基于SolidWorks尺寸驅(qū)動(dòng)建模的二次開(kāi)發(fā)

　　闡述了SolidWorks二次開(kāi)發(fā)原理，提出了基于零件尺寸遍歷的尺寸驅(qū)動(dòng)建模二次開(kāi)發(fā)方法并詳細(xì)論述了開(kāi)發(fā)思路。以VBA為開(kāi)發(fā)工具，運(yùn)用SolidWorks API技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了此方法在SolidWorks 中的應(yīng)用。該方法對(duì)傳統(tǒng)的尺寸驅(qū)動(dòng)建模進(jìn)行了改進(jìn)，使尺寸驅(qū)動(dòng)建模具有普遍適用性，可大大提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率。

　　引言

　　SolidWorks 是一款優(yōu)秀的三維工程軟件，因其操作簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大、具有很好的開(kāi)放性和兼容性而為廣大機(jī)械設(shè)計(jì)工程師所接受。但SolidWorks 畢竟是國(guó)外軟件，與我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)在很多方面有所不同，多年來(lái)，針對(duì)SolidWorks 軟件的二次開(kāi)發(fā)工作從未間斷。

　　在系列零件設(shè)計(jì)及形狀相似的模型建模方面，傳統(tǒng)的SolidWorks 的二次開(kāi)發(fā)主要有兩種：一是使用系列零件設(shè)計(jì)表;二是定制尺寸驅(qū)動(dòng)窗體。這兩種方法都有其不足之處：系列零件設(shè)計(jì)表需要設(shè)計(jì)者先輸入大量特定的尺寸數(shù)據(jù)，使用時(shí)若表中沒(méi)有需要的系列，仍需要對(duì)模型進(jìn)行重新建模;定制尺寸驅(qū)動(dòng)窗體只針對(duì)某特定形狀的零件，不具有普遍性，例如，定制的平鍵尺寸驅(qū)動(dòng)窗體只能在平鍵建模時(shí)使用，螺栓建模時(shí)將無(wú)法使用。

　　本文以SolidWorks 自帶的VBA 為開(kāi)發(fā)工具，提出了基于SolidWorks 尺寸驅(qū)動(dòng)建模的二次開(kāi)發(fā)方法，該方法與定制尺寸驅(qū)動(dòng)窗體有相似之處，但在模型針對(duì)性方面做了改進(jìn)，使尺寸驅(qū)動(dòng)建模具有普遍性。任何在設(shè)計(jì)時(shí)標(biāo)注了尺寸的模型，都可以使用該方法輕松快速地實(shí)現(xiàn)模型尺寸數(shù)據(jù)更改，從而幫助設(shè)計(jì)者大大提高工作效率。

1、開(kāi)發(fā)原理

　　SolidWorks 二次開(kāi)發(fā)主要通過(guò)其內(nèi)嵌的API(Application Programming Interface，應(yīng)用程序接口)進(jìn)行，任何基于Windows 系統(tǒng)，支持OLE(Object Linking and Embedding，對(duì)象鏈接與嵌入)技術(shù)的編程軟件，如VB、Delphi、VBA、C、VisualC++等都可以對(duì)SolidWorks 進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。API 就像一個(gè)暗盒，設(shè)計(jì)者只需要在程序中為API 提供相應(yīng)的參數(shù)，API 函數(shù)就能輸出相應(yīng)的結(jié)果，而無(wú)需理會(huì)API 內(nèi)部的工作方式。開(kāi)發(fā)時(shí)，開(kāi)發(fā)者要找到完成所需功能的API 函數(shù)，了解該函數(shù)的參數(shù)含義，從而完成二次開(kāi)發(fā)。

　　Solidworks API 對(duì)象是一個(gè)自上而下的多層次的樹(shù)形網(wǎng)絡(luò)。如圖1 所示，Sldworks 是根目錄對(duì)象，位于應(yīng)用程序的底層，是訪(fǎng)Solidworks API 所有對(duì)象的入口程序。接口對(duì)Solidworks API 的調(diào)用實(shí)行逐級(jí)尋訪(fǎng)，先調(diào)用能實(shí)現(xiàn)所需功能對(duì)象的父對(duì)象，然后調(diào)用與父對(duì)象相關(guān)的子對(duì)象，如果子對(duì)象所封裝的屬性和方法不能實(shí)現(xiàn)所需要的功能，則繼續(xù)調(diào)用該子對(duì)象的下級(jí)子對(duì)象，如此逐級(jí)遍歷，直到結(jié)束[5]。So1idworksAPI 父對(duì)象與子對(duì)象是包含關(guān)系，不是繼承關(guān)系，父對(duì)象包含子對(duì)象的屬性和方法，子對(duì)象自身不帶有該屬性和方法。二次開(kāi)發(fā)中，如果沒(méi)有按規(guī)則進(jìn)行API逐級(jí)調(diào)用，將無(wú)法實(shí)現(xiàn)所需功能。本文所做二次開(kāi)發(fā)主要用到了ModelDoc2 對(duì)象的特征管理子對(duì)象Feature 對(duì)象和尺寸管理子對(duì)象Parameter 對(duì)象。

2、開(kāi)發(fā)思路

　　用戶(hù)在SolidWorks 建模過(guò)程中標(biāo)注的尺寸，SolidWorks 會(huì)自動(dòng)為其生成在該零件中惟一的尺寸名稱(chēng)。特征樹(shù)中零件特征分為二維特征“草圖x”和三維特征“拉伸x/切除x/旋轉(zhuǎn)x 等”兩類(lèi)(x 為數(shù)字，下同)。每次執(zhí)行由二維草圖生成三維特征的操作時(shí)，SolidWorks 通常僅自動(dòng)生成一個(gè)三維尺寸名稱(chēng)，一般為“D1@拉伸1”、“D1@旋轉(zhuǎn)1”的形式;二維草圖中的尺寸數(shù)量則由設(shè)計(jì)者標(biāo)注的多少?zèng)Q定，例如用戶(hù)在“草圖2”中標(biāo)注了三個(gè)尺寸，則SolidWorks 為三個(gè)尺寸生成的名稱(chēng)分別為“D1@草圖2”、“D2@草圖2”和“D3@草圖2”。因此，通過(guò)遍歷零件特征讀取各個(gè)特征包含的尺寸數(shù)目，就可以在程序中還原尺寸數(shù)據(jù)名稱(chēng)，然后為各個(gè)尺寸賦值，重建模型。

圖1 Solidworks對(duì)象模型

圖2 尺寸驅(qū)動(dòng)建模開(kāi)發(fā)流程

　　尺寸驅(qū)動(dòng)建模開(kāi)發(fā)流程如圖2 所示，啟動(dòng)SolidWorks 后，判斷是否有零件被打開(kāi)。如果有，則獲得當(dāng)前零件的名稱(chēng)，供遍歷特征及尺寸驅(qū)動(dòng)建模時(shí)使用;如果沒(méi)有，提示用戶(hù)打開(kāi)零件。程序獲得零件名稱(chēng)之后，開(kāi)始對(duì)零件的特征樹(shù)進(jìn)行遍歷。

　　因?yàn)樘卣鳂?shù)中“備注”、“注解”、“光源”、“材質(zhì)”、視圖基準(zhǔn)面、“原點(diǎn)”等特征不具備尺寸特征，API 遍歷特征樹(shù)的順序又為從上到下依次進(jìn)行，且零件特征緊接“原點(diǎn)”特征之下，所以遍歷過(guò)程中判斷當(dāng)前特征是否為“原點(diǎn)”，如果為“原點(diǎn)”，則在下一次的遍歷中開(kāi)始遍歷零件的各個(gè)特征及特征所包含的尺寸數(shù)目。遍歷特征并判斷該特征包含尺寸數(shù)目時(shí)，通過(guò)判斷“選擇尺寸時(shí)返回值是否為真”來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，零件模型特征樹(shù)中有“草圖1”，“草圖1”中含有x 個(gè)用戶(hù)標(biāo)注的尺寸，程序通過(guò)循環(huán)，從選擇“D1@草圖1”開(kāi)始判斷選擇“Dy@草圖1”時(shí)返回值的真假，當(dāng)1≤y≤x 時(shí)，返回值為真，說(shuō)明尺寸存在，當(dāng)y=x+1 時(shí)返回值為假，說(shuō)明尺寸不存在，并停止在“草圖1”特征的尺寸遍歷，從而獲得“草圖1”包含的尺寸數(shù)目。遍歷出各個(gè)特征所包含的尺寸數(shù)目之后，分別將其存儲(chǔ)于數(shù)組，然后根據(jù)各個(gè)特征的名稱(chēng)及所包含的尺寸數(shù)目，動(dòng)態(tài)加載尺寸驅(qū)動(dòng)窗體，并在窗體上顯示每個(gè)尺寸名稱(chēng)及相應(yīng)的尺寸數(shù)據(jù)輸入框。用戶(hù)輸入相應(yīng)尺寸的數(shù)值并確定，程序即可通過(guò)調(diào)用Solidworks API函數(shù)，自動(dòng)完成尺寸驅(qū)動(dòng)建模。

4、結(jié)束語(yǔ)

　　本文指出了傳統(tǒng)的基于SolidWorks 對(duì)系列零件及形狀相似、尺寸不同的零件模型二次開(kāi)發(fā)方面存在的不足，提出了基于SolidWorks 尺寸遍歷的尺寸驅(qū)動(dòng)建模二次開(kāi)發(fā)方法。運(yùn)用SolidWorks API 技術(shù)，以SolidWorks 自帶VBA 為開(kāi)發(fā)工具，實(shí)現(xiàn)了該方法在SolidWorks 中的應(yīng)用，使得尺寸驅(qū)動(dòng)建模能夠針對(duì)任何模型方便地進(jìn)行尺寸數(shù)據(jù)的更改，適用性得到了極大的提高，這對(duì)提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期具有重要意義。