基于VFP和SolidWorks的机械产品系列化设计

聂少文，李 波，陈定方，谢伟华

（1武汉理工大学智能制造与控制研究所，湖北 武汉430063；2武昌船舶重工有限责任公司，湖北 武汉430073）

现代企业的生产模式正从大规模生产逐渐转向小批量、多品种的生产。在众多品种的机械产品中，很大一部分属于系列化产品，假如对每一个机械产品都重新设计，将耗费大量的财力物力，也会使产品生产周期加长，企业经济效益降低。此外，针对不同的参数去选用不同的机械产品也将是个比较繁杂的过程。Visual FoxPro（VFP）是一款操作简单、实用性强的数据库软件，能够很容易地实现数据库的建立和查询功能。将它运用到机械产品的选型上将会节约大量时间。SolidWorks是一款三维设计软件，除了具有强大的建模功能和装配功能外，还拥有零件的系列化设计功能。

1 基于VFP的数据库的建立和查询

1.1 数据库的建立

机械制造企业的产品选型表只有机械产品的型号，没有相关的设计尺寸。基于VFP所建立的数据库除了拥有产品的型号以外，还有各个零件的尺寸。VFP是一种简单易于掌握的软件，该软件在数据库的建立和查询方面十分简单。在系列化的设计过程中，首先便是通过计算得到机械产品零件的系列化尺寸，然后通过VFP建立系列化数据库。

通过VFP建立数据库有两种方式。第一种是通过软件本身建立数据库。基本步骤是：打开VFP软件，在主界面点击“文件”，选中“新建”，在“新建”的选项中选择“新建数据库”，在数据库的新建中有“数据库向导”和“自定义”，使用者就可根据需要选择，在新建数据库的表格中输入自己所得到的系列化数据。另一种建立数据库的方法则比较简单。因为在VFP中数据库的格式为DBF，而Excel表格的文件可以转换为DBF格式，所以当建立了零件的系列化表格时，便可以将它导入到VFP中。具体的操作如下：首先打开要转格式的Excel电子表格文件，在主界面点击文件菜单，点击“另存为”，“保存类型”选择“DBF”，这个时候文件便可以转换为DBF格式了。接着便可以打开VFP软件，选择“导入”，选择已经转换好的DBF文件，那么一个新的数据库便建立完毕。在这两种数据库的建立方法中，第二种可以巧妙地将Excel和DBF结合起来，更加便于数据库的编辑和使用，所以运用得比较广泛。

1.2 数据库的查询

数据库建立完毕后，企业便可以根据客户的要求，在数据库中查询客户所需要的产品型号以及该产品各个零件的相关尺寸。

在已经建立的数据库文件中，包含了产品型号及相关参数。如建立的是“减速机数据库”，那么在数据库中就会包含“减速比”、“输出扭矩”、“输出方式”、“输出功率”等参数，以及“型号”、“各零件的尺寸”等。而客户对产品的要求，无外乎诸如“减速比”、“输出方式”等，那么便可以通过数据库查询功能找到该减速机的型号以及各个零件尺寸参数。具体步骤如下：打开VFP软件，在主界面上选择“文件选项”，在“文件选项”中选择“新建查询”，选择“查询向导”新建查询，在“查询向导”中就可以设置基本的参数，最终获得查询结果。

2 SolidWorks的参数化建模

机械产品都是由零件组成的，对于系列化的机械产品而言，不同型号的产品在结构方面有很大的相似性，只是在结构的尺寸上有所差异。Solid－Works［1］是一款简单易学的软件，它提供了零件的配置功能，即参数化建模的功能。在SolidWorks中通过建立一个基础模型，在这个模型的基础上，插入Excel系列化设计表格来控制零件的尺寸参数。这样便可以实现零件的参数化建模，完成同一机械产品零件的系列化设计。这种方式可以大大地节约设计时间，缩短设计周期。设计人员根据零件的不同参数要求，设计出一个系列化零件库，当通过VFP查询到系列化数据时，就可以在零件库中得到相应的零件模型。

2.1 建立基础模型

步骤如下：打开SolidWorks［2］软件，点击“新建零件”，即得到所需零件模型。

2.2 零件参数化建模的实现

在SolidWorks中已建模型的基础上，通过其插入功能，插入零件的系列化设计表，修改相关的尺寸参数，完成系列化设计表，然后就可以生成系列化零件。具体的步骤如下：在已经建立好的基础模型的界面上，点击“插入”，在“插入”的下拉菜单中选择“插入设计表”，这个时候便可以在界面上编辑系列化的设计表格。编辑系列化设计表的过程其实就是在改型零件尺寸的基础上输入其他系列零件的尺寸参数。以此类推，便可得到一个整体的系列化设计表，此时就在零件配置的界面出现了所有零件系列，只需要点击各个系列号，在界面上就会出现该系列号的模型，这个模型上就会标有该系列号模型的尺寸。

3 系列化图纸的生成

3.1 零件三视图的获取

仅有SolidWorks模型并不能完全满足机械制造的需要，所以在进行系列化设计过程中，应该把生成零件图纸作为设计目标之一。SolidWorks可自动生成零件的三视图，所以在零件的系列化过程中就可以通过SolidWorks的功能实现零件三视图的导出。具体的步骤如下：打开SolidWorks软件，在主界面选择“新建工程图”选项，这个时候就在界面的左边输入需要转换为工程图的零件。在选择好的图纸的基础上，将零件的三视图依次放在图纸的适当位置，最后点击“文件”，选择“保存格式”为DWG格式，最后导出零件的三视图。

3.2 零件加工图的完善

从SolidWorks导出的零件三视图只是很粗糙的零件图，远远不能满足机械加工的要求，需要在导出零件图的基础上进行完善，而借助CAD就可以对零件图进行修改。修改的内容包括零件尺寸的标注、技术要求、尺寸公差等。修改完后即得到完整的CAD图纸，并且可以将之运用于零件加工。

4 设计实例

首先建立如图1所示系列化数据库［3］。

图1 系列化数据库

这一系列共12种型号的机械产品，假如客户需求是输出方式为心轴，减速比为13的产品，那么新建查询［4］得到如图2所示的结果，可以在Solid－Works中得到相应参数的建模结果（图3）。因为查询得到的是标号是2，所以选中第2系列，输出工程图（图4）。再导入CAD进行完善，得到的图纸（图5）相对比较完整，可以运用于加工。以此类推，即可得到所有的零件图纸，然后根据装配图就可以得到系列化的机械产品。

图2 查询结果

图3 套筒的参数化建模

图4 SolidWorks导出的工程图

图5 CAD导出的图纸

［1］ 杨 丽，杨勇生，李光耀.SolidWorks零件设计［M］.北京：清华大学出版社，2002.

［2］ 彭和平.基于SolidWorks的零件系列化设计［J］.组合机床与自动化加工技术.2004（08）：46－48.

［3］ 闫英琪，景 丽.Visual FoxPro6.0数据库应用［M］.西安：西北工业大学出版社，2013.

［4］ 彭国星，陈芳勤，唐黎黎.Visual FoxPro程序设计教程［M］.北京：国防工业出版社，2011.