参数化模块设计技术

参数化模块设计技术

      模块化设计的设计理念是在 企业希望快速相应市场，同时降低产品开发成本，缩短设计周期的要求下提出的。其基本思想是以有限的模块组成 多样的产品，以达到既要满足客户对产品的个性需求， 有保证批量生产从而降低成本的目的。

       模块化是一种思想，也是产品设计和制造的技术。 

参数化设计的定义和意义

       参数化设计是通过改动图形的某一部分或某及部分的尺寸，或修改已定义好的零件参数，自动完成图形中相关部分的改动，从而实现对图形的驱动。参数驱动的方式便于用户修改和设计。用户在设计轮廓时无需准确地定位和定形，只需勾画出大致轮廓，然后通过修改标注的尺寸值来达到最终的形状，或者只需将零件的关键部分定义为某个参数，通过对参数的修改实现对产品的设计和优化。

       参数化设计极大地改善了图形的修改手段，提高了设计的柔性，在概念设计、动态设计、实体造型、装配、公差分析与综合、机构仿真、优化设计等领域发挥着越来越大的作用，体现出很高的应用价值。

      参数化设计更符合和贴近现代CAD概念设计以及并行设计思想，也符合现代个性化需求的趋势。实现参数化设计，工程设计人员设计开始阶段可快速草拟产品的零件图，通过对产品形状及大小的约束，最后精确成图。同一系列产品的第二次设计可直接通过修改第一次设计来实现，设计参数不但可以驱动设计结果，而且影响产品的整个开发周期，设计参数可来自于其它系统。参数化设计是变量化设计的前提，借助变量化设计思想可实现动态设计、机构设计的运动仿真模拟等。 除此之外，参数化设计还能使设计人员在设计的同时实现参数化建库，极大的方便后续设计工作。因此，参数化设计以及建库工具的研究对进一步提高设计和绘图效率以及柔性化设计具有十分重要的意义。

 

基于SolidWorks参数化模块设计的基本方法

基于SolidWorks参数化模块设计的基本方法主要是采用基于SolidWorks的二次开发技术来进行。

在SolidWorks 中参数化建模可以通过两种方式实现，一种方法是用户根据需要直接用程序生成需要的模型，成为完全程序化参数建模；另一种方法是利用已有的模型，通过修改模型参数的方法得到需要的模型，成为参数修改法建模。

（1） 完全程序化参数建模

     完全程序化参数建模采用程序方法进行建模。建模的过程完全由程序进行控制，相当于将手动分步建模的过程由计算机连续完成，理论上讲，凡是手工建模能够完成的复杂模型都可以用这种方法生成。完全程序建模的方法特别适合生成具有多个变参数的模型，建模的灵活性强，不需要模型库的支持，可以在建模的同时完成设计计算、强度校核、寿命计算等工作，程序可实现的功能强大，参数的输入也可以采用数据库等多元化的方法。通常情况下，这种方法的程序设计工作量较大，要求程序员对 SolidWorksAPI函数具有较高的理解和运用能力，适合于模型比较简单，参数变量多或参数间有关联的情况。

（2）参数修改法建模

       参数修改法建模采用参数修改的方法建立模型。必须有模型库的支持，模型库通常由用户事先用手工方式建立，保存在程序指定的目录下。需要使用时，从模型库中打开模型文件，对指定的尺寸参数进行修改，重建，就可以获得满足需要的模型。这种方法的程序设计工作量小，与造型过程无关，适用于模型标准化程度高的情况或造型过程复杂，可变参量少的情况。参数修改法建模对模型库的要求较高，手工建模时需要综合考虑尺寸标注方式，尽量避免尺寸参数间的关联和制约关系，需要修改的尺寸参数必须独立标注，尺寸标注的名称可通过查阅其属性获得。可变参数的输入可以通过对话框、数据库等多种方式实现，也可以从程序的设计计算结果中获得，修改模型参数前必须打开零件库中对应的零件，打开零件的操作可以由手动完成，也可以通过程序完成。这种建模方法不需要程序员掌握大量的 SolidWorksAPI建模函数，程序的复杂度与模型的复杂程度无关

 

  真空淬火炉参数化模块化设计系统的设计与开发

   概述 ：

    随着市场的不断发展，各种不同的客户提出的要求都不尽相同，对于同一产品而言，虽然结构相似，但是尺寸参数都各有差异。为了满足各种不同用户的要求，就要求把原有的基础单元模块变“活”变“异”。为此，需要将参数化结合到模块化中，对功能模块本身的结构进行参数化和变量化，使其随着某些结构尺寸的修改和使用环境的变化而自动修改，同时把模块的接口参数化将很好的解决了模块的接口问题。所以将参数化技术应用到模块化设计中来已经成为一种新的技术发展趋势。

     对真空淬火炉划分的各功能模块进行研究后，发现功能模块与参数化CAD中的零部件具有很多相似的特征：

     模块具有功能特征（描述模块所具有的功能的信息集合）

     参数化零件具有技术特征（与参数化零件的性能作用相关的信息集合，如：零件的性能参数，零件的设计约束等）

    模块具有结构特征（描述模块的结构形状和结构尺寸的信息集合）

     参数化零件具有精度特征（与零件的集合许可变动量相关的信息集合，如零件的尺寸、位置、几何关系和表面粗糙度等） 

     模块具有管理特征（与模块的管理有关的信息集合，如： 模块的库存数量和模块的编码、零件的设计等）

     模块具有外部特征（模块结合要素的信息集合，它主要包括模块接口之间的配合）

      参数化零件具有装配特征（零件联接方式与结合特征的信息集合）

      将已划分的真空淬火炉各功能模块进行参数化，利用参数化CAD软件和编程软件开发真空淬火炉参数化模块设计系统。 

       主要设计思路是： 首先，将真空淬火炉进行模块划分，建立真空淬火炉功能模块的三维零件库；接着将建立好的模块零件进行参数的设定与关联，创建出主要设计变量，并且利用数据库将典型模块参数进行存储和调用；然后设计参数化程序，采用图形交互界面形式对设计变量进行查询和修改，进而生成新的三维功能模块模型；最后将真空淬火炉各级功能模块进行最终组装成型。