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尺寸驱动的圆柱螺旋弹簧参数化设计
杨昌明 刘文鹏
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前言
弹簧是一种标准件，采用标准件会给产品的设计、制造、装配带来了很大的方便。设计人员如果能从CAD系统的标准件库中获得满足设计要求的标准件，则可大大减少重复劳动，提高设计效率，从而缩短新产品的研制周期。而弹簧的建模过程较为复为此采用Visual Basic及Access数据库，在应用较为广泛的SoIidWorks平台上进行了二次开发，实现了圆柱螺旋弹簧的参数化、系列化设计。
1二次开发工具
SolidWorks系统具有非常开放的体系结构，通过OLE(Object Linking and Embedding对象链接与嵌入)Automation技术为用户提供了强大的二次开发接口，凡支持OLE编程的开发工具，如VisualC++、Visual Basic,Delphi等均可用于SolidWorks的二次开发，利用系统提供的完备的函数集和对象类库，创建出用户定制的、专用的SolidWorks功能模块。本文采用的是Visual Basic 6.0。
2 SolidWorks OLE自动化技术OLE(Object Linking And Embedding)是对象链接与嵌入技术的简称，利用OLE技术，用户可以通过使用来自2个或多个Windows应用程序的资源来解决复杂的应用问题。OLE提供了方便的技术用来将文档和来自不同程序的各种类型的数据结合起来。SolidWorks支持OLE标准，完全实现了OLE自动化。作为一个OLE服务器，SolidWork，提供了大量的OLE对象，以及这些对象所拥有的方法和属性，用户通过在客户应用程序中对这些OLE对象及其方法和属性的操作，可以在自己开发的应用软件中实现诸如创建直线、构造实体、检查曲面表面参数等几乎所有的SolidWorks软件功能。
自动化技术(Automation)为软件之间的交互创造了条件，它允许多个应用程序或组件之间进行通讯和交互，而与它们的语言、分布和原始平台无关。在开发弹簧零件库时，运用OLE(Object Linking and Embedding)Automation技术，无疑会减小开发的难度，使系统更加稳定可靠。SolidWorks系统提供了数据操纵接口函数API，专门读写三维零件数据，并提供了一系列的Automation接口(包括对象、属性和方法)，使用户进行二次开发更加容易。运用Automation技术使应用程序驱动三维CAD系统，可以实现零件参数化、系列化设计。
3界面设计
一个良好的操作界面对于一个应用程序来说至关重要，弹簧零件库的界面以窗口模式来实现。采用下拉列表框，让用户从中选取，而不是自己输入，这样保证了用户的信息符合国家标准。同时，界面设计尽可能简单、直观;提供尽可能多的保护措施，使输人信息符合标准。图1为拉伸弹簧建模的界面。

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图1 拉伸弹簧的数据及造型窗口

4尺寸驱动
在SolidWorks中，无论是草图、特征或者装配中的尺寸，都是"驱动"的作用，是所标注对象的几何数据库的内容，而不是对所标注对象的"注释"。这些驱动尺寸是在几何关系已经充分确定的基础上，定义那些无法用几何约束表达的，或者是设计过程中可能需要改变的参数。这些驱动尺寸与工程图上应当标出的尺寸不完全相同，是一些设计尺寸，可以借助于设计基准进行定义，可以使用计算表达方式，而且驱动尺寸始终与标注对象关联。
尺寸驱动即在零件拓扑结构不变的情况下，把零件的尺寸参数定义为尺寸变量，并定义出变量间的关系，当给定不同的尺寸值，就可得到一组结构相同而尺寸不同的零件，每一类零件对应一模式，在模式中定义尺寸变量和变量间的关系。由于SolidWorks采用了参数化的设计方法，在开发标准件模型库时没有必要再做尺寸约束求解，零件的最后生成可以依靠系统参数化功能来实现，即通过用新的尺寸值对准备好的模板零件进行尺寸驱动生成一个新的零件。

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采用关系型数据库Access来建立弹簧特性数据库，包括弹簧中径D(见表1)、丝径d、有效圈数n等基本参数。在Visual Basic中采用ADO数据接口访问该目标数据库，通过数据感知控件获得弹簧造型所需的参数，调用SolidWorks API函数对"驱动尺寸"重新赋值，从而实现参数化、系列化设计。考虑到弹簧的结构特点，采用了三段造型的方法，使弹簧三维参数化造型顺利实现，也精简了Visual Basic程序。其中，拉伸弹簧尺寸驱动的部分代码如下：

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图2 半圆钩环拉伸弹簧模型

5 结语
以visualBasic6.o为开发工具，利用关系数据库Access，在SolidWorks系统上进行了二次开发，建立了实用的圆柱螺旋弹簧参数化建模系统及弹簧基本参数数据库。
利用基于特征的参数化造型方法对弹簧标准件进行实体造型，实现了尺寸的驱动机制功能。
在建库过程中，利用OL,EAutomation技术，从外部操纵SolidworksOL.E对象，实现了通用CAD平台的良好融合。用户只需通过界面参数的选择与修改，即可获得所需尺寸的弹簧模型，显著地提高了建模效率，可以为设计分析快速提供三维实体模型。 12/30/2008

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