PDM环境下基于SolidWorks的变型设计及自动装配系统

    2。3。2零件的变型设计

    对零部件进行变型设计时，首先检索零部件主模型，在满足条件的零部件主模型的基础上，通过修改零部件主模型的可变参数，自动生成与零部件主模型相似的零部件图形。生成零部件图形后，设计人员对零部件图形进行检查，如果与设计要求一致，则把零部件保存到设计资源库中，同时对零部件进行分类。若生成的零部件图形与设计要求不一致要重新设计。新生成的零部件与零部件模型共用同一图形文件，只是在图形文件中添加一个配置，其零部件属性保存到图形文件的配置属性中，这样可减少零部件图形文件的数量，从管理的角度便于保证数据的一致性。

    2。3。3装配体的变型设计

    SolidWorks中的配置是一组类似零部件在其共同抽象之上的特有形态。在每一个配置中只保存该种形态的特有部分（如驱动尺寸大小等），对于整个模型文件体积的影响几乎可以忽略；在新生成配置时，由于只对部分特征进行重新计算，速度要比重新绘制零件快很多。这样可将同一类型的多个零件作为配置存入一个文件中，既节省了磁盘空间又便于管理。配置提供了简便的方法来开发与管理一组有着不同尺寸、零部件、或其它参数的模型。要生成一个配置需先指定名称与属性，然后再根据需要来修改模型。在装配体模型文件中，配置通过压缩或隐藏零部件来生成简化的设计，使用不同的零部件配置、不同的装配体特征参数、不同的尺寸或配置特定的自定义属性来生成装配体系列。图7为装配体变型设计的实现界面。

    可通过装配体模型的变型设计来生成新的装配体。生成的新装配体是装配体模型文件的一个配置。在生成新装配体的过程中，由于组成装配体的有些零件尺寸参数变化，则生成零件的新配置从而自动生成零件的新版本。除了版本号外，新零件的所有属性和原零件相同。在生成装配体的模型图后，提取装配体的层次结构，保存到企业设计资源库中，装配过程中涉及的主要API如下：

    DimswAssyAsSldWorks。AssemblyDo

    //定义swAssy为SolidWorks的装配实体

    DimpMateObjOutAsObject

    SetpMateObjOut=swAssy。AddMate2（mateType-FromEnum，alignFromEnum，flip，distance，distAbsUpper-Limit，distAbsLowerLimit，gearRatioNumerator，gearRatio-Denominator，ange，angleAbsUpperLimit，angleAbsLower-Limit，errorStatus）

    //进行装配，mateTypeFromEnum为装配类型swFeatureManager。FeatureCircularPatternlngNum，lngInterval，True，""

    //圆周阵列，lngNum阵列中零部件的数量，lngInterval零部件之间的间距swFeatureManager。FeatureLinearPatternX1Num，X1Interval，X2Num，X2Interval，True，True，X1Name，X2Name

    //线性阵列，X1Num，方向1的数量，X1Interval方向1间距，X1Name在方向1上的零部件名称，X2Num，//方向2的数量，X2Interval方向2间距，X2Name在方向2上的零部件名称swFeatureManager。InsertMirrorFeaturestrMirrorType，bGeometryPattern，bMerge，bKnit

    //镜像，strMirrorType表示镜像类型，bGeometryPattern表示是否镜像几何特征，bMerge表示是否合并，bKnit表示是否结合面

    swModel。ClearSelection2True

    //清除所有选择的基准

    2。4产品模型图的自动装配

    由于在设计产品族结构的过程中，已经考虑了各零部件之间的装配关系，并把各零部件之间的装配关系作为产品族结构的一类信息进行管理，因此，在生成产品结构后可以自动生成产品的总装图。这主要是考虑到产品族结构根据不同的配置项可以配置出很多产品，若把这些产品的模型图全部进行存储要占用很大的空间，更为突出的问题是带来了管理的不便，对产品模型图维护的工作量很大，并且当增加一个可选配置项时，产品模型图的数量将增加一倍。

    2。4。1装配关系的定义

    确定零部件之间装配关系的具体方法如下：建立一个虚拟件，把新零部件和与之有装配关系的零部件作为虚拟件的子节点，把虚拟件的所有子节点中所涉及到的零部件全部输入到SolidWorks装配环境下进行手工装配。手工装配完成后对虚拟件进行提取，与提取产品结构的区别是不在设计资源库中保存零部件，只保存与新零部件有关的装配关系，提取结束后自动删除选中的虚拟件。

    在SolidWorks中零部件之间的装配关系有9类，装配关系在SolidWorks中的参数如表1所示。

    2。4。2装配关系的提取

    在装配关系进行提取时，如果装配基准在零部件的装配基准库中不存在，则需首先把零部件的装配基准保存到相应零部件记录的装配基准中，再确定与其它零部件的装配关系。若提取的装配基准在相应的零部件装配基准中存在，则直接确定与其他零部件之件的装配关系。而对于新建版本的零部件或者新零部件，把装配基准保存到新零部件记录的装配基准中，最后确定产品结构中零部件使用的装配基准。

    产品结构中零部件的装配基准确定后，提取装配基准之间的装配关系，把装配关系保存到数据库中。导入产品结构的过程中，在遍历产品中所有零部件的同时，遍历与零部件相关的装配零部件提取装配关系。对于已经提取的装配关系给予标记，防止同一装配关系在数据库中保存多次。

    2。4。3产品模型图的装配方式

    可将系统中的产品结构树按装配的层次关系在CAD系统的装配环境下进行装配。根据用户需求在系统中从产品族结构中按照零部件的配置约束进行配置，从而形成新的产品结构树，或对已有的产品结构树进行修改。根据该产品结构树，可以在CAD系统装配出新的产品。对于可以预定义装配关系的CAD系统（如SolidWorks），并且装配关系可以预先确定的情况下，则根据装配层次关系及装配参数，通过系统的API操纵数据结构自动实现装配过程。装配过程可以后台执行，最后向用户显示装配结果，也可以前台执行，给用户直观地显示装配过程。装配过程如图8所示。

    2。4。4产品自动装配实现

    SolidWorksAPI可以从几何级、特征级和零部件级对模型进行操作。产品自动装配是在遍历产品结构中零部件之间装配关系的过程中进行的，在遍历到零部件之间的装配关系时，其装配基准处于被选中状态，这个装配关系结束后，取消装配基准的被选中状态，遍历下一个装配关系并进行装配，直至产品装配结束。

    3 结语

    本文提出了大批量定制环境下基于PDM平台的产品快速组合设计系统的解决方案；以自主研发的QUST-PDMS作为产品快速组合设计的支持平台，建立了系统的体系结构；以订单产品的快速通过和设计资源的重用为目的，将企业的产品数据通过设计资源管理系统、产品族管理系统、产品配置管理系统和BOM管理系统等进行管理，并通过基于SolidWorks的产品变型设计和自动装配系统完成订单产品的快速组合设计，所研究的内容已得以实现并得到初步验证。实践证明，基于PDM平台开发的支持产品快速组合设计的变型设计及自动装配系统明显地提高了设计资源的充用程度，明显地缩短了订单产品的设计周期。

    参考文献：

    ［1］祁国宁，顾新建，谭建荣，等。大批量定制技术及其应用［M］。北京：机械工业出版社，2003。10。

    ［2］张涛，史俊友。基于设计重用的零件管理系统的设计与开发［J］。现代制造工程，2004，（12）：47-49。

    ［3］王玉。产品设计重用技术支持体系研究［J］。机械科学与技术，2004，23（6）：643-646。

    ［4］张涛，张灵泉，史俊友。基于PDM的产品快速组合设计系统的研究［J］。机械，2004，31（7）：33-35。

    ［5］史俊友，翟红岩。基于SolidWorks的CAPP系统的研究与设计［J］。制造业自动化，2005，27（10）：50-54。