基于solidworks蜗轮齿面的三维仿真造型

1、基于sol i dwor k s蜗轮齿面的 三维仿真造型作者:日期:基于solid work s蜗轮齿面的三维仿真造型引言目前，在我国企业中，计算机辅助设计 CA D(Com pu t er Aided De s ign)正受到欢迎和重视，逐步得到推广应用。计算机辅助设计 能极大地提高设计质量，减少设计人员的工作量，缩短设计周期，降低产品成本，为开发新产品和新工艺创造了有利条件。蜗轮的齿面是一种复杂曲面。目前，在常用的CAD软件中绘制 蜗轮的齿形通常是使用近似画法，很难精确地绘制出蜗轮的复杂齿面。So 1 i dWorks是一套基于特征的参数化机械设计自动化软件。 SolidW o rk s以其强大的功能、友好的界面和不断的技术创新而逐渐 成为主流的三维终端 CAD解决方案。以下将介绍通过编制程序调用 SolidWorks 的 API(Ap pl icat i on P r o g ra m Interface, 应 用程序接口)函数，模仿实际加工蜗轮时蜗轮滚刀和蜗轮毛坯的相对 运动，通过实体布尔差运算，在 Soli d Works的界面中实现蜗轮复 杂齿面的三维仿真造型。1 So 1

2、 i dWork s二次开发工具和方法作者选用 Vis u al Basic 作为Sol i d Works的二次开发工具。 利用Vi s ual Basic开发的应用程序界面非常友好，VB功能强大且 数据库的操作方便，容易被初学者掌握。使用VB来开发软件，开发周 期短、程序代码效率高。Sol 1 dWorks又提供了宏录制功能，这给程 序的编写带来了很大方便。我们可以先宏录制在So 1 idWor ks用户界面执行的操作，建立一个宏文件，其代码的语法完全符合V isual Basic。通过编辑宏文件获得所需的 SolidWorks的对象，用变量代 替API函数中的关键参数，修改这段宏代码后添加到程序中去，从而 在程序中可以控制执行所需的 Sol idWo rks界面上的操作。例如： 在SolidWor k s中画一个圆，宏录制其过程，建立一个宏文件（即内部 编程）。然后编辑这个宏文件，就可以在宏文件中找到画圆的对象及其 方法Part : Crea t eCi r cle ,通过API帮助了解API函数中参数的 意义，然后用变量代替宏文件中的关键数据，如圆心坐标、圆半径等，这样，就可以

3、在自己编的程序中添加画圆的功能。宏所包含的调用相当于使用用户界面执行操作时,对A PI的调用。通过记录宏和交互式的执行任务，可以获得所需的代码的命令和 语法。在写任何代码前，都是记录宏来用作程序的基础。即当向程序 添加功能时，返回到Solid Wo r ks,记录添加的宏，然后剪贴和粘 贴记录的宏代码到程序代码中，这样做对编程有很大的帮助。用VB对Soli d Work s进行二次开发时，首先要将V B与Sol i dW o r ks连接起来，这需要2个步骤：首先在编写 VB代码前，在V B编 程环境中引用 SolidWorks 对象库 So lid Works 2005 T y pe Librar y o其次编写VB程序代码创建So lidWor k s对象，启动运行So li dVW） r ks。VB中的Vari a n t类型可用于OLEX寸象变量的声明， C re a t e 0 b j ect函数用于创建O L E对象。Sol i dW） r k s的引 用对象包括Soli d Works应用程序对象（SldWorks）及其所有下级对 象。编写自己的应用程序代码时，程序代码可

4、以参考宏文件的代码，并进行必要的修改。最后编译生成*exe可执行文件即可。2 Ac t ive X自动化技术Ac tive X 是Micr o s oft新近提出来的一种技术，它以CO炳基 础，其中包括OLE技术以及应用于I n t e r net的多种技术。它使得 不同的进程(甚至是网络上的进程)之间可相互通信，并且朝着多媒体 方向发展。Ac tive X是一种面向对象的组件系统，其中包括了组 件软件的各个方面，有复合文档、自定义控制、OLE自动化、交互应 用程序脚本、数据传送及其他分布式软件的相互作用。这些组件对象 为用户提供了各种不同的功能，使得不同软件供应商提供的组件可在 二进制间进行连接和通信。对象通过接口实现组件之间及组件与系统 之间的相互作用。ActiveX是一种标准，利用这个标准可以使通过不 同语言开发的软件构件在单机或网络环境中相互操作。通过Activ eX自动化技术可以从 So 1 idWo rks运行环境外部对SolidWo r k s进 行操作。我们把V B开发的程序作为客户方(c 1 i e nt )，而Sol idWor k s作为服务方(s e rve r

5、) ,V B程序可以建立与 Sol i dWorks各级对象(o bj ect)的关联；另外，还必须在V B中通过引用(r e ference)加载S olidWorks 类型库，使VB识别程序中使用的S olidW o rks对象的类型、属性和方法。3蜗轮齿型的仿真造型在用蜗轮滚刀加工蜗轮时，需要确定刀具和毛坯的中心距、刀具 主轴和毛坯主轴的传动比以及轴角。 蜗轮滚刀在加工蜗轮时，蜗轮滚 刀一边以一定的转速绕着自己的轴线旋转，一边做直线的进给运动；同时蜗轮毛坯也以一定的转速绕着自己的轴线旋转，从而实现加工。由于是在计算机内进行仿真造型，通过实体之间的布尔差运算（SolidW o rk s菜单里的组合操作）实现对毛坯的切除加工。在加工前 还可以选择确定轴角。根据相对运动原理，如果仿真加工时毛坯实体 不运动，而是让刀具实体自转后，沿着毛坯实体转动的相反方向绕着 毛坯实体中心转动，其效果也是和实际加工一样的。所以，作者采用 毛坯不动，而让刀具自转后再绕毛坯中心公转的方法，这样，只需要 对刀具实体进行操作，就可以很方便地进行实体布尔差运算了。通过运行程序自动启动S。lidWork s软件并插

6、人所选的刀具实 体和毛坯实体，程序中调用所需的 Sol 1 dWo rks的API功能函数， 根据输人的关键参数控制刀具实体的相对运动关系和相对位置，进行实体间的布尔差运算（即solid Works菜单里的组合操作），实现刀 具实体对毛坯实体的切除加工，从而得到所需要的曲面。通过调用S o I idWorks对象的属性和方法，实现仿真加工的一系 列操作。调用 Pa rt Doc :I n sertPart,将蜗轮滚刀实体和蜗轮毛 坯实体插入到S olid Wor ks软件界面中来；调用Feat urel Ian a ge r : : Insert MoveCopyBody2对实体进行复制、移动和旋转；调用 Fea t ure-Mana ger :Inse r tC o mb ineF eat ure,使得蜗轮毛坯 生成删减组合特征（布尔差运算），实现切除加工的仿真。将现实中实 际加工时刀具加工毛坯的连贯动作在仿真加工系统中进行分段处理，例如：假设蜗轮滚刀和蜗轮毛坯的传动比是12/1,蜗轮滚刀自转了 12。，那么绕蜗轮中心的公转的角度就是1 0 当转动了这此角度时蜗轮滚刀就复制一次。系统在在仿真加工时，通过不断复制和旋转蜗 轮滚刀，产生了蜗轮刀具运动时所形成的滚刀包络体，如图2所示，通 过刘一蜗轮毛坯和蜗轮滚刀运动所形成的滚刀包络体之间的实体布 尔差运算，删减刀具包络体以及和蜗轮毛坯的交集 ，从而加工出蜗轮 的齿面。在确定如何加工一个完整齿时，首先应根据被加工蜗轮的齿 数确定一个齿所占的角度，其次要保证加工一个完整齿滚刀必须运动 2个齿的度数，再根据系统程序所设定的加工精度（即蜗轮滚刀沿蜗 轮毛坯中心每转一次复制一次的角度） 确定出加工一个完整齿蜗轮滚 刀需要运动的次数，从而加工出一个完整的蜗轮齿。图为仿真加工出的部分蜗轮齿形。4程序举例部分相关代码如下：5结束语在S ol i d Work s平台上，充分利用软件提供的API函数，在其界 面上模拟现实加工中蜗轮滚刀加工蜗轮毛坯的运动关系，通过对蜗轮 毛坯和蜗轮滚刀运动所形成的刀具包络体之间的实体布尔差运算，蜗轮毛坯的三维模。随着切削过程被不断更新，从而仿真加工出蜗轮的 齿面。基于实体造型的方法中几何模型的表达与实际加工过程相一致 使得仿真造型的最终结果与设计产品间的精确比较成为可能。

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