基于SolidWorks的AGC液压缸参数化设计

施 敏，陈新元，湛从昌，鲁腊福，黄智武，左 林

(1.武汉科技大学机械自动化学院，湖北 武汉，430081；2.韶关液压件厂有限公司，广东 韶关，512029)

参数化设计也叫尺寸驱动，是指将参数化模型的尺寸用对应的关系表示，通过人机交互的方式调整图形的一部分尺寸或修改已定义的参数，使图形其他部分相关联的尺寸也随之改变，从而控制图形几何形状，自动实现元件的精确造型。目前，参数化设计的方法通常都是用于标准件的设计[1-3]，还未见关于其在非标准件设计中应用的相关报道。

AGC液压缸是HAGC伺服系统中的关键部件。同一系列不同型号的AGC液压缸其零部件结构相似但尺寸不同，本文尝试对这类非标零件采用参数化设计方法进行设计，用Access建立零件数据库，用SolidWorks建立液压缸零部件模型模板[4]，通过API接口函数，传递给SolidWorks，利用尺寸驱动法驱动模型模板。用户可以根据自己的设计要求输入液压缸零部件关键参数值，程序会自动生成零件的二维工程图和三维图，并能对零件进行装配得到完整的液压缸的二维工程图和三维装配图。

1 设计方法的选择

AGC液压缸主要由缸体、活塞及活塞杆、端盖、密封圈等部分组成。根据各零件的结构特点和不同型号液压缸同一零件结构的差异程度，分别采用不同的方法[5]设计。不同型号AGC液压缸的活塞杆、缸体、端盖等相应部件结构大体一致，仅局部存在细微差异，且结构相对复杂，故采用SolidWorks自带的“系列零件设计表”驱动设计，便于修改；而O形圈、防尘圈等元件结构简单，结构完全相同，仅尺寸不同，因此可以用SolidWorks本身提供的API接口并通过VB驱动设计。AGC液压缸参数化设计主界面如图1所示。

图1 AGC液压缸参数化设计主界面

Fig.1Maininterfaceofparametricdesignforhydrauliccylinder

2 AGC液压缸参数的计算

以AGC液压缸活塞及活塞杆为例，假设系统压力为P，负载压力为PL，活塞杆侧低压为P2，压下力为已知，则可推算出单台AGC缸所需活塞推力F，计算公式为

F=(A1PL-A2P2)/10

(1)

式中：A1为活塞侧面积；A2为活塞杆侧面积。

结合VB，在软件界面添加与上述参数相同数量的Label和Textbox控件，并一一对应命名。通过编程将上述公式中的参数用对应的Textbox输入值代替。运行程序，用户输入所需设计液压缸的基本参数，如活塞负载压力、速比、活塞杆侧低压等，软件会粗略地计算出符合要求的液压缸的缸径、活塞直径等参数。

3 数据库的建立

同一系列的AGC液压缸其零部件的结构比较近似。通过一些主参数就能控制零件的基本结构，如活塞的主参数是活塞的外径、孔径和活塞宽度，缸体的主参数是缸体的外径和缸筒的高度等。对这些零部件进行参数化设计，实际就是通过驱动这些主参数重新建模。因此，创建Access数据库，只需对主参数命名并赋值，如图2所示。

图2 AGC液压缸参数Fig.2 Parameters of AGC hydraulic cylinder

4 数据库的访问

ADO (ActiveX Data Objects)是一个由微软提供用于存取数据源的COM组件，它为多种汇编语言提供了统一的数据访问接口。本设计通过DataGrid控件与ADO绑定实现数据库的建立与访问。由于数据源需要随着用户的需求而变化，因此它们的连接不能在属性中直接设置，而需要通过编程来实现。连接及访问数据库的主要代码如下[6]:

Adodc1.ConnectionString="Provider=Microsoft.Jet.OLEDB.4.0;Data Source=D:学习VB98活塞及活塞杆参数.mdb;Persist Security Info=False"//通过pConn对象连接字符串,连接到数据库Adodc1.CommandType = adCmdText

Adodc1.RecordSource="select * from cylinder3wherecylinder3.缸径="" + Combo4.Test+""order by cylinder3. Φ1DESC"//通过Connection对象访问数据库

5 零部件的建模

根据AGC液压缸活塞及活塞杆的结构特点，采用旋转法建立模型。本设计采用的是表驱动的方式，实际就是将表中的参数与草图中的各个参数对应相关联，通过修改表中的参数值就能修改草图的尺寸，从而完成参数化设计。创建对象，与SolidWorks建立连接，设计代码如下[7]：

Private Sub Command1_Click()

Dim swApp As Object //定义对象

Dim part As Object

Set swApp=CreateObject("SldWorks.Application")

swApp.Visible=True

定义变量:

Set part=swApp.ActiveDoc

Dim s(30) As Long

实现液压缸活塞及活塞杆参数化设计的部分程序代码如下：

s(0)=Frm_main.Adodc1.Recordset.Fields("R1")

s(1)=Frm_main.Adodc1.Recordset.Fields("R2")

……

s(30)=Frm_main.Adodc1.Recordset.Fields("L13")

按设计要求绘制图形。

part.ShowNamedView2"*上下二等角轴测", 8

Set myFeature = part.FeatureManager.FeatureRevolve2(True, True, False, False, False, False, 0, 0, 6.2831853071796, 0, False, False, 0.01, 0.01, 0, 0, 0, True, True, True)//对绘制图形执行旋转凸台命令，生成活塞及活塞杆三维图

End Sub

运行程序，单击绘图按钮，生成活塞及活塞杆三维模型,如图3所示。

单击工程图按钮, 生成活塞及活塞杆的工程图如图4所示。

通过以上述类似的方法完成液压缸盖、缸体等零部件的参数化设计。然后将零件进行装配，完成液压缸三维模型的设计。AGC液压缸三维装配图如图5所示，二维工程图如图6所示。

图3 AGC液压缸活塞及活塞杆三维模型

Fig.33DmodelofthepistonandpistonrodforAGChydrauliccylinder

图4 AGC液压缸活塞及活塞杆二维工程图

Fig.42DengineeringdrawingofthepistonandpistonrodforAGChydrauliccylinder

图5 AGC液压缸三维装配图Fig.5 3D assembly drawing of AGC hydraulic cylinder

图6 AGC液压缸二维工程图Fig.6 2D engineering drawing of AGC hydraulic cylinder

6 结语

以三维设计软件SolidWorks为平台，结合VB、数据库等软件工具，为非标准件设计自定义零件库，用户可即时更新零件库，快速建立产品模型，提高生产效率。同时用户根据自定义的零件库，可直接选择参数进行建模，缩短设计生产周期。多个零件装配的实现，提高了模型的可视性，真实反映了设计效果。

[1] 孟祥旭,徐延宁.参数化设计研究[J].计算机辅助设计与图形学学报,2002,14(11):1086-1090.

[2] Nahm Y E, Ishikawa H. A new 3D-CAD system for set-based parametric design[J].The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2006, 29(1-2): 137-150.

[3] 丁永建.基于SolidWorks的标准件库系统设计与实现[D].成都：电子科技大学,2010.

[4] 王宗彦，吴淑芳.SolidWorks机械产品高级开发技术[M]. 北京:北京理工大学出版社，2005:15-17.

[5] 陈奎生.液压与气压传动[M].武汉：武汉理工大学出版社，2001:35-36.

[6] 刘恩涛，赵耀峰.VisualBasic6.0编程技巧与实例分析[M]，北京:中国水利水电出版社，1999:67-68

[7] 江洪.SolidWorks 二次开发与实例解析[M]. 北京:机械工业出版社，2004:51-53.