热门关键词： 基于SolidWorks的锤片式粉碎机智能化设计
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第30卷第9期2013年 9月机 电 工 程Journal of Mechanical＆ Electrical EngineeringV01．30 No．9Sep．2013DOI：10．3969／j．isn．1001-4551．2013．09．007基于 SolidWorks的锤片式粉碎机智能化设计胡文娟，卓 勇 ，吴 轩，赵 鑫，兰国玮(厦门大学 物理与机电工程学院，福建 厦门361005)摘要 ：为适应现代技术发展及产品快速更新的要求 ，针对机械产品中装配体结构的快速造型设计问题，以 SolidWorks2011为开发平台，运用 Vc++编程语言，建立了锤片式粉碎机的装配体实体模型，研究了以DLL开发方式进行锤片式粉碎机产品智能化与 自动化设计的方法，完成了用户界面的开发。以尺寸驱动为特征，参数化驱动实现锤片式粉碎机的重新建模，自动完成了整体模型的变动，并结合实例具体说明程序代码的设计，生成了自主设计的一套锤片式粉碎机参数化建模插件。研究结果表明：该智能化设计系统可以快速、自动修改锤片式粉碎机装配下零件的参数，并且输出形象直观的装配体三维实体模型，从而实现锤片式粉碎机设计的智能化及自动化，加快了产品设计过程，提高了效率。
关键词：锤片式粉碎机；智能化设计；SolidWorks；二次开发中图分类号：TH166；TH122；TH39；TP391．7 文献标志码：A 文章编号：1001—4551(2013)09—1063—05Intelligent design of hammer mill based on SolidW orksHU Wen-juan，ZHUO Yong，WU Xuan，ZHAO Xin，LAN Guo-wei(School of Physics and Mechanical&Electrical Engineering，Xiamen University，Xiamen 361005，China)Abstract：In order to adapt the development of the modern technology and the fast renewal of the product request，aiming at rapid modelingdesign of the assembly in mechanical product．based on SolidWorks201 1 development platform an d made use of VC+ + programming lan—guage embedded in SolidWorks，the solid model of the hammer mill was established，an d the intelligent an d automatic design method by theDLL of hammer mil was researched，the development of user interface Was completed．Characterized by the dimension—driven，the p~ame—ter-driven re—modeling of hammer mil was achieved，the whole model Was changed automatically，and the procedural codes combined withspecifc examples were designed．As a result，a p~ametric modeling plug—in about the self-designed ham mer mil was generated．The resultsshow that this inteligent design system can modify the p~ametem of the fitted parts under hammer mil quickly and automaticaly，an d outputintuitive three—dimensional solid model of the assembly，which realizes intelectualization and automation of hammer mil design ，speeds upthe process of product design and enhances the eficiency.
Key words：hammer mil；intelligent design；SolidWorks；developmentO 引 言在机械行业中，许多机械零件的形状结构具有共同特征，只是在相对大小或局部特征上存在一定的差异，如果能够通过一个模板模型衍生出不同的模型，就会大大提高其设计效 。于是零件参数化的概念应运而生。参数化设计是将系列化、通用化和标准化的定型产品中随产品规格不同而变化的参数用相应的变量代替，通过对变量的修改，从而实现同类结构机械零件设计的参数化。参数化造型的基本思想是用数值收稿日期：2013—05—30作者简介：胡文娟(1988一)，女，湖北黄石人，主要从事机械制造工艺及机电一体化等方面的研究．E．mail：WO—shi_wen###163．com通信联系人：卓 勇，男，工学博士，副教授，硕士生导师．E-mail：zhuoyong###xnlu．edu．cn· 1064· 机 电 工 程 第30卷约束、几何约束和方程约束来说明产品模型的形状特征，从而得到一簇在形状或功能上具有相似性的设计方案，参数化实体造型的关键是几何约束关系的提取、表达、求解以及参数化几何模型的构建 J。然而大多数的机械产品都是装配体形式，传统的产品设计大多采用自底向上的设计方法，即先分别设计好单独的零部件，再根据不同的位置和约束关系，将一个一个的零件装配起来 J，但如果在 CAD系统单独对零件进行参数化设计及驱动后再进行装配，由于相关联的装配约束没有建立，往往造成尺寸不匹配等装配错误，设计过程不够直观，很容易出现结构干涉、装配干涉等情况。通过设计主要参数来控制整个产品装配件结构，进而对零件进行参数化驱动的 自顶向下的过程才能满足产品设计的智能化及 自动化。通过一个装配体模板衍生出不同的产品模型，利用一套参数化系统就能实现装配体的重新建模，可大大缩短产品设计造型时间。
SolidWorks是 Windows平台下三维机械设计软件的主流产品，参数化设计功能强大，能满足一般设计要求，但要使其在企业生产中发挥作用，使经常使用的任务自动化，就必须对其进行专业化二次开发【4 J。Solid.
Works为用户提供强大的二次开发接口API(Applica—tion Programming Interface，应用程序界面)，API中包含了数百个可以在 Visual Basic、VBA、C、C++或 Solid—Works宏文件调用的函数_5 J。任何支持 OLE或 COM的编程语言都可以作为 SolidWorks的二次开发工具，为机械零件参数化设计和装配提供了有利条件l6 J。
Solidw0rks二次开发分为两种 J：一种是基于 OLEAutomation的 IDispatch技术，生成可执行应用程序( ．EXE)，将功能集成到一个独立的系统当中；另一种开发方式基于Windows的COM技术，生成动态连接库( ．DLL)程序，将功能内嵌到 SolidWorks菜单栏中，作为其插件，如同 SolidWorks自带功能一样进行操作，方便用户使用。
本研究利用 VC++语言以及 SolidWorks软件，采用二次开发插件的方式实现对锤片式粉碎机装配体的智能化与自动化设计。
1 锤片式粉碎机结构设计锤片式粉碎机是目前国外饲料工厂中最常用的粉碎设备 ，在工业生产中应用极为广泛。设计出能够实现粉碎效率高、粉粒比较均匀、体积小等特点的粉碎机机构以及完成快速实现粉碎机产品的设计具有重大意义。锤片式粉碎机结构如图 1所水。
罔 I 锤片式粉芥机罔爪1一齿轮减速器；2一大带轮；3一小带轮；4一电动机；5一锤片；6一锤片夹；7一套筒；8一粉碎箱体；9一进料漏斗；10一锤片轴 ：1l一联轴 器1．1 结构组成该机械主要由传动装置、减速装置卡¨粉碎机构组成，主要实现大豆等作物的粉碎T作，利用锤片式结构，整机结构简单，尺寸合理 其 接南喂料口将物料送入到粉碎室巾，功耗小，粉碎效果理想。机构采用带轮与齿轮实现动力的传动与减速功能，锤片式粉碎室完成粉碎工作1．2 工作原理该机械通过带轮传动将电动机动力传送到粉碎装置。首先，用一带传动装置将电动机输l叶J的转速进行减速，F}j于对粉碎的速度和效率的要求，经过计算还需要一减速装置，F}1于传动比的限制，选择单级圆柱齿轮减速器就可以符合要求，齿轮装置将带轮传送过来的动力再次传送给粉碎装置，该机构粉碎装置运用的是锤片式的粉碎机构，物料直接由粉碎装置顶端的进料漏斗加入到粉碎室巾，启动电动机就可以对物料进行粉碎。粉碎室内装有可 、反转的转子，转子上装有可以拆卸更换的硬质锤片。电动机输}jJ的转速经带传动机构、减速机构输入到粉碎机的转子 ，带动锤片的转动，通过锤片与物料之间的撞击力、剪切力、摩擦力等作用，使物料得到粉碎加_T，由此实现粉碎过程。
2 锤片式粉碎机参数化设计系统框架该系统基于 SolidWorks 20 l1二次开发，采用 DIJlJ插件的方式实现对锤片式粉碎机装配体的智能化与白第 9期 胡文娟，等：基于 SolidWorks的锤片式粉碎机智能化设计 ·1065·动化设计。本研究通过设计一个友好的用户界面，采用向导式方法，自动完成锤片式粉碎机的参数化设计，系统通过自动获取装配体下各零部件的设计参数并依据条件进行更改，实现对装配体模型的快速修改、建模。
系统结构组成如图2所示。
图2 系统结构组成图图 1所示的锤片式粉碎机的主要零部件有带轮、齿轮、锤片以及轴等，本研究主要是通过获取零部件的主要参数并进行赋值来实现粉碎机的整体建模。在最初建模时就要确保装配体的整体参数是符合设计性能指标的，而在智能化参数驱动建模的过程中也要符合该依据。
装配体模型通常要考虑尺寸的配合问题 ，在三维参数化设计中零件的几何外形是由爱约束的数学关系式来定义的，而不仅仅取决于简单的、孤立的尺寸参数 ，在本研究的锤片式粉碎机结构中主要是轴径与孔径的尺寸匹配，为了减少系统的复杂程度，在对主要零件的主要参数进行赋值驱动之前，本研究非主要参数利用建立方程式的方式与主要参数进行关联。
本研究的锤片式粉碎机的装配结构以及智能化系统的用户界面是依据上述思想进行设计的。
2．1 用户界面一 个系统的人机界面和人机交互能力是衡量该系统易用性的一个重要指标。良好的人机界面可以使用户在设计 的过程 中轻松 自如，也可使系统易学易用 1-12]。本着系统总界面从信息查看直观、便于用户操作的角度出发，本研究构建了锤片式粉碎机参数化设计系统的总界面。该用户交互界面是以向导的方式来实现锤片式粉碎机的整体参数化设计过程。
2．2 锤片式粉碎机设计计算程序该程序可将用户输入的参数与已知的相关参数相结合，按照预定的公式和步骤完成锤片式粉碎机的结构参数和形状参数的设计计算。主要 由以下模块组成：(1)主要参数分配子模块。根据输入的功率、转速以及带轮初选传动比来计算得到轴径的大小，确定传动比的分配；(2)带轮设计子模块。主要实现带轮的主要参数的计算；(3)齿轮设计子模块。通过初选小齿轮的齿数，配合前面所得的参数实现大、小齿轮的主要参数的计算；(4)锤片设计子模块。主要 实现锤 片形状 的选择。
2．3 参数化驱动建模程序该程序利用设计计算程序生成的参数，并通过SolidWorks的API接口函数控制 SolidWorks进行实时建模。该程序主要实现带轮、齿轮以及锤片的三维实体模型的重建。
3 锤片式粉碎机智能化设计的实现3．1 锤片式粉碎机智能化设计流程该系统采用尺寸驱动法来实现锤片式粉碎机的参数化建模，依据自顶向下设计的思想，要实现对装配体的整体驱动，而装配体是由零部件组装而成，且零件能够通过获取参数并赋值的方式进行尺寸驱动，那么先对装配体下的零件进行参数化设计，然后对装配体进行驱动就能实现装配体的参数化建模。根据分析思路确定设计流程，并采用尺寸驱动法参数化驱动锤片式粉碎机建模，其流程图如图3所示。
l打开锤片式粉碎机模型文件ll 获取各主要参数Il 打开并激活零件模型l根据新参数值重建零件模型l激活并重建装配体模型图 3 粉碎机建模流程图该系统以向导方式实现智能化过程，运行该系统时，首先进人用户交互界面，用户根据设计要求输入相
第9期 胡文娟，等：基于SolidWorks的锤片式粉碎机智能化设计swSetValue InThisConfiguration，1，0，&retv1)；hRes：modelDocl一>EditRebuild3(&retva1)；带轮中其他要进行参数化的参数采用同样的函数方法进行获取和赋值，当所有要驱动的参数赋值完全，关闭零件文件。当所有零件都已经完成参数化过程，激活装配体文件，重建装配体。代码如下：／／关闭零件文件hRes=SwApp一>CloseDoc(para2)；／／激活并重建装配体文件CComPtr
图5 程序运行结果程序运行前建模时初选的小带轮(装配图中未画出)的基准直径定为 100 mm，两带轮之间的传动比选为4。现选小带轮的基准直径为125 BITI，运行程序，并显示零件特征尺寸。从程序运行结果可以看出，大带轮的直径由最初建模时的400 film经程序运行后变为500 mm，从而达到参数化装配体的目的。
5 结束语本研究主要介绍了自主设计的锤片式粉碎机的相关结构以及智能化设计 的实现过程，在Visual studio2008的集成开发环境下，通过动态链接库DLL调用SolidWorks API函数进行二次开发，借鉴尺寸驱动法设计了针对自主设计的锤片式粉碎机的智能化设计CAD系统，开发了良好的用户界面。该系统通过建立各零部件设计子模块，驱动零部件的参数来实现锤片式粉碎机整体自动化建模 ，系统既可以实现单个零部件的参数化建模 ，也可 以实现装配体的总体建模。
并由此提出装配体的参数化方法：采用分别实现零部件的参数化建模的方法来实现装配体的参数化设计。
系统的运动结果表明，本研究提出的方法可以快速、有效地实现锤片式粉碎机的整体参数化建模，缩短产品的设计开发时间，提高其竞争力。
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[编辑：张 翔]
