标准ISO13584--零件库(Part-LIB),以满足制造业全球化的需求。其中ISO13584-31的主要内容即为DIN66304的扩充。
近几年,我国在国际零件标准还未出台的情况下,参照采用DIN标准制定了我国的国家标准。
国际标准化组织制定的Part-LIB标准的主要部分目前还不可操作。等到正式标准发布,可能还需要一段时间。欧洲共同体现在有一个项目(ESPRIT XXX-PLUS)支持零件库标准的制定。标准ISO13584的欧洲标准号为 ENV40004。该标准吸收了德国标准的基本思想,同时又受到了STEP标准的影响,引入了EXPRESS语言的形式化描述的方法[2]。
为了建立符合我国国标或各行业行标的标准件库,许多研究单位和部门都在各种CAD平台上利用其提供的二次开发接口进行了二次开发。华中科技大学开发了用于齿轮CAD系统设计的标准零件库;四川大学对三维注射模标准件库的开发作了深入的研究;北方交通大学也基于SolidWorks开发了内燃机车标准件库等等。在应用方面,重汽公司自行开发的基于SolidWorks的冲模标准件库得到了有效的应用等等。
德国的制造业在应用CAD标准件库方面取得了很好的经验,也获得了巨大的经济效益[3]。所以我国对标准件库的开发,显得迫在眉睫。
1.4 课题研究概述
本课题以三维CAD软件SolidWorks为开发平台,用Visual C++程序语言为开发工具,在SolidWorks软件界面中增加能够对法兰盖系列标准件查阅、选择参数、建模等功能的插件。
1.4.1课题研究内容及依据
课题以Windows XP中文版操作系统为支撑平台,利用SolidWorks2007结合面向对象技术,开发法兰盖标准件系统。在研究SolidWorks二次开发技术的基础上,以Visual C++为编程工具开发法兰盖三维标准件库,其研究工作主要有以下方面:
a.原理研究:对适合SolidWorks机械设计产品参数化设计的开发原理进行研究。重点对支持基于COM技术的二次开发原理进行分析。
b. SolidWorks的功能模块研究:详细了解SolidWorks基于COM的二次开发接口-API函数的特点和技术的实施要点。
c.用户界面:提供标准件库的选择界面和访问接口。使用户可以在SolidWorks 标准件库下,选择不同的标准件,并且可以选择所需要标准件的参数。
d.标准件建模:根据用户所选择的标准件,设计和分析零件的特征,找出最简单的方法来建模。
e.参数系列化:根据《机械设计手册》所提供的数据,建立EXCEL数据表格,导入SolidWorks环境下的各对应的模型,使其生成一系列的模型。
f.链接数据库模块:利用ACCESS管理数据库,运用ODBC技术建立法兰盖标准件的数据库。完成从数据库中选择标准件参数赋予相应的变量,根据新的尺寸重新调用模型。
g.法兰盖的应用:根据在SolidWorks环境下建立法兰盖标准件的三维模型,明白其设计尺寸参数。通过研究法兰盖在管道联接系统上的应用,掌握其设计和安全使用的意义。
1.4.2 课题研究安排及意义
本课题研究开发SolidWorks环境下的参数特征模型和面向对象的SolidWorks系统。其采用信息集成优化的技术,把从后台数据库中直接提取的零件信息通过应用程序传递给SolidWorks系统中来实现零件的自动生成。这样可以减少人工输入的重复劳动,提高产品设计的效率,缩短产品开发的周期,提高企业的生产效率,实现SolidWorks系统在企业中真正合理应用,为当前发展的许多先进的制造、设计理念提供了技术依据[4]。
本课题对CAD/CAM集成环境下,通过对零件的建模来识别零件的信息,对运用ACCESS数据库的ODBC技术和Visual C++二次开发SolidWorks方法作了深入研究,这无疑对CAD/CAM集成研究具有重要的理论意义[5][6]。
同时,通过建立法兰盖标准件库,可以深入的了解CAD软件的二次开发技术。为以后的继续开发各类标准、非标准件库奠定了基础。不仅弥补了软件的不足,同时为我国的制造业提供数字化的标准提供了重要的材料和实践经验。
法兰连接是管道施工的重要连接方式。在工业管道中,法兰连接的使用十分广泛。对法兰盖的系列化设计,对于管道设计来说也具有十分重要的意义。
本次研究首先熟悉了SolidWorks 软件。对其建模功能、系列化模块、及其二次开发相关函数和技术进行了深入研究。同时对VC++编程语言以及二次开发步骤有了初步的了解。
其次,利用SolidWorks对各个类别的法兰盖进行三维建模。参照《机械设计手册》提供的各个类别法兰盖参数,建立EXCEL参数表格,对各个系列法兰盖进行参数化。
建立ACCESS数据库,利用VC++生成DLL文件,进行数据库链接和界面设置,实现参数和模型的链接、调用。使用户能够通过界面调用所需标准件,并在SolidWorks生成。
最后,以管道连接为例,设计液压泵站。说明法兰盖在管道连接应用中的重要作用,以及设计法兰盖标准件库的重要意义。
2 SolidWorks简介及标准件库开发理论基础
2.1 SolidWorks简介
Solidworks是基于Windows操作系统的采用面向对象技术开发的三维CAD软件。其参数化和特征造型技术能方便的、快捷地创建任何复杂形状的实体,还可以把CAD/CAM/CAPP进行有效的集成,是一个优秀的三维CAD软件。
SolidWorks 软件具有如下的特点:
(1)具有独特的特征管理员,提供的特征管理员设计历史树同具体的实体模型是实时的动态联接;
(2)具有强大的实体建模功能和直观的Windows 用户界面;
(3)支持Windows 的DDE 机制和OLE 技术;
(4)支持Internet 技术,可以共享设计数据;
(5)双向关联的尺寸驱动机制;
(6)提供了VB ,VC + + 和其他支持OLE 的开发语言接口;
(7)给基于Windows 的桌面集成赋予了新的含义。
它以Windows 为平台,集成了动态仿真软件(Motionworks) 、工程分析软(CosMo- SolidWorksorks) 、数控加工软件(SurfCAM) 、以及工程数据管理软(SmarTeamWorks) 等,使它们成为SolidWorks中的一部分。这些软件的数据可以相互传递共享。而且SolidWorks 公司还设有网上站点,可方便用户快速了解此系统的最新发展情况,或获得最新的技术支持。
但SolidWorks也并非十全十美。由于该软件是由国外研发,不适合中国的国标,如标题栏、明细表、放大图的标注、剖视图的标注、装配图的序号等方面。也没有适合我国国标的标准件库,不能满足特定企业的特殊要求。因此,为了适应特定企业的特殊要求,形成企业自己的特色,使SolidWorks在我国的企业中有效的发挥作用,并使常用或是重复的任务自动化,提高效率,就必须对其进行本土化和专业化的二次开发工作。
本节将分别对SolidWorks各个模块特点进行介绍。
图1.1 SolidWorks功能示意图
2.1.1方案设计3ZR开思网
a.自顶向下的设计技术3ZR开思网
在产品设计初期,设计依据是任务书中的一些相关参数。由于产品的相关参数变动较大,无法完全继承传统的产品结构,需要重新设计产品结构。对于这样变动较大的结构设计,如采用传统的设计方法,即先设计零件再组装成装配体的话,将花费大量的时间,设计周期无法满足。由此采用"自顶向下"的设计方法。首先确定任务书给定的相关参数为产品的主要参数化尺寸,进行整体草图布局,采用特征建模方式直接建立起产品的整体结构,以达到宏观控制设计的目的,此时产品整体结构是一个零件而不是装配体。这样做的好处在于它可以很方便地进行结构分析计算和方案修改,这种建模方法主要适用于材料基本相同,继承性比较少的新产品设计。3ZR开思网
对于方案设计时的零件建模,需要注意的是各个特征
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