基于Solid-Works的木材封边机快速建模系统
基于 Solid-Works 的木材封边机快速建模系统
引言
产品快速建模是企业实施快速响应策略的重要内容， 它是在产品的结构设计阶段， 充分利用
企业已有的设计资源， 基于企业 CAD 平台和相关设计知识， 快速定制产品的设计方案。 快
速建模的实现通常要求设计人员以企业的 CAD 系统为基础并结合二次开发技术， 建立适用于
系列化产品的快速建模系统。 本文以东莞某木工机械企业的 MFB60 系列封边机为设计对象，
通过分析其结构特点， 提出了产品快速建模系统的开发方案，研究了系统实现的关键技术，
最终开发了基于 Solid-Works 的封边机快速建模系统。
1 系统开发方案
1.1 设计对象的结构特点
MFB60 系列包含了 13 种 型号的封边机实例 ， 这些不同型号的封边机是由不同的功能模块配
置而成的组合式机构， 其结构的配置通常由客户需求的加工功能所决定。 可将封边机的结构
划分为三大模块， 分别是基本、高级以及辅助模块。 基本模块包括送带、 贴紧、 齐头机构；
高级模块包括预铣、 粗修、 精修、 刮边、 抛光机构； 辅助模块包括： 机架、 压料梁、 输送
带电机、 压料梁罩盖组件、 长导轨支撑块、 左右立柱等。 基本模块和高级模块通过螺栓联接
于机架板的相应孔位。
由于各个功能模块在 MFB60 系列不同型号产品之间具有通用性， 这些不同型号之间的区别仅
仅在于功能机构的配置组合不同， 或者是它们在机架板上的安装位置以及安装孔的尺寸参数不
同。 也就是说， 其余 12 种型号的产品实例可以看成是拥有全部功能的 MFB60CY 的一部分。
因此， 可以通过这些功能机构不同的配置，以及它们在机架板的安装孔位进行参数化设计，
快速生成具有不同功能机构组合的封边机整机模型。
1.2 系统功能需求
系统的功能需求包含： ①可针对所需功能模块在机架板上的孔位参数进行参数化设计， 其余
非参数化零部件能基于约束规则自动与之匹配， 最后快速生成完整的封边机整机模型； ②系
统最终的集成模式以独立执行程序的（*.exe ）形式呈现， 用户可以方便地调用相关功能。
1.3 开发工具与系统体系架构
根据功能需求， 系统采用 VS2010 作为集成开发环境， 通过 VB.NET 对SolidWorks 进行二次
开发。 系统的体系架构包含： 用户层、 应用层与数据层。 其体系架构见图 1 所示。【图 1】
户层包含两部分：一是系统的功能界面，即人机交互； 二是 Solid-Works 应 用环境 ，它负责
显示系统的运行结果。
（2 ） 应用层。应用层是将设计需求转化为设计结果的过程， 包括参数化建模、 尺寸推理以及
参数管理。 参数化建模是通过所编写的程序调用 SolidWorks 的API ，控制数据层中的参数化
模板， 对模板的参数化尺寸进行赋值并更新模板文件， 快速生成所需的产品模型。 尺寸推理
主要是在程序运行时， 根据人机交互推理出关联尺寸， 这些关联尺寸主要是机架组件、 机架
底座以及辅助机构中受机架板尺寸所约束的尺寸。 参数管理决定了整个系统的初始数据或默认
缺省的数据， 并管理数据的读取操作。
（3 ）数据层。 数据层是负责管理本系统所需的所有数据， 包括模板库和产品尺寸设计规则。
模板库存放的是 MFB60CY 的 整机模型 ， 重点是参数化模型 。 尺寸设计规则库主要包含封边
机的设计知识。
2 系统实现的关键技术
2.1 开发流程
系统的具体开发流程如下： ①创建具有完整功能机构的模板模型即MFB60CY 的三维模型；
②由于参数化设计的核心在于尺寸约束与尺寸驱动技术。 因此， 需要分析 MFB60CY 中哪些
零件可以参数化， 对于非参数化的零部件需要明确它们的约束规则。 对于可参数化的零件，
需要建立特征参数表，明确零件中的驱动尺寸和从动尺寸， 以及尺寸所受的约束； ③对模型
文件的所有尺寸进行重命名， 方便后续编程时对尺寸的赋值与计算；④设计程序界面，明确
程序运行的流程； ⑤创建XML 文档， 将所有重命名后的尺寸按产品结构树的形式存储在
XML 的各级节点中，编写读取和写入 XML 节点数据的函数； ⑥编写实现 SolidWorks 参数化
建模的函数以及保存 SolidWorks 文件至指定路径的函数。 第七步： 系统调试完毕后， 交给企
业用户进行测试，直到满足预定功能并且不产生干涉。
2.2 系统的具体开发
（1 ）确定特征参数。 确定特征参数是用来明确可参数化零件的驱动尺寸、 从动尺寸以及尺寸
所受的约束。 其前提是先明确需要参数化的零部件。
由于 MFB60 系列中， 基本模块和高级模块属于通用件， 除电气部分外，MFB60 系列的零部
件可分类为外购件、 外协件、 以及自制件， 系统只需对自制件进行是否需要参数化的分析。
分析 MFB60CY 的结构， 自制件中需要参数化的零件为机架板、 机架组件以及机架底座。
以机架板为例， 说明机架板特征参数的建立。 机架板的所有尺寸可分类为： ①各功能机构在
机架板的安装孔的位置和大小尺寸； ②机架板的总长、 总宽以及厚度。 机架板所受的尺寸约
束包括： ①机架板的总长、 总宽、厚度的尺寸范围； ②各机构在机架板的安装孔的大小应一
致；③机架板的尺寸决定了机架组件、 机架底座以及辅助机构的尺寸， 对机架板参数化后，
需要及时更新与之关联的尺寸.
（2 ）建立约束规则。 约束规则是指封边机的尺寸推理 、尺寸之间的关联关系以及模块和零部
件之间的装配关系。 以机架底座为例， 可在 SolidWorks “菜单栏下 工具| ” 方程式 中设定约束
规则， 如图2 所示。 其余机构的约束规则均照此法完成。
（3 ）功能函数与应用界面开发。 需要开发的功能函数包括： 参数化建模以及 XML 节点数据
的读取与写入。【图 2.略】
参数化建模函数由程序调用相关的 SolidWorks API 函数来修改模板的尺寸， 并重建和更新模
型。 建模的代码步骤为打开模型文件、 更新尺寸、 重建模型、 保存文件。
部分代码如表 1 所示。 应用界面采用 MDI 多文档界面方式， 主窗体为 MFB60 系列参数化主
界面、 其菜单栏为用户所选择的功能机构， 系统的参数化流程按照菜单栏的顺序进行参数输
“入，单击每一个菜单栏选项， 可对该机构在机架板的安装孔位进行参数化设计并及时单击 保
摘要：
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基于Solid-Works的木材封边机快速建模系统引言产品快速建模是企业实施快速响应策略的重要内容，它是在产品的结构设计阶段，充分利用企业已有的设计资源，基于企业CAD平台和相关设计知识，快速定制产品的设计方案。快速建模的实现通常要求设计人员以企业的CAD系统为基础并结合二次开发技术，建立适用于系列化产品的快速建模系统。本文以东莞某木工机械企业的MFB60系列封边机为设计对象，通过分析其结构特点，提出了产品快速建模系统的开发方案，研究了系统实现的关键技术，最终开发了基于Solid-Works的封边机快速建模系统。1系统开发方案1.1设计对象的结构特点MFB60系列包含了13种型号的封边机实例，...
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作者：闻远设计
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