基于Solidworks的螺旋弹簧参数化设计二次开发开题报告

1. 研究目的与意义

弹簧是工业中最常用的零件之一^[1]，具有夹紧、减振、复位和调节等多种功能，随着机械技术的进步，弹簧的种类越来越多，对弹簧的要求也越来越高。传统的弹簧设计理论已经不能满足竞争日益激烈的弹簧工业发展的需要。随着计算机技术、计算机辅助设计技术、优化技术和有限元分析技术的进步，这些现代设计方法已经在弹簧的设计实践中获得越来越多的应用。对弹簧进行准确、高效的参数化建模，有很大的应用价值。

在solidworks软件中，虽然有toolbox功能，它提供了各国、各组织的标准件库，包括螺栓、键、轴承、齿轮等^[2]。但没有弹簧的标准件库供我们调用，所以我们的产品中如果使用到弹簧就需要自己建模，现在的弹簧建模中，弹簧的端部往往是没有压并、没有磨平的。而工程或产品中经常用到的是压并、磨平的冷压或热压弹簧。这就使模型与实际不符，为后续的cae带来很大的麻烦。在弹簧的设计和制造中，因为有压并，设计完弹簧尺寸后，弹簧丝的展开长度计算相对麻烦而不精确，因为压并和磨平，也给自由高度计算带来很大的困扰。

弹簧是一种标准件,采用标准件会给产品的设计、制造、装配带来了很大的方便^[3]。设计人员如果能从cad系统的标准件库中获得满足设计要求的标准件,则可大大减少重复劳动,提高设计效率,从而缩短新产品的研制周期^[4]。弹簧存在多种类型，如圆柱螺旋弹簧、锥形弹簧和变螺距弹簧等，同时实际当中由于受力原因，弹簧会发生变形，使其具有较多样式。在传统弹簧实体设计软件中(如autocad)需一一画出，这无非是一件复杂、冗烦的事^[5]。采用面向对象编程vb6.0，并通过对solidworks的二次开发^[6],实现螺旋弹簧的参数化设计。

2. 国内外研究现状分析

solidworks是世界上第一个基于windows平台的cad设计软件^[7]，它可实现零件造型、大型装配设计及工程图自动生成等功能，且采用全相关技术，使得任何零件结构的修改，都可以实现装配图和工程图的同步更新。功能强大、操作简便，使其为越来越多的设计人员和企业所使用，已成为目前世界上最流行的cad软件之一。

然而solidworks无法实现图纸的复制、图形难以修改，无法将草图导出建模，由于该软件是外国人编写的,生成的工程图不适合中国的国标(如基准符号、放大图的标注、装配图的序号、标题栏、明细表等),也没有适合我国国标的标准件库^[8]。因此,为了适应特定企业的特殊需求,缩短设计周期，节约设计成本，提高效率,使solidworks在我国企业中有效地发挥作用,就必须对其进行本地化和专业化的二次开发。

solidworks有两种二次开发方式^[9，10]，一种是独立应用程序的形式，用户程序作为一个独立的应用程序(*.exe)，通过api接口调用solidworks提供的服务，完成对solidworks的控制和操作；二是插件形式 (add in application)，用户程序作为一个插件 (*.dll) 集成到solidworks中去。

3. 研究的基本内容与计划

综合文献，本毕业设计计划采用可操作性较高的变量与编程相结合的开发方法完成开发设计，即通过solidworks的宏命令录制一个完整零件的建模过程，获得基础代码，再在此基础上对代码进行一定的修改和编辑，找到设计变量作为程序运行和模型重建的纽带。

弹簧的种类，按照弹簧的形状不同，可以分为螺旋弹簧、环状弹簧、碟形弹簧、板簧和平面涡卷簧等。

本毕业设计主要针对于螺旋弹簧的参数化设计，实现商品化、通用化的cad系统用户化和本地化。通过对软件平台的二次开发，使其对弹簧产品设计功能具有针对性，提高弹簧产品的设计效率。利用参数化设计手段开发专用产品设计系统，使设计人员脱离大量繁重而琐碎的绘图工作，大大提高其设计效率，缩短产品设计周期。

4. 研究创新点

利用Solidworks平台二次开发一套实用性、通用性、可靠性高，可视化、智能化、操作简便的CAD参数化设计系统。实现不同类型，不同尺寸的螺旋弹簧参数化设计生成，并非只针对一种类型的螺旋弹簧。可以根据需要选择确定绘构什么类型的弹簧，然后输入关键参数即可，由程序自动进行相关参数的计算和诊断，执行参数化建模过程，输出预想的设计模型。利用该参数化设计系统，研发设计人员可以减少简单重复性的工作，缩短相应的产品研发和设计的建模时间，提高产品研发设计效率。