Solid Edge有奖体验：基于Solid Edge的零件库实施及操作应用

1 前言     计算机辅助设计分析技术已经成为企业提高创新能力，提高产品开发能力，增强企业竞争能力的必备技术。三维CAD系统经过多年的沉淀与积累，现在已得到广泛的应用于各个行业，目前工程技术人员和设计人员正在大规模使用3D CAD软件工具。对此国内外不少专家、学者、技术人员对solid Edge与solidworks等3D设计软件进行二次开发，插件开发等，为中小型制造企业提供经过实践检验的机械产品开发与设计技术。研究中我们发现，在应用三维CAD技术进行机械产品设计时，往往将大量的时间和精力花在大量标准件、通用件、外购件以及企业内部系列化产品等的设计上，其工作重复而繁琐，大大延缓了产品开发周期，不能充分体现CAD技术的优越性。为此本文在Solid Edge以及SOLIDWORKS的基础上，就如何对标准件、通用件等设计参数化零件库，作了一定的研究，并提出了几种不同的实现方法和策略以及两种三维设计软件的实施方法的不同应用。 2 Solid Edge与SolidWorks零件库实施的方法应用对比     目前Solid Edge主要的零件库实现方法有以下几种：     1）采用Solid Edge软件本身的零件族功能；     2）采用Excel VBA技术操纵Solid Edge的变量表；     3）采用VB、VC编程技术操纵Solid Edge的变量表；     4）采用VB、VC编程技术操纵Solid Edge的特征造型过程。     目前SolidWorks零件库的实现方法有以下几种：     1） solidworks软件自带的标件库TOOLBOX     图1 SolidWorks toolbox     2）配置系列化零件设计表     3）采用用户宏、方程式等编程驱动零件变量表     4）第三方基于VB、VC开发的标准件插件（如迈迪三维工具集）     图2 迈迪三维工具集     在设计零件库时，应根据零件的复杂程度，零件的相似性、零件库零件数量等因素选择不同的方法，下面就不同设计方法的特点、关键技术及其应用情况等作对比分析。     采用Solid Edge本身的零件族功能实现库的建立与SolidWorks配置功能方法比较类似，而SOLID EDGE在软件本身添加与配置零件上，其相当于SolidWorks的配置功能与用户方程式编程的结合，操作起来相对较便捷。SolidWorks目前采用方程式驱动草图变量添加，用户可根据实际的需要添加参数配置其特征，操作相对繁琐复杂，SolidWorks自带的零件库TOOLBOX虽然使用起来给设计师带来了便捷方但其先期软件本身占用空间资源较大，应用的灵活性欠佳。     采用Solid Edge本身的零件族功能设计零件库，就是通过手工操作Solid Edge设计零件库。其一般步骤是：找出一个能集中零件库中不同零件所有功能要素的复合零件，并运用Solid Edge参数化特征造型技术建立该零件的三维模型；打开复合零件的变量表和复合零件的特征管理器（EdgeBar），在特征管理器中，打开零件族功能（Family of Parts），并点击新建（New）、输入零件库零件名称；在变量表中选择需要控制的特征尺寸变量，并在零件族对话框的变量（Variables）栏中点击“添加变量”（Add Variables）将所选变量的名称和数值都加入到零件库中，并修改尺寸；用鼠标在实体零件中选取要抑制的特征，在零件族中的“被抑制特征(suppressed features)”栏点击“添加特征（Add Feature）”按钮，将需要抑制的特征抑制（隐藏）。如此反复操作，得到一系列零件，并保存，如图3所示；以后需要调用零件库中不同零件时，只需打开该复合零件，并零件族对话框中选择不同的零件名即可。     图3 采用Solid Edge零件族功能设计零件库     在Solid Edge中利用零件族功能设计零件库，用户无须编程，即可得到一个简单的零件库。但是该方法设计数据较为散乱、设计效率不高。该方法一般用于零件库中零件数量较少、零件结构较为复杂、控制变量的数量较少，且各变量之间的关系较为简单的场合，如企业中某几种变型产品零件库的设计。   分页 3 采用Excel VBA技术操纵Solid Edge的变量表     为了便于零件库中各个零件数据的集中管理，简化零件库的手工操作，提高设计效率，这时可采用该方法来设计零件库。其一般步骤是：运用Solid Edge参数化特征造型技术建立复合零件的三维模型，并整理其变量表，建立变量之间的约束关系，确定主控变量；用Microsoft Excel创建复合零件数据表用于记录复合零件模型中用到的变量及其不同的取值组合，每一行数据就是零件库中某一个零件各尺寸参数的值。当用户选定该主控尺寸值所在的行，则其它尺寸的值即可确定，如图四所示；在Excel VBA编程环境中，新建一个Excel宏，编写VBA程序代码来驱动Solid Edge变量表。涉及到的主要程序代码有：用Set Sel=Application.ActiveCell及SelRow=Sel.Row获得当前Excel的激活行SelRow；用Set“变量值”＝Sheets(“Excel表名”).Cells(SelRow，n).Value方法获取当前Excel激活行SelRow的第n列数据；用Set objApp=GetObject(，“SolidEdge.Application”)函数来调用Solid Edge对象objApp；用Set objvars=objApp.ActiveDocument.Variables方法获取该复合零件变量表中的所有设计变量；用Call objvars.Edit(“变量名”，变量值)方法修改变量表中相应变量的值，Solid Edge便会自动更新复合零件的三维模型；使用时，先打开Solid Edge复合零件，打开相应的Excel数据表并选择其中某一行数据，然后运行Excel宏，这时Solid Edge就按指定的尺寸数据更新复合零件三维模型得到零件库中的某一个零件，如图4所示为设计的夹具元件库表。     图4 采用Excel VBA技术设计零件库     该方法通过Excel VBA技术来驱动Solid Edge变量表，无需设计专门的数据管理程序，零件库数据管理方便，程序设计简单清晰，但是使用时需要同时运行Excel，零件库的运行、管理、维护不方便。该方法一般用于零件库中零件数量较多、零件结构复杂、零件数据较多的场合，如企业通用件库的设计。 4 采用VB或VC编程技术操纵Solid Edge的变量表     为了便于零件库中各个零件数据的集中管理，减少零件库的手工操作，提高设计效率，这时可采用该方法来设计零件库。其一般步骤是：运用Solid Edge参数化特征造型技术建立复合零件的三维模型，并整理其变量表，建立变量之间的约束关系，确定主控变量；用VB或VC编程，获取复合零件的各个变量。以VB程序为例，一般采用Set objApp=GetObject(，“SolidEdge.Application”)或Set objApp=CreateObject(“SolidEdge.Application”)函数来调用或创建Solid Edge对象objApp，并采用Call objApp.Documents.Open(FileName：=“复合零件文件名”)方法打开复合零件的三维模型，用Set objvars=objApp.ActiveDocument.Variables方法获取该复合零件变量表中的所有设计变量；设计清晰友好的用户图形界面，管理零件库中各个零件的设计数据；在程序中用Call objvars.Edit(“变量名”，变量值)方法修改变量表中相应变量的值，Solid Edge便会自动更新复合零件的三维模型。此法广泛应用了中小型企业以及军工企业做二次开发建立零件库使用。     该方法通过VB或VC来驱动Solid Edge变量表，程序设计简单清晰，用户界面友好，便于设计数据的管理，但所能控制的主控变量不能太多，否则会引起三维模型的异变。该方法一般用于零件库中零件数量较多、零件结构复杂、控制变量的数量较少，且各变量之间的关系较为简单的场合，如组合机床通用件库（多轴箱、主轴、丝杠等）的设计。 5 采用VB、VC等编程控制Solid Edge的特征造型过程     上述几种方法在设计零件库时均需要事先设计复合零件的三维模型，使得零件库运行时的独立性较差，如果复合零件的三维模型设计不当，当改变数据时会引起零件三维模型的异变，零件库中零件变化不能太大，数量较少。如果零件库中零件数量较大，且零件的结构不太复杂，这时可采用VB、VC等编程技术操纵Solid Edge的特征造型过程，形成一个独立的零件库软件。通过该方法设计零件库的一般步骤是：仔细分析零件库中各零件的结构特征，优化零件在Solid Edge环境中的造型方法；运用VB或VC设计零件库的图形用户界面；用VB或VC编程对零件库数据进行管理；用VB或VC编程，根据零件库零件数据控制Solid Edge的特征造型过程，从而在Solid Edge中得到所需零件。例如图5为设计的标准件零件库的一部分。     图5 标准件零件库     该方法通过VB或VC来控制Solid Edge特征造型过程，不需事先建立复合零件，零件库的独立性较高，便于零件库的运行、维护，但程序设计较为复杂，一般用于零件库中零件数量较多、零件结构较为简单的场合，如标准零件库的设计，这一方法与solidworks的二次开发插件思路上基本上是相同的，不同的是这种技术在实际应用上更方便灵活，添加与修改更便捷直观，同时与SolidWorks相比在装配体编辑添加部件的时候对软件本身资源占用较少，让设计者更轻松更高效率的完成设计。Solid edge经过了多年的发展，现在ST4较早期的V19等版本如图6所示，在这方面操作以及界面上更有着明显的提高。     图6 v19与ST4 6 结论     本文在Solid Edge的基础上，以实例提出了几种不同的零件库设计方法及应用技术，不仅有助于解决大量标准件、通用件、外购件以及企业内部系列化产品等的三维设计问题，还有助于提高企业的设计效率和设计水平。同时为企业实施PDM、PLM以及ERP对接管理等奠定了坚实的基础。