王勇　張榮強　黃再超

摘 要：目前熱水器行業(yè)已開始采用SolidWorks軟件進行三維設計，并且進行虛擬裝配，產品裝配圖的設計是產品整個設計過程中最重要的環(huán)節(jié)，占據(jù)了產品設計的一半時間以上，所以裝配質量的好與壞對產品的設計質量起著關鍵性的作用，針對優(yōu)化燃氣熱水器組件的設計過程的智能裝配技術開發(fā)應用具有很高的價值意義。文章介紹了應用VB技術對SolidWorks進行二次開發(fā)的關鍵性技術和方法，基于SolidWorks API函數(shù)分析的基礎上，對在燃燒室組件的應用上進行了深入研究，給出了燃氣熱水器燃燒室組件的二次開發(fā)與智能裝配的開發(fā)流程與方法，提高燃氣熱水器的設計效率與設計質量。

關鍵詞：VB；二次開發(fā)；智能

1 燃氣熱水器的發(fā)展趨勢

2014年5月21日，中國俄羅斯簽訂了天然氣購銷協(xié)議，雙方達成了一項時間長達30年，價值超過4000億美元的天然氣購置協(xié)議，俄羅斯平均每年要向中國輸入380億立方米的天然氣，這條管道計劃在四到六年內完工。這一協(xié)議將會為以天然氣作為主要燃料的燃氣熱水器行業(yè)的發(fā)展提供相當有力的動力源泉，在未來數(shù)年，燃氣熱水器這一行業(yè)將以節(jié)能、智能互聯(lián)技術為導向，同時又將滿足85、90后的注重產品附加值和娛樂精神為營銷理念，一定會迎來行業(yè)更進一步的發(fā)展和超越。針對優(yōu)化燃氣熱水器組件的設計過程的智能裝配技術開發(fā)應用具有很高的價值意義，文章選定燃氣熱水器燃燒室組件作為本次研究載體。

2 設計現(xiàn)狀

目前熱水器行業(yè)已開始采用SolidWorks軟件進行三維設計，并且進行虛擬裝配，產品裝配圖的設計是產品整個設計過程中最重要的環(huán)節(jié)，占據(jù)了產品設計的一半時間以上，所以裝配質量的好與壞對產品的設計質量起著關鍵性的作用，設計過程當中的很多問題只有在裝配的時候才能凸顯出來。

燃氣熱水器內部零件繁多，其零件主要分為外殼主體、煙道組件、風機組件、熱交換器、燃燒室總成、氣閥-分配器組件等幾大類組件。在幾大類組件中其子零件一定程度上具有相似性，這些相似的零件構成了系列零件。最具代表性的是燃燒室組件，以南京某熱水器公司為例，該公司的燃氣熱水器燃燒室分為三種類型：E（或E-S）型、L型、G-A型，每種類型下的子零件具有很高的相似性，只是在特征尺寸的大小，特征的位置上有所變化，部分零件屬于通用零件，如轉角加強板，對于這種類型的產品設計，裝配過程基本相同，而目前的采用的虛擬裝配方式主要是非智能裝配，對于相似的零件裝配也必須重新裝配，這樣的重復勞動制約著工作效率的提高，同時也影響著新產品的推出速度。對于燃氣熱水器燃燒室組件，其子零件具有都具有很高系列化特征，在產品的設計過程中使用智能裝配技術，在很大程度上簡化了設計的流程，同時能夠縮短設計的周期，達到提高設計效率與產品質量的目的，為企業(yè)長期的發(fā)展過程提供強大的助力。

3 SolidWorks智能裝配技術的應用

燃氣熱水器三維模型的建立是成品設計和后續(xù)仿真優(yōu)化的基礎，為了研究機械產品的結構關系，設計者需要創(chuàng)建一系列結構相似，尺寸不同的模型，一直采用的傳統(tǒng)手動建模和人工裝配，耗費了大量的時間和精力，而采用三維軟件SolidWorks提供的開發(fā)工具（API），用戶可以建立適合自己需求的應用方案，從而實現(xiàn)參數(shù)化設計和自動裝配的目的，有效地縮短設計周期。

SolidWorks參數(shù)化設計常見有三種方法：SolidWorks添加“配置”的方法需建立很多的模型，然后再壓縮存放于裝配體當中。這種方法在進行產品零件的自動裝配時經常會出現(xiàn)裝配體失效額的現(xiàn)象，復雜的裝配體建議不采用這種方法。相較于添加“配置”內嵌Excel表則存在明顯優(yōu)勢，它只需要把不同產品零件的結構尺寸添加到裝配體生成的Excel表中，但是當對象是結構比較復雜的產品零件時需要大量的參數(shù)，這種方法方法更加適用于標準零件模型的參數(shù)化設計。而利用VB語言對SolidWorks底層進行二次開發(fā)，可實現(xiàn)API應用程序接口驅動SolidWorks自動進行建模、裝配。且利用VB語言編輯的人機控制界面可以很好的與產品設計者之間進行交互，并且靈活性、通用性比較好。非常適合專業(yè)的CAD系統(tǒng)的參數(shù)化設計。

在SolidWorks二次開發(fā)過程中可利用宏錄制功能獲得命令函數(shù)代碼，宏文件代碼同Visual Basic代碼類似，將宏文件代碼稍加改動便可在Visual Basic代碼中應用。因此通過Visual Basic對SolidWorks進行二次開發(fā)擁有獨特的優(yōu)勢。

以VB為設計語言，利用SolidWorks的API接口對SolidWorks進行二次開發(fā)，通過遍歷面技術可以實現(xiàn)產品零件的智能化裝配，因而將可以實現(xiàn)燃氣熱水器燃燒室組件的參數(shù)化設計，提高設計的質量和效率，有效地降低了在現(xiàn)實裝配過程中產品零件和零件之間干涉發(fā)生的概率，對企業(yè)意義重大，同時，有利于研發(fā)者了解到產品運動的特點并根據(jù)項目實際的情況來設計產品尺寸參數(shù)，方便研發(fā)者對產品運動學的關系、結構等內容進行深入研究。

企業(yè)中應用智能裝配技術一般是選擇實用、易懂、經濟的軟件平臺來實現(xiàn)。SolidWorks一個很大的特征就是具有強勁的復雜曲面造型的能力，能用于設計表面形狀復雜的曲面零件。此軟件不僅具有這些強大的曲面功能、友好的參數(shù)化設計方法并且可保存為多種格式，無論在PPT還是Word或是pdf格式都可進行三維動態(tài)效果展示使得設計效率提高，設計人員和操作人員可以很好地交流，大大縮短設計周期，同時減少實體模型制造成本。尤其是在像熱水器這樣的機械企業(yè)中，需要建立大量的產品零件，且零件標準化程度高，而僅僅利用SolidWorks進行建模，對提高設計效率沒有多大作用。機械型企業(yè)的產品零件眾多，后期裝配占用時間較長，這樣的人工裝配過程還不利于及時發(fā)現(xiàn)零件設計的缺陷，后期修改圖紙又會浪費大量時間。如南京某熱水器公司的燃氣熱水器的設計流程，整臺產品零件數(shù)多達200個左右，后期尋找零件裝配工作非常繁雜，一臺熱水器的裝配耗時達一個星期甚至更長時間，此外還有對零件修改工作，這些都極大的阻礙了企業(yè)縮短設計周期的目的。在這樣的環(huán)境下，想要提高設計效率與質量，就必須采取更合理、更高效的設計、裝配方式，所以可以選擇經濟、功能合適的SolidWorks軟件針對燃氣熱水器的規(guī)范和要求進行二次開發(fā)，使之實現(xiàn)系列零件的參數(shù)化設計和智能化裝配。

程序中將使用到大量數(shù)據(jù)，在產品開發(fā)過程中利用數(shù)據(jù)庫可以對數(shù)據(jù)實現(xiàn)權限管理，數(shù)據(jù)的檢入、檢出，更加安全方便。文章選擇的數(shù)據(jù)庫是Access2007小型桌面數(shù)據(jù)庫，對于單機訪問的數(shù)據(jù)庫以及處理少量數(shù)據(jù)時效率會非常高，并可以利用VB與其連接，方法簡單方便。

4 SolidWorks智能裝配技術實現(xiàn)路線

4.1 參數(shù)化設計程序流程

利用SoliWorks對燃氣熱水器燃燒室組件子零件（燃燒室子零件一般包括：燃燒室前片、燃燒室后片、轉角加強板、導流板、前定位板、云母片、觀火控壓板）進行建模，同時開啟宏錄制，以便在后期針對各個零件的參數(shù)化設計可以調用SolidWorks的API程序代碼。

實現(xiàn)燃氣熱水器燃燒室組件系列化零件的參數(shù)化設計是智能化裝配的第一步，通過Visual Basic 6.0面向SolidWorks底層進行二次開發(fā)生成DLL插件，用戶可以選擇需要設計的燃燒室子零件的類型，接下來可以在產品零件參數(shù)對話框中，輸入產品零件的關鍵參數(shù)，程序中調用數(shù)據(jù)庫中的相關規(guī)則對輸入的參數(shù)進行合理性判斷，如果參數(shù)不合理，程序將給出錯誤報告，反之，在SolidWorks中生成新的產品零件的三維模型。在參數(shù)設計對話框中，配上簡單明了的產品零件結構圖，方便研發(fā)人員進行參數(shù)設定。當具體到程序實現(xiàn)的時候，雖然各個產品零件的尺寸參數(shù)是不完全相同的，但程序設計的流程總體相差不大。

4.2 數(shù)據(jù)庫設計

當產品零件參數(shù)化設計全部完成后，需要將燃燒室個子零件的每一項參數(shù)數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫中，系統(tǒng)運用VB技術對ACCESS數(shù)據(jù)庫進行開發(fā)，將其作為燃燒室組件智能裝配程序的參數(shù)化設計的數(shù)據(jù)庫，如圖1所示，將系統(tǒng)中使用的產品零部件參數(shù)安全地保存在數(shù)據(jù)庫中，為程序的檢入、檢出以及維護提供了安全保障。

4.3 能裝配系統(tǒng)的開發(fā)

智能裝配想要實現(xiàn)的內容是利用宏文件調用SolidWorks API的一些相關的功能把零件自動放入到裝配體中，并對新加入的零部件進行自動定位、遍歷面、創(chuàng)建選擇集、配合及安全實體檢查。根據(jù)燃燒室組件裝配方法，對燃燒室組件的智能裝配流程進行規(guī)劃，設計了如圖2所示的燃燒室組件智能裝配程序的流程圖。

5 結束語

利用VB對SolidWorks進行二次開發(fā)，同時對Access小型數(shù)據(jù)庫軟件進行開發(fā)設計，編寫針對燃氣熱水器燃燒室組件的參數(shù)化設計和智能裝配的軟件，實現(xiàn)了燃氣熱水器燃燒室組件的參數(shù)化設計、數(shù)據(jù)的檢入檢出、智能化裝配，縮短了設計周期，有效地減少了設計人員的重復勞動，提高了產品的設計效率和設計質量，節(jié)省了企業(yè)的設計成本，對企業(yè)具有重大意義。

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作者簡介：王勇（1991-），男，江蘇省淮安市人，工作單位：南京林業(yè)大學，職務：研究生，研究方向：SolidWorks二次開發(fā)。