SolidWorks的CDL1MP5型液压缸参数化设计

0 前言

    近年来，国内液压缸的生产厂家共有100多家，市场竞争越来越激烈，因此对液压缸的设计越来越高，即要求设计人员缩短产品的开发周期，加快设计时间，提高效率。而液压缸是各种工程机械、煤矿机械、特种车辆和大型机械的专用部件，属于典型的系列化产品，具有结构相同，尺寸不同的特点。目前，液压缸的设计制造已开始广泛应用CAD软件进行三维建模．但其相关软件大都是国外的，设计标准和制图标准与我国不同，而且市场上针对液压缸专门的设计是少之更少。

    本文设计的CDL1MP5型液压缸包含CDL1MPS-40-22、CDL1MP5-50-28、CDL1MP5-63-36、CDL1MPG-80-45、CDL1MP5-100-56和CDL1MP5-125-70六种型号。如果每个型号单独进行建模装配存在着众多重复性操作，为此，选用了易学易用SolidWorks，在此基础上进行CDL1MP5型液压缸中系列零件参数化建模及装配。本文重点阐述了针对CDL1MP5型液压缸中不同型号同一零件的结构差异，分别采用SolidWorks自带的Excel表驱动方法和VB驱动方法，实现了零件的参数化建模，并研究了在装配体中利用VB程序对SolidWorks的二次开发，实现零件间的自动插入及配合，最后实现了液压缸的自动装配以及不同型号的转换。这将大大缩短了液压缸开发周期，加快了设计的时间，降低了生产成本。

1 CDL1MP5型液压缸零件参数化

    1.1 参数化零件的设计方法

    参数化零件的设计方法一般有2种方法：

    (1)利用SolidWorks自带的“系列零件设计表”驱动设计，方法简单，便于操作；

    (2)可以用SolidWorks本身提供的API接口并通过VB驱动设计，这种方法要求设计人员具有一定的编程基础，较前者设计过程复杂，但通用性广。

    首先，CDL1MP5型液压缸由导向套、活塞杆、缸体、活塞、缸底、油口、关节轴承七大部件以及密封元件等通用零件组成，根据彼此零件的结构特点且不同型号同一零件结构的差异程度，本文分别采用不同的方法设计。导向套、活塞杆、缸体等七大部件应其不同型号之间结构大体一致，在局部处存在细微不同，且结构相对复杂，故采用前者方法便于修改。而O形圈、活塞封、活塞杆封等密封元件结构简单，配置结构完全相同，只是尺寸不同，且行业标准已经规范可以广泛应用于各种类型的液压缸故采用后者，也便于其他类型的液压缸调用。

    1.2 利用Excel表驱进行模型库的设计

    首先进行原始零件模型的建模，接着插入系列零件设计表，将Excel表第1列的名称改为零件具的型号，然后双击零件图形中的尺寸参数，它的尺寸值就会添加到设计表的其尺寸名称下面的单元格中，根据企业所给尺寸填入表中，完成上述尺寸的添加后，在图形区域空白处单击，即可生成不同的配置。而对存在局部细微不同处进入配置模型对现结构和尺寸进行变异修改并保存，最终完成了零件参数化设计。采用上述方法完成导向套、活塞杆等七大部件的参数化设计，为了便于调用，在SolidlWorks的设计库中，点击其中的添加到库，依依将零件加入到标准件库文件中。以后只要打开SolidlWorks的设计库，从Feature Pallete窗口中直接调用零件选择相应的型号。点击确定即可插入到装配体内。

1.3 程序驱动设计通用零件

    利用程序驱动进行参数化设计，首先对CDL1MP5液压缸中通用零件进行具体详细地分析和规划，由于通用零件包含了O形挡圈、轴用导向带、防尘圈、活塞封、活塞杆封、斯特封6个小零件，而其中每个零件又包含尺寸28、36、56等系列型号，因此将通用零件构成第1结构层，具体每个零件构成第2结构层，2结构层之间应用VB程序将通用零件设置为启动窗口，对于需要进入零件窗日用Show显示出来，而用Hide将通用零件窗口隐藏起来。

    在整个设计中最难点是具体单个零件如何参数化设计，本设计采用的方法如下：

    (1)根据企业所给零件尺寸表，在进行建模之前，先对零件的结构特征和尺寸几何关系进行分析，用尽可能少的特征画出零件模型，选择单个零件中任一尺寸进行原始建模，必要时添加几何关系。

    (2)根据建模的结果，建立零件变量尺寸的参数库，本设计的数据库采用了Access 2003编写，在VB程序中通过数据控件ADO与数据表连接起来。

    (3)根据设计的VB界面，逐一编程，调用AddItem在组合框中添加型号列表表使用Select Case语句填充规格和内径大小，利用ADODB连接数据库，以及OpenDoc 4打开零件，ParameTer改变零件尺寸大小，编好程逐句调试最后完成自动生成。

2 液压缸的自动装配

    CDL1MP5型液压缸中有着6种型号，每种型号单独装配降低了设计效率，本文选择一种型号进行程序化自动装配，其余型号只需号在此基础上简单点击即可装配。由于液压缸有十几个大大小小的零部件，若同时进行自动装配，必然会造成占用内存太大且容易出错，因此本文采用分层次装配，大部件先与小部件自动装配，然后大部件间再装配。

    (1)调用设计库导向套，选择作为第1部分插入装配体里，点击通用零件程序界面选择同一型号的轴向导向带、防尘圈、O形挡圈、活塞杆封、斯特封插入，在导向套和轴向导向带添加配合时要使用几何体选择集，通过代码遍历所有边线，并记下所需边线在实体所有线中的排序，接着根据排序选择所需边线选择集，通过调用CetTwoAdjacentFace来获得该边线2个邻近面，然后调用AddMate添加了重合、同心关系完成自动装配，然后依次完成导向套其他零件的配合以及活塞和活塞封的局部装配。

    (2)调用设计库依次插入相同型号的缸体等大部件，通过调用ActivateDoc2方法来激活导向套和活塞装配体组件，采用上述相同配合方法编程完成液压缸的整机自动装配。

    (3)在生成其他型号的液压缸时，只要选出所需型号零件，调用上述程序，就可以实现自动装配；也可以采用在现有模型的墓础上替换。

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