摘 要：詳細(xì)探討了如何于SolidWorks 二次開發(fā)完成后，在不改動(dòng)程序的前提下，為用戶提供良好的三次開發(fā)接口，并實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品庫和零件庫的修改和升級(jí)。此方法有效延長(zhǎng)了二次開發(fā)軟件的生命周期，使軟件得到最大程度的利用，對(duì)CAD 軟件的企業(yè)級(jí)應(yīng)用具有十分重要的意義。

    關(guān)鍵詞：SolidWorks；三次開發(fā)；零部件庫；方程式；壓縮技術(shù)

    CAD 軟件在國內(nèi)生產(chǎn)制造企業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，大量二次開發(fā)的需求隨之產(chǎn)生，根據(jù)企業(yè)產(chǎn)品特點(diǎn)開發(fā)出一套專業(yè)設(shè)計(jì)軟件成為眾多企業(yè)設(shè)計(jì)部門的迫切要求。

    PRO/ E，AutoCAD，SolidWorks 和SolidEdge 等著名CAD 設(shè)計(jì)軟件都提供了良好的二次開發(fā)平臺(tái)，基于這些軟件的二次開發(fā)產(chǎn)品滿足了各種企業(yè)和行業(yè)的設(shè)計(jì)需求，然而這樣的軟件產(chǎn)品卻往往會(huì)遇到以下幾個(gè)方面的問題：

    （1）專業(yè)性強(qiáng)

    企業(yè)往往無法在現(xiàn)有CAD 軟件中找到適合自己行業(yè)的零件庫，在此情況下便產(chǎn)生了二次開發(fā)的需求，因此二次開發(fā)產(chǎn)生的零部庫一般都是針對(duì)某個(gè)設(shè)計(jì)行業(yè)。這樣的零部件庫日后很難從軟件市場(chǎng)上得到升級(jí)和補(bǔ)充，例如空氣分離設(shè)備行業(yè)，全國只有近百家專業(yè)生產(chǎn)廠商，現(xiàn)在CAD 廠商通常不會(huì)為這樣的專業(yè)領(lǐng)域企業(yè)設(shè)計(jì)完善的零部件庫。

    （2）保密性高

    企業(yè)的設(shè)計(jì)軟件充分體現(xiàn)了企業(yè)的技術(shù)特點(diǎn)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，這樣的二次開發(fā)軟件具有很強(qiáng)的保密性。為了防止技術(shù)資料泄漏并保持同行業(yè)內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，企業(yè)往往非常慎重地選擇軟件開發(fā)伙伴，這樣就為日后維護(hù)帶來很大的困難。以空氣分離設(shè)備行業(yè)為例，該行業(yè)準(zhǔn)入門檻低，擁有核心技術(shù)的人員可以很容易地組建新的生產(chǎn)企業(yè)，因此資料的保密是關(guān)系到企業(yè)生存的大事。如何在保密的情況下，長(zhǎng)期維護(hù)和升級(jí)軟件成了企業(yè)面臨的新問題。

    （3）設(shè)計(jì)變動(dòng)頻繁

    企業(yè)產(chǎn)品要更新?lián)Q代，進(jìn)而帶動(dòng)零部件庫的更新和程序設(shè)計(jì)流程的變化。從企業(yè)需求角度而言，創(chuàng)新設(shè)計(jì)是企業(yè)賴以生存的基石，設(shè)計(jì)變動(dòng)將頻繁發(fā)生；而從軟件的角度來說，涉及變動(dòng)嚴(yán)重威脅了軟件的壽命，任何改動(dòng)都可能導(dǎo)致既有軟件功能完全喪失。如果對(duì)每次設(shè)計(jì)變動(dòng)都要聯(lián)系軟件設(shè)計(jì)企業(yè)，必然造成無謂的二次投資，而對(duì)于軟件企業(yè)更改原有軟件帶來的開銷往往是驚人的。

    如何解決這些問題成了企業(yè)發(fā)展創(chuàng)新道路上的新困難，由此產(chǎn)生了企業(yè)三次開發(fā)的需求———企業(yè)在有限的軟件開發(fā)能力之下，不必支付大量的維護(hù)升級(jí)成本就能自主進(jìn)行三次開發(fā)，讓軟件適應(yīng)企業(yè)日益增長(zhǎng)的設(shè)計(jì)需求。

    將以SolidWorks 為例，結(jié)合實(shí)際工程項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，探討在二次開發(fā)過程中充分考慮用戶三次開發(fā)需求而進(jìn)行的若干改進(jìn)和嘗試，從而保證用戶在軟件交付使用后仍然能夠自行升級(jí)和維護(hù)該軟件。

1 SoIidWorks三次開發(fā)的四種方法

    SolidWorks 的二次開發(fā)通常是利用SolidWorks 公司提供的功能齊全的API 函數(shù)庫，使用Visual C ++ 或者Visual Basic 語言設(shè)計(jì)完成的。這樣的工作對(duì)于軟件開發(fā)企業(yè)來說比較簡(jiǎn)單，而一旦二次開發(fā)軟件交付用戶使用，理解和修改代碼的工作對(duì)于用戶來說將變得十分困難。下面的討論就是基于用戶只具有基本的計(jì)算機(jī)操作能力，沒有軟件開發(fā)能力的前提之下，如何繞開代碼修改，仍能夠?qū)Χ伍_發(fā)軟件進(jìn)行補(bǔ)充和升級(jí)的四種方法，以滿足企業(yè)創(chuàng)新和發(fā)展的需要。

    這四種方法分別是：

    （1）使用配置的方法建立零部件庫；

    （2）使用和解除約束方程；

    （3）使用壓縮的方法處理不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)問題；

    （4）使用Access 數(shù)據(jù)庫便于用戶修改。

    1.1 使用配置的方法建立零部件庫

    二次開發(fā)中建立零部件庫有兩種方法：

    （1）編程實(shí)現(xiàn)

    SolidWorks 提供了完整的API 函數(shù)，調(diào)用接口函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)各種繪圖功能。以實(shí)現(xiàn)一個(gè)圓柱系列化為例，其步驟如下：

    ①使用ModelDoc 對(duì)象中的CreateCircle2 函數(shù)即可按照制定的圓心和圓周上一點(diǎn)繪制圓形。使用PartDoc 對(duì)象中的FeatureExtrusion3函數(shù)進(jìn)行拉伸，得到一個(gè)圓柱。#p#分頁標(biāo)題#e#

    ②在數(shù)據(jù)庫（如SQLServer）中建立一組不同規(guī)格的圓的直徑表。

    ③使用ODBC 或者JDBC 建立程序和數(shù)據(jù)庫的連接，調(diào)用不同的直徑值在SolidWorks 中生成不同尺寸的圓柱形。

    這樣就完成了對(duì)一組圓柱零件庫的程序驅(qū)動(dòng)。#p#分頁標(biāo)題#e#

    （2）使用配置實(shí)現(xiàn)

    配置（Configurations）是SolidWorks 中實(shí)現(xiàn)零部件庫的一個(gè)重要方法，它可以在單一的文件中對(duì)零件或裝配體生成多個(gè)設(shè)計(jì)變化。配置提供了簡(jiǎn)便的方法來開發(fā)與管理一組有著不同尺寸、零部件或其他參數(shù)的模型，它是通過插入系列零件設(shè)計(jì)表實(shí)現(xiàn)的，SolidWorks 內(nèi)嵌Excell 表以支持此功能。

    如圖1 所示，對(duì)于“管子”零件有兩個(gè)參數(shù)是系列化的，即管子外徑和管子壁厚。對(duì)于每一個(gè)公稱通徑，如當(dāng)前配置DN57，都有一組管子外徑57mm（管子外徑@ 草圖1）和管子壁厚3. 50mm（管子壁厚@ 拉伸-薄壁1）與之對(duì)應(yīng)。如此形成一組DN10-DN400 的配置就形成了管子的零件庫。

實(shí)現(xiàn)這個(gè)長(zhǎng)度關(guān)系有兩種方法：

    （1）編程實(shí)現(xiàn)

    可以按照如下步驟設(shè)定彎頭半徑和管道直徑的關(guān)系：

    ①使用ModelDoc2 對(duì)象的子對(duì)象Annotation 中的GetDimension函數(shù)獲得管道直徑參數(shù)。

    ②使用ModelDoc2 對(duì)象中的SetParamValue 方法設(shè)定彎頭直徑值為管道直徑的1. 5 倍。

    這樣就設(shè)定了彎頭直徑和管道直徑的關(guān)系。

    （2）使用方程式實(shí)現(xiàn)

    方程式是SolidWorks 提供的一種重要的尺寸約束關(guān)系，在零部件尺寸實(shí)現(xiàn)參數(shù)驅(qū)動(dòng)后，可以使用尺寸名稱作為變量添加方程式。當(dāng)在裝配體中使用方程式時(shí)，可以在零件之間、零件和子零部件之間，以配合尺寸來生成方程式。

    使用方程式可以輕松地實(shí)現(xiàn)這個(gè)數(shù)學(xué)關(guān)系，同時(shí)又使用戶日后可以很方便地進(jìn)行修改。在圖2 中，兩個(gè)彎頭可以由下面兩個(gè)方程式進(jìn)行控制：

    “D2@ 草圖2”=“管子外徑@ 草圖1”× 1. 5

    “D2@ 草圖4”=“管子外徑@ 草圖1”× 1. 5

    可以看出，與第一種方法相比，用方程式控制可以不必關(guān)心程序代碼，直接在SolidWorks 中實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)關(guān)系的添加和修改。例如有些管路根據(jù)經(jīng)驗(yàn)要求彎頭直徑是管道直徑的2 倍，因?yàn)檫@樣一個(gè)微小的變動(dòng)而修改整個(gè)程序?qū)τ谟脩魜碚f將非常困難，使用方程式則只需在SolidWorks 選擇“ 編輯方程式”，將系數(shù)1. 5 改成2 即可。

    另外值得一提的是，使用方程式和配置一起配合使用，可以極大地簡(jiǎn)化零部件的復(fù)雜程度。如圖2 所示，整個(gè)管道是由拉伸-薄壁1、拉伸-薄壁2、拉伸-薄壁3、旋轉(zhuǎn)-薄壁1、旋轉(zhuǎn)-薄壁2 五部分組成，其中拉伸-薄壁1 的壁厚是配置中定義的，其余四部分沒有建立配置，其壁厚可以由如下方程式來控制：

    “D5@ 拉伸-薄壁3”=“管子壁厚@ 拉伸-薄壁1”

    “D3@ 旋轉(zhuǎn)-薄壁2”=“管子壁厚@ 拉伸-薄壁1”

    “D5@ 拉伸-薄壁2”=“管子壁厚@ 拉伸-薄壁1”

    “D3@ 旋轉(zhuǎn)-薄壁1”=“管子壁厚@ 拉伸-薄壁1”

    這樣既減少了資源開銷，又方便用戶自行進(jìn)行變更和控制。

    1.3 使用壓縮的方法處理不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)問題

    拓?fù)鋯栴}一直是CAD 軟件中的重要問題，用戶在設(shè)計(jì)過程中也常常遇到這樣的需求。

    如圖3 所示，在空氣分離設(shè)備中氮氧分離設(shè)備（ 左）上部要安裝氣缸（右），常用的氣缸有QT100 和QT200 兩個(gè)型號(hào)，根據(jù)設(shè)備尺寸的不同進(jìn)行選擇。

 

    通常氮氧分離設(shè)備直徑小于1 500mm 時(shí)使用QT100，當(dāng)直徑大于1 500mm 時(shí)采用QT200，可以用如下兩種方法解決這個(gè)問題：

    （1）編輯實(shí)現(xiàn)

    可用如下步驟編程實(shí)現(xiàn)：①使用SolidWorks 對(duì)象的Open-Doc6 方法加載氮氧分離設(shè)備文件。②根據(jù)氮氧分離設(shè)備直徑判斷需要選擇的氣缸類型，并加載相應(yīng)文件。③使用Model-Doc2 對(duì)象里的AssemblyDoc 子對(duì)象中的Mate2 方法將兩個(gè)部分裝配在一起。#p#分頁標(biāo)題#e#

    （2）壓縮實(shí)現(xiàn)

    壓縮是暫時(shí)將零部件從裝配體中移除（而不是刪除）。它不裝入內(nèi)存，不再是裝配體中有功能的部分。

    這里選用SolidWorks 的壓縮功能而沒有使用輕化或者隱藏，主要是考慮在對(duì)零部件進(jìn)行壓縮之后，該零部件包含的配合關(guān)系也被壓縮，這樣在同樣的位置裝配兩個(gè)類似的零部件，只要其中之一處于壓縮狀態(tài)，則另一個(gè)完全不受影響。而輕化或者隱藏是部分零部件模型數(shù)據(jù)裝入內(nèi)存，其余的模型數(shù)據(jù)根據(jù)需要裝入，這樣會(huì)導(dǎo)致當(dāng)一個(gè)零部件處于當(dāng)前狀態(tài)時(shí)，被輕化或者隱藏的零部件仍然有部分信息處于當(dāng)前狀態(tài)，造成信息混亂和編輯困難。#p#分頁標(biāo)題#e#

    在繪制如圖3 所示三維圖形時(shí)，將兩種氣缸都裝配在氮氧分離設(shè)備頂端并都處于壓縮狀態(tài)，設(shè)計(jì)過程中，用戶根據(jù)需要選擇一種氣缸之后，程序解除該氣缸的壓縮狀態(tài)。如果設(shè)計(jì)變動(dòng)，需要選用另外一種氣缸，那么用戶可以很方便地刪除當(dāng)前氣缸，將另一種氣缸從壓縮狀態(tài)中釋放出來即可。以此類推，當(dāng)設(shè)計(jì)者開發(fā)出更多新型號(hào)的氣缸后，只需要在氮氧分離裝置頂部裝配新的氣缸并處于壓縮狀態(tài)，待程序生成整套設(shè)備后，根據(jù)需要選擇每種氣缸的壓縮狀態(tài)。

    另外，實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)往往需要對(duì)氣缸的選擇標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整。例如對(duì)于不同純度的要求，往往可以靈活選用，在氮氧分離設(shè)備直徑大于1 500mm 時(shí)仍然選擇QT100。

    這樣的情況給程序設(shè)計(jì)帶來困難，用戶無法修改程序代碼調(diào)整這個(gè)尺度，而采用壓縮的方法可以有效地解決這個(gè)問題。

    1.4 使用Access 數(shù)據(jù)庫便于用戶修改

    作為具有GUI 的設(shè)計(jì)軟件，總是不可避免地要用到數(shù)據(jù)庫。例如在工業(yè)制氧機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)界面上，主管路設(shè)計(jì)中的“ 公稱通徑型號(hào)”，AC 和CG 選型中的“AC 型號(hào)”、“AC 冷干機(jī)型號(hào)”和“CG 型號(hào)”等需要下拉菜單的控件都需要數(shù)據(jù)庫的支持，這里為了最大限度地降低用戶日后修改的難度，避免采用SQL Server 等中型以上的數(shù)據(jù)庫，而是選用Access 數(shù)據(jù)庫。程序通過DAO 調(diào)用Access 數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)表格，當(dāng)用戶需要添加新的下拉菜單內(nèi)容時(shí)，只需要打開程序的Access 文件，在相關(guān)的表中進(jìn)行添加即可。

    例如在Access 中對(duì)每個(gè)下拉菜單都有相關(guān)的表支持，對(duì)于圖4 中AC 和CG 選型下拉菜單，Access 中有表格“ACCG”相對(duì)應(yīng)，存儲(chǔ)著從AC1. 2 至AC97 等17 行數(shù)據(jù)。當(dāng)用戶需要添加新的AC 類型時(shí)，只需要在Access 中添加新的一行數(shù)據(jù)，即可反映在設(shè)計(jì)界面的下拉菜單中，方便了用戶對(duì)AC 設(shè)備庫進(jìn)行升級(jí)和補(bǔ)充。

綜合以上四種方法，一個(gè)總的原則就是：讓程序最小限度地參與到設(shè)計(jì)中來，為用戶提供最大的方便以及自由設(shè)計(jì)和修改的空間。

2 結(jié)論

    本文詳細(xì)介紹了在SolidWorks 二次開發(fā)完成后，如何留給用戶一個(gè)三次開發(fā)空間的若干種方法。這是個(gè)很有意義的研究領(lǐng)域，使二次開發(fā)軟件保持長(zhǎng)久的生命力，同時(shí)最大限度地節(jié)省用戶的開發(fā)和維護(hù)成本。而如何更大程度地給用戶開放自由發(fā)揮的空間，還有待于進(jìn)一步的研究。

參考文獻(xiàn)：

    ［1］ 池勇，辛選榮，葛中新，等. SolidWorks 二次開發(fā)方法的研究［ J］.機(jī)械，2003，30（3）：38-40.

    ［2］ 江有永，曾忠，曹志全，等. 基于SolidWorks 的尺寸方程驅(qū)動(dòng)系列件庫建模實(shí)現(xiàn)［J］. 機(jī)械工程師，2003，（5）：25-26.

    ［3］ 夏秋英. 參數(shù)化、變量化技術(shù)及其CAD 系統(tǒng)［J］. 精密制造與自動(dòng)化，2005，（1）：53-55.

    ［4］ 李光耀，杜娟. 基于參數(shù)的SolidWorks 零件庫的開發(fā)和實(shí)現(xiàn)［ J］.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2005，（5）：40-45.

    ［5］ 劉潔，李言. 二次開發(fā)SolidWorks 建立國標(biāo)零件庫［ J］. 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造，2000，（10）：43-44.