基于so皿wor的钣金参数化设计制图二次开发

引言

钣金是 由板材或型材折弯成型的一类零件 ，广 泛应用于船舶、机械制造等行业¨j 。机械产 品如船 用 吊机 、 气动水泥装置 、 锚 绞机等 ， 往往包含 了数十 乃至数百个钣金零件 ， 精确地绘制钣金零件 的展开 图是钣金制造的首要工作 ， 工作量较大 ， 但具有重要 意义 。

现代企业主要 以制造 系列产 品为主 ， 这些产品 是具有相似结构 ， 仅尺寸变化 的同类钣金零件。传 统 的钣金制 图方法 ， 需要设计员对不同尺寸的同类 钣金零件逐一展开制图， 工作效率低下 ， 不利于提高 系列产品的制造水平和节约成本 。因此现代企业需 要突破传统的钣金制 图方法 ， 借助三维设计 软件 的 二次开发 ， 实现同类钣金零件的参数化建模 、 精确展 开和模板化制图 。

So l i dWor ks是一款功能强大 的三维设 计软件 ，具有多实体钣金零件 展开制图_ 3 和 API二次开发 功能。因此本文以复杂钣金零件天 圆地方为例 ， 采 用 Vi s ua lBas i c语言 ， 基于 So l i dWo r ks开发钣金零件 参数化建模和制图程序 。

1 二次开发原 理与思路

So l i dWo r ks提供了应用程序编程接 口 API(Appl i ca t i onPr ogr a mmi ng I nt e r f a ce)， 允许用户使用支持 OLE或 COM 的编程语 言(Vi s ual Bas i c、 C++、De1phi等 )，结 合 API调用 So l i dWor ks界 面 中所 有操 作 ，自动化设计工作 ， 从而创建运行在 So l i dWor ks程 序进程 内或进程 外 的工 程应 用程 序 ，实现二 次开发 [ 4]

So l i dWor ks API是 由一组 接 口组 成 的，这些接 口被组织为接 口对象模 型，具有 自上而下 的多层次 树型网络结构 J 。API接 口在应用程序 中的调用 ，等效于 So l i dWor ks界面中的人工操作 ，因此通过编 程二次开发 ， 可 以使重复性的任务或工作流程 自动化，系列产品设计参数化 ， 极大的提高效率 。

1． 2 二次开发思路

钣金零件一般结构简单且模 型尺 寸数量较少 ，因此在一定程度上 ， 适合设计员基 于 Sol i dWo r ks进 行钣金零件的参数化建模 和展 开制 图的二次开发。对于钣金零件 的参数化建模 ，本文采用模 型尺寸变 量与编程技术相结合 的方法 ]，即在应用程序 中定 义模型尺寸变量 ， 利用 API接 口， 实现变量 与对应尺 寸 的链接 ， 从而通过改变尺寸变量的值 ， 实现参数化 设计。二次开发流程如 图 1所示 ， 具体开发思路为 ：

（1)选取典型钣金零件(以天圆地方为例 )，明确 尺寸参数 ， 在 Sol i dWo r ks界 面中建立三维标准模型 和模板化工程图；

（ 2)在 Vi s ual Bas i c编程环境中， 定 义尺寸变量 ，利用 API接 口， 直接调用和修改标准模型的尺寸 ， 更 新 三维模型和工程图， 从而实现参数化设计 ；

（3)创建程序操作界面 ， 实现模型尺寸 的可视化 输人 ， 开发 自动化模型建立 、 工程图建立 、CAD图输 出功能。

2钣金零件 的建模 与制图

2.1 天圆地方模型

天 圆地方是连接 圆截面和方截面的钣金零件 ，其结构形式主要采用具有一定对称性 的同心 、 单偏 心或单偏心单偏角结构。本文以特殊的单偏心单偏 角天圆地方为例 ， 进行标准化建模与制 图， 该结构当 偏角为 0时成为单偏心天 圆地方 ， 且当偏心距 为 0时成为同心天圆地方。

天圆地方在制造时 ， 一般 由四块锥形板组合焊 接而成 ， 因此须要分成 四个钣金零件。单偏心单偏角天圆地方如图 2所示。图中给 出了参数化尺寸 ，分别为天圆直径 D(480 mm)、高 H(320 mm)、 偏角 肋 (30。)、 偏心距 PX(60 mm)、 外板厚度 (8 mm)、 地方长 LX(500 mm)、 地方宽 LY(520 mm)。根据对 称性 ， 设计员需要绘制 出 1号和 2号锥形板 的钣金零件展开图， 3号和 4号锥形板则采用对称制造的方式。

2.2 多实体钣金零件建模

基于 So l i dWor ks的多实体钣金零件建模功能 ，可以实现在单个零件文件 中包含 多个钣 金零件实 体 ， 且每个钣金零件可 以单独展开 ，并设置厚度、折 弯半径 、 折弯系数等参数 ，彼此相互独立 又相互关 联。因此基于多实体钣金零件建模 ，设计员可 以高 效地建立 由四块锥形板钣金零件组成的天圆地方模 型。

2.2.1 基 准 面定义

基准面的定义 ， 具 体步骤为 ：1)将上视基 准面 作为地方面，地方 中心为坐标原点 ； 2)在前视基 准 面上通过坐标原点绘制长度为 日的竖直线段 ，通过 该线段 的顶点定义与地方面平行 的高度面； 3)在高 度面上通过坐标原点绘制长度为 PX 的水平线段 ，天 圆中心即为该线段 端点 ，之后通过天 圆中心绘制 竖直线段 ， 用 于定 义天圆面 ； 4)在前视基准面上通 过天圆中心绘制与地方面夹角为 PD的斜线段 ， 从 而通过上述斜线段和竖直线段确定天圆面。

2．2．2 地方草 图与天圆草图定义

2．2．3 多实体钣金零件定义

四块锥形板组成 的天圆地方如图3所示，具体定义步骤为 1)采用钣金模块中放 样折弯成型的方式，依次选择地方草 图 和 天 圆 草 图 ，生成

完整 的天圆地方模 型 ； 2)定 义分 割 面 1为 经过天圆中心和地方中心且垂直于前视基准面，定义分割面2为经过天 网中心和地方中心且平行于前视基准面； 3)采用插入特分割的方式 ， 选择分割面1和分割面 2，将天圆地方分割为四块锥形板钣金零件 ； 4)在钣金模块中定义钣金厚度为 ， 折弯系数K 为 0.5

2.3 模 版化 制 图

对于上述单偏心单偏角天网地方 ， 设汁员一般 需要绘制 3张工程 图， 分别是 ： 1)天网地方组件 ；2)1号锥形板钣 金零件图 ； 3)2号锥形板钣金零件 图。可 见绘 图． T = 作量较大 ， 且 同一产品巾往往有多 个不同尺寸 的天圆地方 ， 导致设计员浪费大量 时问 在同类零件的重复性制图工作中。冈此需要建立钣 金零件模板化制图方法 ， 实现同类钣 金零件 的参数 化快速制 图。

基于 So l i dWor ks与 Aut oCAD相兼 容 的工程 模块 ， 设计员可直接将公司制定的、 不同格式 的图框 导入 So l i dWor ks的图纸格式文 件库中，从而在制冈 时调用正确的图纸格式 ， 并为图巾文字 、 标注 、 轮廓 线 、 中心线 、 折弯线设 置对应 的图层 ， 实现钣金零件 的模板化制网。

2.3.1 天 圆地方组件图

基于 Sol i dWor ks的1 程 图模块 ， 选用合适的标 准图纸 ； 在视图布局中点击模型视图， 依次将天网地 方 的正 视 图 、 左 视 图和俯 视 图 布置在 图纸 中 ； 在注 解 中点击智能尺寸 ， 对 图中重要尺寸进行标注 ， 之后点 击零件序号 ， 对四块锥形板进行编号。天圆地方组 件图如冈 4所示。

2.3.2 锥形板钣金零件图

基于Sol i dWor ks的 工程 图模 块 ，添加 合 适 的标 准 图纸 ；在视 图布 局 巾 点 击 模 型 视 图 ，进 入下一步 ， 选择实体为 l号(或 2号 )锥彤 板 ，依 次将 1号(或 2号 )锥形 饭 的 正 视 罔 、左 视 图 和 俯 视 图 及 展 开 布 置 在 图纸 中 ;在 注 解 中 点 击 智 能 尺 寸 ，对 图 中 重 要 尺寸 进 行 标 注，并 添加 对应文 字。1号和 2号 锥形板钣 金零 件 图如 图 5所示 。

3.1 用户操作界面

基于 Vi s ua l Ba s i c的 可视化编程，创建钣金零件(天 圆地方 )参数化展开制图程序的用户操作界面，如图6所示。用户操作界面巾给了带参数化尺寸的天圆地方视 网，以便于用户快速理解各个尺寸变量的含义。具体T作流程为 ：

1)在模型参数栏 中， 输入对应尺寸数值；
 

2)点击模型建立按钮 ， 程序激活 Sol i dWo r ks中的标准模型， 根据新尺寸 自动重建模型

3)点击工 程冈建立按钮 ，程序激活 So l i dWo r ks中的模板化工程网，根据新尺寸 自动重建工程图
 
4)点击 CAD图输 出按钮 ， 程序 自动输出 DWG 格式 图纸至指定文件夹 

5)点击退 出按钮 ， 程序 自动退出