基于C#的SolidWorks二次开发.docx
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基于C#的SolidWorks二次开发
摘要：
气动电阻点焊钳已经被各大汽车制造厂商广泛运的用于汽车焊接工艺中。
它以无污染、压力稳定、动作敏捷等优点逐步替代了国内常见的液压传动焊钳，改变了液压传动滞缓的现象，从而达到了焊接循环的要求。
本次毕业设计中，设计者使用了由微软公司开发的高级程序设计语言——C#（又名CSHARP）通过SolidWorks提供的“对象链接与嵌入技术（OLE）”与“部件对象模式技术（COM）”对SolidWorks进行了二次开发，完成了气动电阻点焊钳零件“电极臂”和“电极杆”的参数化设计及电阻点焊钳三维零件图库的生成任务，能方便设计者根据被加工物体的形状大小自动生成与之相适应的不同型号的电极臂和电极杆零件。
关键词：
电阻点焊钳C#二次开发SolidWorks设计者三维零件图库
Abstract:
PneumaticresistancespotweldingtongshavebeenwidelyusedinWeldingprocessofautomobilebythemajorautomobilemanufacturers.Knownfortraitssuchaspollutant-free,pressurestability,andresponseagility,PRSWThasgraduallyreplacedtheusualdomesticthehydraulicpliers,improvedthesluggishnessofHydraulictransmissionandthussatisfiestheweldingcycledemand.InthisFinalyearProject,designerhasusedthehigh-levelprogramminglanguagedevelopedbyMicrosoftCorp——C#（alsocalledCSHARP）andmadesecondarydevelopmentonSolidWorkswiththehelpofOLE（=Objectlinkingandembeddingtechnology）andCOM（=Componentobjectmodeltechnology）providedbySolidWorks,whichcompletedtheparametricdesignofthePneumaticresistancespotweldingparts—Electrodearmandelectroderodandthecreatetaskof3DPartLibraryofResistancespotweldingtongs,whichenablesthedesignerstoautomaticallygeneratetheElectrodearmsandelectroderodpartscorrespondingtodifferenttypesaccordingtotheshapeandsizeoftheobjecttobeprocessedwithgreaterefficiency.
Keywords：
ResistancespotweldingtongsC#Secondary developmentSolidWorksdesigners3DPart Library
第一章绪论
1.1课题的背景及来源
随着金属的出现及其广泛的应用，焊接技术也随之不断的发展着。
时至今日，电阻点焊作为焊接技术中重要的一支，已被广泛的运用于航天航空、能源、电子和车辆等高科技领域上，并承接了世界总焊接量的1/3，且呈逐年上升势态。
例如：
汽车驾驶室、汽车车身、飞机机翼、航空发电机扰流器、建筑用钢筋网、家具薄板、电冰箱等等都是以电阻点焊钳作为点焊工具而加工出来的。
气动电阻点焊钳更是作为一项不可或缺的焊接工具已经被各大汽车制造厂商广泛运用于汽车焊接工艺中。
它以无污染、压力稳定、动作敏捷等优点逐步替代了国内常见的液压传动焊钳，改变了液压传动滞缓的现象，从而达到了焊接循环的要求。
因此，气动点焊钳生产的国产化对于国内汽车制造业的发展是非常有必要的。
而本次课题电阻点焊钳零件三维图库基于C#的SolidWorks二次开发能够加速其开发过程对其国产化进程有推动作用。
在我国，目前CAD市场上使用较多的三维CAD软件有：
SolidWorks、UG、MDT、Pro/E等。
其中美国SolidWorks公司开发的三维计算机辅助设计产品SolidWorks能够极大限度满足用户设计需求，为设计人员提供了操作简单、功能强大、易于上手设计环境。
它将二维绘图与三维造型技术融为一体，能实现3D到2D的转换功能。
在设计过程中能够随时更改模型尺寸、相互关系以及几何轮廓，可以完成复杂的产品设计及修改。
其强劲的复杂曲面造型功能和高性能的大型装配能力使它成为现在PC平台上主流的三维设计软件之一。
它为用户提供了采用标准Windows的“对象链接与嵌入（OLE）”技术和“部件对象模式（COM）”技术的应用程序接口，有利于二次开发技术的实现。
C#（读作“CSHARP”）如名字一样，简单且功能强大类型安全，完全面向对象。
C#凭借在许多方面的创新，在保持C语言风格的表现力和雅致特征的同时，实现了应用程序的快速开发。
VisualC#是微软公司对C#语言的实现，而VisualStudio作为微软的一款IDE（交互开发环境）产品，通过功能丰富的代码编辑器、编译器、项目模板、设计器、代码向导、调试器及其他工具实现了对VisualC#的支持，在Microsoft.NETFramework中有着重要的地位。
汽车用电阻点焊钳主要由钳体、电极臂、气缸等部分组成。
其中电极臂没有固定的标准，往往按实际加工的需要开发、生产出相应的部件。
因此，在本课题中对电极臂进行参数化设计，并利用C#对SolidWorks软件进行二次开发，开发出电阻点焊钳零件的三维图库，使得电极臂零件可以按照被加工物品形状、尺寸进行修改，有效提高产品的设计开发效率，对开发系列化产品设计软件具有重要参考价值。
1.2国内研究状况和相关领域中已有的研究成果
许多产品开发三维绘图软件（CAD/CAM系统）都在制造业中都得到了广泛应用，但是这些软件仍然不能满足专业机械CAD系统的需要。
因此为了提高设计的效率与正确率，需要对其进行二次开发。
我国在PC平台上开发CAD/CAM软件方面与国外起点相差不多，一般使用VisualC++或Delphi等工具进行软件开发。
国内许多软件公司、企业和一部分高校都在此方面有所研究，已经开发出了处于领先水平的，具有特色的，符合中国企业习惯的CAD/CAM软件或模块，其中有相当一部分成果已经得到了推广和使用。
如合肥工业大学基于AutoCAD与MDT的三维参数化注射模系统IPMCADV4.0。
华中科技大学1997年推出了HSC2.0注射模CAD/CAE/CAM集成系统，该系统以AutoCAD软件包为图形支撑平台，包括模具结构设计子系统，结构及工艺参数计算校核子系统，塑料流动，冷却等子系统。
另外，众多的科研单位和企业也针对具体应用开发了众多的插件和模块，如武汉汽车工业大学开发了基于SolidWorks的三维标准件库3DPARTLIB等。
SolidWorks技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势，其所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明。
由于其易学易用、全中文界面、价格适中的特点，在我国也越来越受到广大用户的欢迎，现已广泛应用于机械、电子、建筑等行业。
SolidWorks使产品建模设计完成得更快、更精确。
并可利用软件内嵌的强度分析工具COSMOSXpress，能获得在真实的工况条件下，零件的实际承载能力的基本分析数据,使SolidWorks在有限元分析领域独占熬头。
今天，SolidWorks软件在实际用户数量、客户满意度和销售方面均是主流市场上排在世界第一位的3D设计软件。
在当前激烈竞争的环境下，市场瞬息万变，利用SolidWorks三维传达和保留，可以有效缩短产品的设计开发周期和分析周期、缩短制造周期的实体建模，从而使设计更直观。
通过零件或者装配体把实际的三维模型得到有效地实现绿色制造。
因此，对SolidWorks进行二次开发符合国内外制造业发展需求，能有效提高我国制造业开发研究效率。
1.3课题的研究方法和学习过程
SolidWorks二次开发研究的主要流程：
（1）分析机械零件有关数据
采集零件常用数据进行分析，对于需要建立数据库的零件建立数据库，在应用程序中通过数据控件与特定的数据表连接起来。
利用用户输入数据为主参数作为索引，读出对应数据。
（2）分析零件的结构特征
建立实体模型，针对要建立的实体经行结构分析，区别特征的主次，利用SolidWorks调用相关API绘图函数建立零件特征。
（3）对Solidworks的二次开发
把设计思想转化为特定的新功能需要以下基本要素，这些基本要素构成了CAD软件二次开发平台的基本结构：
1）通用CAD软件——管理层。
2）编程开发环境——开发层。
3）应用程序编程接口（API）——支持层。
4）开发者的设计思想——知识层。
1.4论文构成及主要研究内容
本次设计的题目为《电阻点焊钳零件三维图库开发》，使用C#为SolidWorks系统开发了一个电阻点焊钳电极臂系列化选型系统。
设计过程中，设计者需要熟练的掌握C#，SolidWorks系统以及它的开发方法等。
本次论文工作的主要内容如下：
（1）电阻点焊钳电极臂零件的数据分析、结构特征分析；
（2）SolidWorks系统介绍；
（3）SolidWorks系统的二次开发方法及其API函数；
（4）C#对SolidWorks的二次开发方法；
（5）系统总体设计与功能模块的建立
第二章电阻点焊钳基本组成介绍
2.1AR0公司ErgoLine焊钳型号说明
全新ErgoLine焊钳系列的所有产品都配有内置式变压器和多级单行程或双行程气动作动筒。
这种全新X型（剪刀型）和C型（或J型）焊钳有4个不同的尺寸：
（1）L尺寸（XLA/CLA）=轻型light
（2）M尺寸（XMA/CMA）=中型Medium
（3）P尺寸（XPA/CPA）=重型Powerful
（4）W尺寸（XWA/CWA）=铝制钳臂和铰链（与RW机器人焊钳类似）
它应与一个电子控制箱一起工作，该控制箱中包括:
（1）含有切断阀、过滤和压力选择的流体（空气、水）控制盘，
（2）一个可编制的焊接程序，
（3）一个功率单位（闸晶管板），
（4）一个差动断路器。
钳臂之间的轴距随着焊钳尺寸的增大而增加，X型焊钳从140（XLA）到300毫米（XWA），而C型焊钳则从100（CLA）到250毫米（CWA）。
其中X型点焊钳适用于焊接水平及近于水平倾斜的位置的焊点；C型适用于焊接垂直及近于垂直倾斜的位置的焊点。
焊钳的每个元件在设计时都特别考虑了能在轻型和重型汽车组装线困难的条件下进行操作。
因此，开发时的重点主要放在:
（1）安装方便（工厂内的空间很小）,
（2）人体工程学（限制焊钳的焊接力并方便操作），
（3）维修方便（产品经过验证，质量可靠，使用方便，更换磨损件方便快捷），
（4）安全性（遵守电工安全标准，加强每个机械部件的安全性）。
所以，在设计变压器、作动筒、铰链和平衡系统时，都考虑了焊钳的模块性和总体易操作性。
2.2AR0公司ErgoLine焊钳编码说明
对于客户采购的每一批ErgoLine系列焊钳，AR0公司都提供了唯一的焊钳编码和对印的技术参数。
因此，通过对焊钳编码的查找、解释，我们就能确定焊钳的各项参数，可以有效的帮助我们进行快速开发。
XLA-XMA-XPA-XWA系列：
CLA-CMA-CWA系列：
2.3AR0公司ErgoLine焊钳机械结构说明
一般，电阻点焊钳由机械部分，电路部分，气动部分，水路等部件组成。
其中机械部分主要有：
电极帽，电极杆，电极臂，臂座，固定架等。
因为焊接零件的不同，电阻点焊钳有不同的型号。
同一型号的电阻点焊钳配备了多款不同的电极杆和电极臂以达到焊接目的和良好的焊接效果。
手动电阻点焊钳按形状分为三种：
X型、C型、异型。
X型适用于焊接水平及近于水平倾斜的位置的焊点；C型适用于焊接垂直及近于垂直倾斜的位置的焊点；异性焊钳由于通用型差，需要针对焊接要求特殊制造，在这里就不讨论了。
L、M和P尺寸的品种，其铰链为铸铜材料。
变压器的次级绕组出线直接固定在铰链的定臂上，没有中间连接，而一个简单的柔性分流器使之可同活动臂相连接。
为减轻W尺寸（大型）焊钳的重量，该型号产品的铰链和电极臂都为铝制品。
电流通过一个柔性分流器和两个水冷铜导线从变压器传到钳臂上。
在C型焊钳产品中，其作动筒的滑块为镀铬硬铜材料。
下面为各型号焊钳示意图：
第三章电极臂、电极杆参数化设计过程
3.1零件三维图库解决方案
零件库是为三维设计软件提供的零部件模型的插件，能够帮助设计者快速创建标准件和常用件模型，其被分为标准件库和非标准件库两大块。
经过近几年CAD/CAM二次开发技术的发展，SolidWorks已经拥有了大量的标准件库，设计者可以通过各个渠道获得各类标准件库的插件。
然而非标准件库的开发，却需要根据各个零件的基本特征单独设计制作，因此在业内尚未有通用的柔性解决方案。
因此，我们在本次课题中将详细讨论非标准件库的建立方法。
并建立一个相对柔性，可以应对零件在一定范围变化的三维图库。
三维图库的建立方法通常分为两类：
第一类是建立图库法，通过打包已经画好的零件图形作为资源库，并设计出方便设计者选择所需零件图形的选择方案，来提供给设计者各种设计是所需要的零件图形；第二类是三维特征建模法，很多时候零件的尺寸需要根据实际用途发生改变，从而产生一系列具有相同特征但是具有不同尺寸的零部件。
若是一一画出打包，则过程就略显庞杂。
因此，通过建立零件基本特征，控制关键参数便能简单的开发出同一系列各种不同的零部件。
对比来看，对于尺寸相对固定，通用性强的零件宜采用建立图库法，而对于尺寸变化多通用性差的零部件应采用三维特征建模法，以便减少图库开发时间周期和技术难度。
在本案例中，因为动臂与静臂的通用性强，无尺寸变化，所以我们使用建立图库法来完成这一部分零件的图库建立。
而对电极臂和电极杆这两个零件，因为其尺寸形状根据被加工物体尺寸变化而发生变化，所以我们对它们进行特征建模，通过控制参数完成电极臂和电极杆的系列化生产。
3.2参数化设计思想概要
3.2.1基本内容
设计者在用CAD软件开发产品时，需要迅速建立零件设计模型来加快整个产品的开发效率。
而在其初期阶段，零件的尺寸和形状往往都比较模糊，需要在装配验证、性能分析和数控编程以后才能将零件确定下来。
因此，设计者就希望零件模型拥有一个方便修改的柔性环节来应对设计过程中出现的各种更改。
参数化设计方法就是将模型中的定量信息变量化，使其成为能够根据设计者意愿进行修改的柔性环节。
对变量进行不同的赋值操作，便能得到大小形状不同的零件。
建立参数化的模型是在CAD中实现参数化的关键，它能表示零件图形的几何约束和工程约束。
其中几何约束包括：
结构约束——如平行、垂直、相切、对称等几何元素之间的拓扑约束关系；尺寸约束——如距离尺寸、角度尺寸、半径尺寸等通过尺寸标注表示的约束。
而工程约束是通过定义尺寸变量及他们之间在数值和逻辑上的关系来表示的尺寸间的约束关系。
3.2.2本质意义
参数化设计过程中既要考虑尺寸参数的初值又要在每次改变参数时来维护之间的关系。
因此，参数分为两类：
可变参数和不变参数。
可变参数即各种尺寸，不变参数是几何元素间的连续集合信息。
参数化设计的本质即在可变参数作用下，系统能够自动维护所有的不变参数。
参数化设计能够提升模型生成和修改的速度，其中的参数化建模方法主要有变量几何法和基于结构声称历程的方法。
前者主要用于平面模型的建立，而后者更适合于三维实体或曲面模型。
3.3电极臂与电极杆的参数化
电极臂与电极杆也根据电阻点焊钳的类型分为X型和C型两大类。
其尺寸规格主要由被加工物体确定，如下图所示：
图3-1X型点焊钳臂规格尺寸
图3-2C型点焊钳臂规格尺寸
电极臂和电极杆的规格需要适应被加工物体的宽和高，因此门宽和门高（门深）是限制电极臂电极杆尺寸的重要要素。
电极杆由于形状单一，由图3-1和图3-2中标识的A、B、C尺寸和配合时所确定的半径就可以将它的形状完全确定下来。
在确定点焊钳臂门深（宽）、门高尺寸时，同时要根据产品结构、夹具结构考虑：
1.电极的形状、长度、角度等，对于使用频率高的情况，电极上尽量使用可更换的电极帽，减少使用成本；2.为避免焊钳臂与制件、焊接夹具等的干涉，点焊钳臂是否需要异型等。
针对A公司的焊钳产品，我们有如下参数规定：
否
是
结合章节2.2中的表格，我们就可以根据具体的型号来确定基本参数并且调用预先做好的零件库了。
第四章C#概述及二次开发方法介绍
4.1.NET体系结构认识
.NET是微软在互联网时代的一个战略性产品，他是微软继WindowsDNA之后的一个非全新的、集成的、面向对象的开发平台。
它以通用语言运行时（CommonLanguageRuntime）为基础，支持多种编程语言，包括C#、F#、VB.NET、C++、Python，等等。
.NET战略由微软在2000年6月22日提出，2000年发布了首个.NET版本（.NET1.0beta），2002年正式问世，至今十余载，其间大小更新无数。
图4-1.NET体系结构图
从图4-1可以看出，.NET框架是在操作系统之上、应用程序之下的一个抽象层，它就像一台虚拟的电脑，负责管理运行在它之上的各种.NET应用程序的方方面面。
理论上，该框架是跨平台的，基于其上的应用程序也是跨平台的。
只是微软官方只提供了基于Windows平台的.NET框架实现，同时，由其他开源团体提供了基于非Windows平台的.NET框架实现，例如Mono。
使用.NET可以开发各种各样的程序，从网络应用到桌面应用，再到嵌入式系统应用和手机应用，甚至是分布式的企业级应用。
4.2VisualStudio2010介绍
VisualStudio2010版本在2010年4月12日发布，主要分为三个版本：
●VisualStudio2010Ultimate（旗舰版）
●VisualStudio2010Premium（高级版）
●VisualStudio2010Professional（专业版）
本次开发我们使用的是功能较全的“VisualStudio2010旗舰版”，在安装之前，首先要知道它对软件和硬件的要求，以免做无用之功。
⏹软件
●WindowsXPServicePack3（不包括StarterEdition）所有32版本（注意：
不含XP的64位版本）；
●WindowsVistaServicePack2（不包括StarterEdition）所有32及64位版本；
●Windows7的32位和64位版本；
●WindowsServer2003ServicePack2所有32位和64位版本；
●WindowsServer2003R2所有32位和64位版本；
●WindowsServer2008ServicePack2所有32位和64位版本；
●WindowsServer2008R2，此操作系统只有64位版本。
⏹硬件
●CPU：
至少1.6GHz；
●内存：
至少1GB，如果运行在虚拟机中至少1.5GB；
●硬盘：
至少3G的空闲空间，且硬盘转速不小于5400转；
●显卡：
DX9兼容，且至少支持1024×768的分辨率。
若满足以上条件，就可以进行VisualStudio2010的安装了。
由于安装过程比较简单，下面用几个截图来说明安装时的必要过程。
图4-2启动VisualStudio2010安装程序
首先执行安装文件中的Setup.exe，就会弹出图4-2所示的画面，选择“安装MicrosoftVisualStudio2010”。
然后安装程序开始加载安装组件，如图4-3所示。
图4-3安装程序加载安装组件
之后就是要求阅读并接受许可条款，如图4-4，选择接受点击下一步。
若在此之前安装过VisualStudio2010的其他版本，此处界面可能存在少许不同。
图4-4阅读并接受许可条款
下一步可以选择安装路径和需要安装的功能，建议不是特别熟悉此软件者选择“完全”选项来安装全部功能，如图4-5所示。
图4-5选择安装路径及安装功能
点击安装后，就需要静静等待程序的安装过程了。
不出意外的话程序将完成安装。
4.3C#开发基本过程
当你完全安装好VisualStudio2010后，可以在开始菜单中找到MicrosoftVisualStudio2010的图标，如图4-6所示。
单击打开软件后出现如图4-7所示界面。
图4-6图4-7
看到这个界面之后，我们就可以开始运用C#编写自己需要的程序了。
点击“文件”-“新建”-“项目”来创建一个新的项目，如图4-8。
图4-8
在单击“项目”选项后，会弹出一个对话窗体，如图4-9。
这时，我们在左边栏选择“VisualC#”选项下的“Windows”，在中间栏选择“Windows窗体应用程序”，在下边栏选择工作保存名称、位置和解决方案名称后，就可以单击确定按钮完成新项目的创建工作了。
图4-9
项目创建后会出现一个窗体设计区域，如图4-10右侧。
这就是你开始设计属于你自己的程序的基本窗口，上面的可以根据你自己的开发需要添加各种控件。
控件来源与左侧的工具箱中，展开子菜单，选择你需要的控件，单击后再在窗体上单击，就完成了空间的拖放。
随后可以根据自己的意愿调整控件的大小、位置。
图4-10
每个控件都有自己的属性。
这里以TextBox控件为例进行说明。
见图4-11，就TextBox控件来说，它有布局、行为、焦点、可访问性、设计、数据、外观、杂项八个属性特征，这些属性特征表示着该控件的基本状态，如布局中的参数表示着控件的拉伸方向、位置排布、长宽大小、最大化最小化特征等。
通过对控件属性的编辑，能使控件达到特定的功能，或者特定的被使用方法。
图4-11
布置好控件的位置后，双击该控件，系统就会自动生成该控件触发时对应的子程序窗体。
例如TextBox控件双击后系统会自动生成程序如下。
usingSystem;
usingSystem.Collections.Generic;
usingSystem.ComponentModel;
usingSystem.Data;
usingSystem.Drawing;
usingSystem.Linq;
usingSystem.Text;
us
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