王勇　张荣强　黄再超

摘 要：目前热水器行业已开始采用SolidWorks软件进行三维设计，并且进行虚拟装配，产品装配图的设计是产品整个设计过程中最重要的环节，占据了产品设计的一半时间以上，所以装配质量的好与坏对产品的设计质量起着关键性的作用，针对优化燃气热水器组件的设计过程的智能装配技术开发应用具有很高的价值意义。文章介绍了应用VB技术对SolidWorks进行二次开发的关键性技术和方法，基于SolidWorks API函数分析的基础上，对在燃烧室组件的应用上进行了深入研究，给出了燃气热水器燃烧室组件的二次开发与智能装配的开发流程与方法，提高燃气热水器的设计效率与设计质量。

关键词：VB；二次开发；智能

1 燃气热水器的发展趋势

2014年5月21日，中国俄罗斯签订了天然气购销协议，双方达成了一项时间长达30年，价值超过4000亿美元的天然气购置协议，俄罗斯平均每年要向中国输入380亿立方米的天然气，这条管道计划在四到六年内完工。这一协议将会为以天然气作为主要燃料的燃气热水器行业的发展提供相当有力的动力源泉，在未来数年，燃气热水器这一行业将以节能、智能互联技术为导向，同时又将满足85、90后的注重产品附加值和娱乐精神为营销理念，一定会迎来行业更进一步的发展和超越。针对优化燃气热水器组件的设计过程的智能装配技术开发应用具有很高的价值意义，文章选定燃气热水器燃烧室组件作为本次研究载体。

2 设计现状

目前热水器行业已开始采用SolidWorks软件进行三维设计，并且进行虚拟装配，产品装配图的设计是产品整个设计过程中最重要的环节，占据了产品设计的一半时间以上，所以装配质量的好与坏对产品的设计质量起着关键性的作用，设计过程当中的很多问题只有在装配的时候才能凸显出来。

燃气热水器内部零件繁多，其零件主要分为外壳主体、烟道组件、风机组件、热交换器、燃烧室总成、气阀-分配器组件等几大类组件。在几大类组件中其子零件一定程度上具有相似性，这些相似的零件构成了系列零件。最具代表性的是燃烧室组件，以南京某热水器公司为例，该公司的燃气热水器燃烧室分为三种类型：E（或E-S）型、L型、G-A型，每种类型下的子零件具有很高的相似性，只是在特征尺寸的大小，特征的位置上有所变化，部分零件属于通用零件，如转角加强板，对于这种类型的产品设计，装配过程基本相同，而目前的采用的虚拟装配方式主要是非智能装配，对于相似的零件装配也必须重新装配，这样的重复劳动制约着工作效率的提高，同时也影响着新产品的推出速度。对于燃气热水器燃烧室组件，其子零件具有都具有很高系列化特征，在产品的设计过程中使用智能装配技术，在很大程度上简化了设计的流程，同时能够缩短设计的周期，达到提高设计效率与产品质量的目的，为企业长期的发展过程提供强大的助力。

3 SolidWorks智能装配技术的应用

燃气热水器三维模型的建立是成品设计和后续仿真优化的基础，为了研究机械产品的结构关系，设计者需要创建一系列结构相似，尺寸不同的模型，一直采用的传统手动建模和人工装配，耗费了大量的时间和精力，而采用三维软件SolidWorks提供的开发工具（API），用户可以建立适合自己需求的应用方案，从而实现参数化设计和自动装配的目的，有效地缩短设计周期。

SolidWorks参数化设计常见有三种方法：SolidWorks添加“配置”的方法需建立很多的模型，然后再压缩存放于装配体当中。这种方法在进行产品零件的自动装配时经常会出现装配体失效额的现象，复杂的装配体建议不采用这种方法。相较于添加“配置”内嵌Excel表则存在明显优势，它只需要把不同产品零件的结构尺寸添加到装配体生成的Excel表中，但是当对象是结构比较复杂的产品零件时需要大量的参数，这种方法方法更加适用于标准零件模型的参数化设计。而利用VB语言对SolidWorks底层进行二次开发，可实现API应用程序接口驱动SolidWorks自动进行建模、装配。且利用VB语言编辑的人机控制界面可以很好的与产品设计者之间进行交互，并且灵活性、通用性比较好。非常适合专业的CAD系统的参数化设计。

在SolidWorks二次开发过程中可利用宏录制功能获得命令函数代码，宏文件代码同Visual Basic代码类似，将宏文件代码稍加改动便可在Visual Basic代码中应用。因此通过Visual Basic对SolidWorks进行二次开发拥有独特的优势。

以VB为设计语言，利用SolidWorks的API接口对SolidWorks进行二次开发，通过遍历面技术可以实现产品零件的智能化装配，因而将可以实现燃气热水器燃烧室组件的参数化设计，提高设计的质量和效率，有效地降低了在现实装配过程中产品零件和零件之间干涉发生的概率，对企业意义重大，同时，有利于研发者了解到产品运动的特点并根据项目实际的情况来设计产品尺寸参数，方便研发者对产品运动学的关系、结构等内容进行深入研究。

企业中应用智能装配技术一般是选择实用、易懂、经济的软件平台来实现。SolidWorks一个很大的特征就是具有强劲的复杂曲面造型的能力，能用于设计表面形状复杂的曲面零件。此软件不仅具有这些强大的曲面功能、友好的参数化设计方法并且可保存为多种格式，无论在PPT还是Word或是pdf格式都可进行三维动态效果展示使得设计效率提高，设计人员和操作人员可以很好地交流，大大缩短设计周期，同时减少实体模型制造成本。尤其是在像热水器这样的机械企业中，需要建立大量的产品零件，且零件标准化程度高，而仅仅利用SolidWorks进行建模，对提高设计效率没有多大作用。机械型企业的产品零件众多，后期装配占用时间较长，这样的人工装配过程还不利于及时发现零件设计的缺陷，后期修改图纸又会浪费大量时间。如南京某热水器公司的燃气热水器的设计流程，整台产品零件数多达200个左右，后期寻找零件装配工作非常繁杂，一台热水器的装配耗时达一个星期甚至更长时间，此外还有对零件修改工作，这些都极大的阻碍了企业缩短设计周期的目的。在这样的环境下，想要提高设计效率与质量，就必须采取更合理、更高效的设计、装配方式，所以可以选择经济、功能合适的SolidWorks软件针对燃气热水器的规范和要求进行二次开发，使之实现系列零件的参数化设计和智能化装配。

程序中将使用到大量数据，在产品开发过程中利用数据库可以对数据实现权限管理，数据的检入、检出，更加安全方便。文章选择的数据库是Access2007小型桌面数据库，对于单机访问的数据库以及处理少量数据时效率会非常高，并可以利用VB与其连接，方法简单方便。

4 SolidWorks智能装配技术实现路线

4.1 参数化设计程序流程

利用SoliWorks对燃气热水器燃烧室组件子零件（燃烧室子零件一般包括：燃烧室前片、燃烧室后片、转角加强板、导流板、前定位板、云母片、观火控压板）进行建模，同时开启宏录制，以便在后期针对各个零件的参数化设计可以调用SolidWorks的API程序代码。

实现燃气热水器燃烧室组件系列化零件的参数化设计是智能化装配的第一步，通过Visual Basic 6.0面向SolidWorks底层进行二次开发生成DLL插件，用户可以选择需要设计的燃烧室子零件的类型，接下来可以在产品零件参数对话框中，输入产品零件的关键参数，程序中调用数据库中的相关规则对输入的参数进行合理性判断，如果参数不合理，程序将给出错误报告，反之，在SolidWorks中生成新的产品零件的三维模型。在参数设计对话框中，配上简单明了的产品零件结构图，方便研发人员进行参数设定。当具体到程序实现的时候，虽然各个产品零件的尺寸参数是不完全相同的，但程序设计的流程总体相差不大。

4.2 数据库设计

当产品零件参数化设计全部完成后，需要将燃烧室个子零件的每一项参数数据保存在数据库中，系统运用VB技术对ACCESS数据库进行开发，将其作为燃烧室组件智能装配程序的参数化设计的数据库，如图1所示，将系统中使用的产品零部件参数安全地保存在数据库中，为程序的检入、检出以及维护提供了安全保障。

4.3 能装配系统的开发

智能装配想要实现的内容是利用宏文件调用SolidWorks API的一些相关的功能把零件自动放入到装配体中，并对新加入的零部件进行自动定位、遍历面、创建选择集、配合及安全实体检查。根据燃烧室组件装配方法，对燃烧室组件的智能装配流程进行规划，设计了如图2所示的燃烧室组件智能装配程序的流程图。

5 结束语

利用VB对SolidWorks进行二次开发，同时对Access小型数据库软件进行开发设计，编写针对燃气热水器燃烧室组件的参数化设计和智能装配的软件，实现了燃气热水器燃烧室组件的参数化设计、数据的检入检出、智能化装配，缩短了设计周期，有效地减少了设计人员的重复劳动，提高了产品的设计效率和设计质量，节省了企业的设计成本，对企业具有重大意义。

参考文献

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作者简介：王勇（1991-），男，江苏省淮安市人，工作单位：南京林业大学，职务：研究生，研究方向：SolidWorks二次开发。