SolidWorks表格驅(qū)動(dòng)應(yīng)用詳解 - 全文

　　參數(shù)化設(shè)計(jì)方法就是將模型中的定量信息變量化，使之成為任意調(diào)整的參數(shù)。對(duì)于變量化參數(shù)賦予不同數(shù)值，就可得到不同大小和形狀的零件模型。

　　用CAD方法開(kāi)發(fā)產(chǎn)品時(shí)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型的建立速度是決定整個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)效率的關(guān)鍵。如果該設(shè)計(jì)是從概念創(chuàng)意開(kāi)始，則產(chǎn)品開(kāi)發(fā)初期，零件形狀和尺寸有一定模糊性，要在裝配驗(yàn)證、性能分析之后才能確定，這就希望零件模型具有易于修改的柔性;如果該設(shè)計(jì)是改型設(shè)計(jì)，則快速重用現(xiàn)有的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，不啻為一種聰明的做法。無(wú)論哪種方式，如果能采用參數(shù)化設(shè)計(jì)，其效率和準(zhǔn)確性將會(huì)有極大的提高。

　　在CAD中要實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)，參數(shù)化模型的建立是關(guān)鍵。參數(shù)化模型表示了零件圖形的幾何約束、尺寸約束和工程約束。幾何約束是指幾何元素之間的拓?fù)浼s束關(guān)系，如平行、垂直、相切和對(duì)稱等;尺寸約束則是通過(guò)尺寸標(biāo)注表示的約束，如距離尺寸、角度尺寸和半徑尺寸等;工程約束是指尺寸之間的約束關(guān)系，通過(guò)定義尺寸變量及它們之間在數(shù)值上和邏輯上的關(guān)系來(lái)表示。

　　在參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)人員根據(jù)工程關(guān)系和幾何關(guān)系來(lái)指定設(shè)計(jì)要求。要滿足這些設(shè)計(jì)要求，不僅需要考慮尺寸或工程參數(shù)的初值，而且要在每次改變這些設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)維護(hù)這些基本關(guān)系。即將參數(shù)分為兩類：其一為各種尺寸值，稱為可變參數(shù);其二為幾何元素間的各種連續(xù)幾何信息，稱為不變參數(shù)。參數(shù)化設(shè)計(jì)的本質(zhì)是在可變參數(shù)的作用下，系統(tǒng)能夠自動(dòng)維護(hù)所有的不變參數(shù)。因此，參數(shù)化模型中建立的各種約束關(guān)系，正是體現(xiàn)了設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)意圖。

　　SolidWorks是典型的參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件，參數(shù)化功能非常強(qiáng)大，并且實(shí)現(xiàn)方法多種多樣。筆者今天介紹一種通過(guò)Excel表格對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的方法，其特點(diǎn)是充分利用Excel表格強(qiáng)大的公式計(jì)算、直觀的參數(shù)輸入、方便的數(shù)據(jù)維護(hù)功能，來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的參數(shù)化、系列化設(shè)計(jì)。如圖1所示Excel表格，展示的是一個(gè)壓力容器的法蘭參數(shù)。表中直觀地將不同法蘭用不同顏色體現(xiàn)，并對(duì)應(yīng)相同顏色塊的參數(shù)。該參數(shù)采用下拉列表的方式，直接選取即可，最后只需要點(diǎn)擊右下角的“更新法蘭參數(shù)”，SolidWorks中的模型便實(shí)時(shí)得到更新。

　　當(dāng)然，根據(jù)模型參數(shù)的需要，該表格還可以做得更加復(fù)雜，還是以該壓力容器為例，大家知道壓力容器的設(shè)計(jì)是有嚴(yán)格規(guī)范的，那么就可以將這些規(guī)范體現(xiàn)在表格中，利用Excel公式功能實(shí)現(xiàn)。如圖2，同樣只需要更改幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，點(diǎn)擊更新按鈕，SolidWorks中的相應(yīng)模型參數(shù)便實(shí)時(shí)得到更新。

　　下面筆者介紹一下這個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)方法，在此筆者用一個(gè)最簡(jiǎn)單的長(zhǎng)方體模型作為例子進(jìn)行介紹。

　　1.建立模型

　　首先用SolidWorks建立如下模型：一個(gè)長(zhǎng)方體，長(zhǎng)寬高分別為100mm、40mm和50mm。如圖3。

　　2.編輯尺寸名稱

　　這個(gè)過(guò)程需要強(qiáng)調(diào)的是，需要將尺寸名稱顯示出來(lái)?？砂聪旅娣椒ú僮鳎汗催x注解中的“顯示特征尺寸”，并將“查看尺寸名稱”按鈕激活，如圖4，結(jié)果如圖5。

　　3.定義尺寸之間的邏輯關(guān)系

　　在此我們定義“高”是“寬”的1.5倍。注意，該步驟可選，因?yàn)榭梢詫⑦壿嬯P(guān)系在Excel表格中定義，如圖6。

　　4.生成Excel文件

　　本例中，驅(qū)動(dòng)變量是“長(zhǎng)”，“寬”和“高”均直接或間接由“長(zhǎng)”得到。根據(jù)這個(gè)要求，該表格設(shè)計(jì)成由驅(qū)動(dòng)列表、參數(shù)定義和參數(shù)說(shuō)明三部分組成，如圖7。

　　5.利用名稱管理器定義參數(shù)區(qū)域

　　選中“參數(shù)”工作表中的“長(zhǎng)”下面的所有數(shù)值表格，然后點(diǎn)擊公式欄中的“名稱管理器”，新建一個(gè)名稱為“長(zhǎng)”， 引用位置為剛才選中表格范圍的名稱內(nèi)容，如圖8。

　　6.引用參數(shù)區(qū)域

　　這是為了將驅(qū)動(dòng)尺寸與設(shè)定好的參數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)調(diào)用，采用下拉框來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖9。

　　7.設(shè)置尺寸參數(shù)之間的關(guān)系

　　這一步可以充分利用Excel表格方便的公式計(jì)算功能，如圖10。

　　8.定義ActiveX控件按鈕

　　切換到“開(kāi)發(fā)工具”選項(xiàng)卡(此前要確保在“Excel選項(xiàng)→常用”中將開(kāi)發(fā)工具選項(xiàng)卡激活)，激活“設(shè)計(jì)模式”，在該選項(xiàng)卡中，點(diǎn)擊“插入→ActiveX控件→命令按鈕”，繪制一個(gè)按鈕，并修改該按鈕的顯示名稱為“更新尺寸”。如果你喜歡，也可以將該按鈕的樣式顏色修改一下，效果如圖11。

　　9.修改按鈕的代碼內(nèi)容

　　雙擊該按鈕，在彈出窗口的代碼中加入驅(qū)動(dòng)SolidWorks尺寸參數(shù)的內(nèi)容。需要說(shuō)明的是，該代碼形式固定，需要更改的只是箭頭所指的變量傳遞部分語(yǔ)句，其中，前面括號(hào)中是在SolidWorks中的模型尺寸名，后面括號(hào)中是Excel表格中相應(yīng)的單元格名稱。注意，代碼中數(shù)值單位是m，而本例模型中單位是mm，因此在代碼中數(shù)值要除以1000。另外，按鈕名稱不要弄錯(cuò)，一定要與控件名稱一致(注意不是顯示名稱)。需要指出的是，長(zhǎng)方體需要長(zhǎng)、寬和高三個(gè)參數(shù)，而我們只定義了2個(gè)參數(shù)“長(zhǎng)、高”，這是因?yàn)椋皩挕钡膮?shù)SolidWorks的方程式中定義了。如圖12。

　　通用代碼內(nèi)容如下，其中，紅色部分可直接復(fù)制重用到其他例子中。

　　Private Sub CommandButton1_Click()

　　Dim swApp As Object

　　Dim Part As Object

　　Dim Gtol As Object

　　Dim longstatus As Long

　　Dim boolstatus As Boolean

　　Set swApp = CreateObject(“SldWorks.Application”)

　　Set Part = swApp.ActiveDoc

　　‘Values for calcualtions are in meters

　　Part.Parameter(“長(zhǎng)@Sketch1”).SystemValue=Range(“A4”).Value/1000

　　Part.Parameter(“寬@Extrude1”).SystemValue=Range(“B4”).Value/1000Part.EditRebuild

　　End Sub

　　10.保存該文件為特定格式

　　請(qǐng)注意，操作過(guò)程中必須保存為Excel2003的格式(xls)，或者Excel2007的xlsm(啟用宏的工作簿)格式。要想正確運(yùn)行該按鈕，還需要注意下面兩點(diǎn)：①將“開(kāi)發(fā)工具” 選項(xiàng)卡中的“設(shè)計(jì)模式”關(guān)閉。②將該Excel文件啟用宏及激活A(yù)ctiveX控件功能。這些內(nèi)容是Excel文件的基本操作，在此不再贅述。

　　11.測(cè)試參數(shù)驅(qū)動(dòng)是否正確執(zhí)行

　　修改參數(shù)，點(diǎn)擊“更新按鈕”，SolidWorks中的模型會(huì)即時(shí)更新，注意SolidWorks中模型要處于打開(kāi)狀態(tài)?？梢钥吹剑恍枰薷摹伴L(zhǎng)”這一個(gè)參數(shù)，便可以驅(qū)動(dòng)SolidWorks中長(zhǎng)方體的3個(gè)尺寸變換，如圖13所示。

　　12.將驅(qū)動(dòng)文件嵌入到SolidWorks的活頁(yè)夾

　　最后，可以將相關(guān)文檔嵌入到SolidWorks的活頁(yè)夾，具體方法是：右鍵點(diǎn)擊SolidWorks的活頁(yè)夾，選擇“添加附加件”，選中需要添加的文件即可(可采用鏈接或嵌入方式均可)。

　　至此，這種借助SolidWorks宏功能以及Excel控件等方法的表格驅(qū)動(dòng)詳細(xì)介紹完了。在采用這種方法的時(shí)候，要想獲得更好的效果，一定要清楚要解決的問(wèn)題的具體情況，并理解該方法針對(duì)參數(shù)設(shè)置關(guān)鍵地方。其關(guān)鍵點(diǎn)是：大量需要做的工作是提煉獨(dú)立變量，將其他變量通過(guò)某種關(guān)系表達(dá)出來(lái)，而表達(dá)的方法具體有很多種，可以靈活處理。比如本例，全部變量有3個(gè)(長(zhǎng)、寬和高)，表格傳遞給SolidWorks模型的變量是2個(gè)(長(zhǎng)和寬)，而通過(guò)手工調(diào)整的獨(dú)立變量只有一個(gè)(長(zhǎng))。那么一個(gè)獨(dú)立變量如何實(shí)現(xiàn)三個(gè)變量聯(lián)動(dòng)呢?本例中，將一個(gè)變量“寬”與“長(zhǎng)”建立關(guān)聯(lián)，在表格中通過(guò)關(guān)系 式體現(xiàn)，將另一個(gè)變量“高”與“寬”關(guān)聯(lián)，在SolidWorks的方程式中體現(xiàn)。當(dāng)然，“高”、“寬”與長(zhǎng)的關(guān)系，可以都放在SolidWorks的方程式中，這樣表格只需要傳遞“長(zhǎng)”這一個(gè)變量;也可以都體現(xiàn)在表格中，那么表格需要傳遞全部三個(gè)變量給SolidWorks。

　　上述方法可直觀方便地維護(hù)數(shù)量繁多、關(guān)系復(fù)雜的產(chǎn)品參數(shù)，不過(guò)可以作為變量的僅僅是尺寸，如果產(chǎn)品改型涉及到幾何拓?fù)浠蛄悴考鎿Q的問(wèn)題，就不那么容易維護(hù)了。

　　令人振奮的是，SolidWorks2011版解決了這個(gè)問(wèn)題。在參數(shù)化功能增強(qiáng)方面，其方程式功能增加了壓縮和解壓縮的操作(圖14)，可以方便地維護(hù)產(chǎn)品幾何拓?fù)涞淖兓?。這個(gè)功能的巧妙利用，使參數(shù)化設(shè)計(jì)提升了一個(gè)級(jí)別，即實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)自動(dòng)化的功能。同時(shí)，其新功能支持記事本的參數(shù)讀入，該功能使設(shè)計(jì)者可以設(shè)置全局變量，驅(qū)動(dòng)多個(gè)零部件的參數(shù)。