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摘要：以 Creo 为开发平台，通过 Layout 模块进行油箱的自动驱动。在此基础上，引入了 ACCESS 数据库，对模型的相关参数进行管理。通过标准化和模板化，实现了模型的自动驱动和数据管理相结合的系统设计。
关键词：变压器油箱，参数化，自动驱动，Layout，TOOLKIT，ACCESS，标准件，模板化
1.引言
油箱是变压器的外壳，内装铁芯和绕组并充满变压器油，使铁芯和绕组浸在油内。变压器油起绝缘和散热作用。油浸式变压器油箱作为整个电器器身和冷却油的包容设备，在变压器试验出厂（包括抽真空和正压实验）和工作过程中，要承受负压和正压的作用，因此可以把油箱作为压力容器来处理。它最重要的结构是加强筋，另外还有用于装配和运输的部件。在本论文中，我们将探讨一种用于油箱的自动设计系统。
2.油箱设计过程
油箱箱体主要包括四个箱壁、 箱沿以及与总装部分接口的一些零部件， 其中箱壁是油箱装配的母体，其他大部分零部件均安装在箱壁之上，而箱沿通过紧固件将箱体与箱盖连接起来。 与散热器接口的有进油口管接头、散热器固定板等，这些与散热器接口的元件的位置和尺寸是与散热器的安装设计相配合的，而箱壁上与储油柜接口的元件是储油柜固定板和加强板，其位置与联器管焊装的设计相配合，还有箱体上与总装具有接口的元件如观察孔法兰、人孔法兰、各种标识牌底板等，在三维设计时均应予以考虑。
油浸式电力变压器油箱设计包括过程包括1. 电算数据输入;2.投标和布置设计;3.客户外形图设计;4.生产图纸设计。其中数据流为EDS data/Excel，投标设计，设计模型。
对油箱的主要驱动关系，首先应该确定器身中心的位置。器身中心的位置就是三维软件系统内置的坐标系的原点位置。 对于 PRO/E 三维软件，就是以 系 统 的 PRT_CSYS_DEF 坐 标 系 为 参 考 ， 以RIGHT、FRONT 两个基准面为器身中心参考基准面，以 TOP 面作为箱底内侧基准参考面。主要的位置尺寸是通过油箱的长、宽、高按照标准化结构计算出来的。例如，箱盖内侧位置尺寸即为油箱高， 两个短轴箱壁内侧的位置尺寸由油箱长度确定，两个长轴箱壁内侧位置由油箱宽度确定。
3.自动装配系统的组成
在本论文中，我们通过提取变压器油箱的侧壁来说明自动装配过程的实现。
3.1三维建模及参数设定
由于产品已经系列化、标准化，在进行设计时，只有相关参数会发生变化，因此我们可以利用Creo建立装配体组成部件的参数化标准模型。我们在主模型的基础上，建立产品的装配基准坐标系，把它与一个Layout建立声明关系。其他的部件都以主模型的基准为装配基准。在Layout中，我们可以设置这些基准点的装配尺寸参数，通过改变Layout中参数的内容，来改变模型的装配关系。而对于各个零件，先建立零件的标准模型，然后声明到相应的Layout 页。在这些布局页中，设置独立零件的尺寸和形状参数。在这里，我们利用Creo的单一数据库和参数驱动功能，首先在Creo的工具→参数菜单中建立相应参数，然后在工具→关系中设置几何尺寸与参数以及各个参数之间的关系。为了实现产品的系列化操作，当对一些标准件进行操作时，我们在工具→程序菜单中，利用IF→END IF语句。根据零件的名称字符串，在一条选择语句中，对一部分相关尺寸参数进行赋值，从而间接地实现了族表的功能。在将相应零件和主模型声明到相应的Layout后，我们将零件（包括侧壁钢板，加强筋等）导入到装配文件中。在导入到装配体时，选择自动装配的设置，完成第一步工作。
3.2程序设计和参数提取
Pro/TOOLKIT是Creo自带的基于C语言的强大的二次开发工具。利用VC++6.0对Creo 进行二次开发，有同步和异步两种模式。从整体来看，他们各有特点。由于本文是开发基于数据库的 CAD 系统，一方面要实现产品的参数化设计，同时需要在 Creo 外部建立相应的数据管理系统，实现对产品零部件的管理，因此我们选用异步模式，将基于 Creo 的参数化二次开发子系统与数据库子系统结合起来。
3.3数据库连接与维护
由于 ACCESS 数据库的简单易用和使用的广泛性。在本论文中，我们采用 VC++6.0 对 ACCESS 数据库进行开发。ACCESS 数据库提供了与 VC++的多种接口。在此，我们选用 DAO 连接技术。首先要建立几个数据表，然后利用 DAO 技术完成数据表内容的打开、添加、删除、更新和查询等基本功能。采用 SQL 语句，搜索和查询对应的数据库及相应字段的内容。
在材料属性表中，我们存储好各种材料的属性（重点是密度），然后我们用前面举出的 TOOLKIT 函数提取模型的体积，经简单计算就能得到零件的质量。BOM 表的其他内容则是通过选取或输入数值获得。对于标准模型参数表，我们要利用行业标准，通过在界面选择零件的关键尺寸来控制所选模型的形状和参数。
4.标准件使用
标准件和国标件库建立企业标准件是指企业根据设计的产品经验总结出的在某一系列产品中具有一定标准性的零件或组配件，这些零件或装配件由于具有一定的标准性，因此在许多产品设计时得以应用。 也正是由于企业标准件的这个特点， 在三维设计前期应该将这些标准件的三维模型设计完成， 在具体产品设计时根据需求进行调用而不必再次绘制，这样提高了效率，减少了设计周期， 同时在一定程度上也避免了设计差错的产生。
國标件库主要包含一些国家标准件三维模型。这些模型使用 Creo绘制而成。 主要包括一些常用的紧固件，如垫圈、螺栓、螺杆、螺母、铆钉及销子等。国标件均是一些具有固定尺寸的零件， 在产品设计中可多次调用它们。
标准件推荐以族表形式进行建模。运用族表主要是考虑可扩展性，为以后新增相近的标准件时可以直接在之后添加实例，使得装配中的零件和子装配容易互换。 5.自动装配系统的实现和操作
根据异步开发的思路，首先在 VC++6.0 中，建立基于对话框的 MFC 的 AppWizard 应用程序，参照文献[1]的内容，设置 VC 的编辑环境并添加必要的头文件。在对话框上添加设计的控件，增加与控件相关联的变量。在界面设计上，如果设置的参数过多，会使工作人员在设计过程中对参数意义不甚了解，且容易造成参数输入的错误。因此，在参数输入的主界面上，我们只设置装配体的主要参数，其余则通过相关的 Layout 页进行修改。最后得到对话框资源。接着在确定按钮上添加响应函数，实现系统的全部功能。在这一步中，我们利用 TOOLKIT 的接口函数，提取出 Layout 模块设置的主要参数，然后打开 Creo 的装配模型，通过设置对应的参数值，更新显示出我们所需要的装配模型，从而实现了自动装配的过程。通过layout设计参数输入界面的参数设置，我们最后得到的总装模型图。
由于我们在开始的 VC 界面上只对一部分参数进行了设置，而组成装配体的零件尺寸也需要我们进行设置，在这里我们在与装配体建立声明关系的 Layout 界面中，通过增加设计参数的方法来控制相应零件的尺寸。它由4个页面组成，分别控制总装尺寸，加强筋尺寸，基准坐标系和运输部件的尺寸。我们可以双击尺寸符号，输入新的设计尺寸，然后更新装配件模型，则装配体及组成部件会按照我们设置的新尺寸进行再生。
在数据库处理方面，我们最关心的是对应模型的 BOM 表。利用前面讲过的函数，我们对数据表的相应字段进行参数的提取和设置。通过 TOOLKIT 提供的函数得到各模型的体积，然后通过提取材料属性表中所选零件的材料密度，经过简单的计算，就可以计算出零件的质量，其结果可用来指导报价等工作。通过我们的程序设计，最后得到的 BOM 表。这样我们就从整体上完成了对变压器油箱侧壁的自动装配系统的设计。实现了包括参数化建模，自动装配和数据库管理的流程。
6.模板化设计
模块化设计的定义模块化设计就是把一个较大的实体或复杂模块实体进行分解，对其进行并行、分支、同步建设的方法。
在建模过程中， 把狭义上的模块定义为一个或一组相关实体， 该实体或实体的集合隶属于某一个更高级别的实体或模块实体。对于油箱而言， 其模块划分基本可以分为箱盖模块、箱体模块两大部分，而箱体模块根据桶式油箱的结构特点，又可以分为四个箱壁模块、箱沿模块及箱底模块等。按照自顶向下的设计思想，首先设计出油箱的骨架模型， 在骨架模型中主要应描绘出油箱各个部分的接口以及装配关系， 其次考虑到虽然目前有大量的标准件可以使用， 但并非任何情况下都要使用标准件， 专用件的设计也是会存在的。 所以在骨架中， 对于一些零部件的三维模型特征还应以设计专用件的要求去做，只不过在具体装配某个部件时，能用标准件的建议还是尽量使用标准件， 这样可以大大减少出图量， 暂时无标准件可用时再将其设计成专用件。
7.结论
油箱是高压油浸式变压器的重要机械部件。如何提高整个油箱的设计周期和管理相关数据，在变压器的设计过程中占有重要地位。本文中，我们首先以 Creo 的标准模型为基础，构建了利用 Layout 技术控制的装配框架，然后利用 Creo 提供的二次开发工具 TOOLKIT，采用 VC++6.0 調用了 Layout 的相关参数完成了组件的自动装配。在此过程中，还采用 ACCESS 数据库对设计过程中的相关数据进行管理，从而实现了油箱的自动装配信息系统的设计。基于Creo的大型变压器油箱自动设计系统可以优化设计方案，提高设计效率，保证设计质量。
参考文献：
[1]谢毓城. 电力变压器手册[M]. 机械工业出版社， 2014（6）： 209-223.
[2]深圳荷马技术 徐国斌 Pro_ENGINEER Wildfire在企业的实施与应用（荷马技术）机械工业出版社
[3]二代龙震工作室.Pro/TOOLKIT wildfire 2.0 插件设计[M].北京：电子工业出版社，2005.
[4]郎锐.Visual C++数据库开发基础及实例解析[M].北京：机械工业出版社，2005. [3] 李世国.Pro/TOOLKIT 程序设计[M].北京：机械工业出版社，2003.
关键词：变压器油箱，参数化，自动驱动，Layout，TOOLKIT，ACCESS，标准件，模板化
1.引言
油箱是变压器的外壳，内装铁芯和绕组并充满变压器油，使铁芯和绕组浸在油内。变压器油起绝缘和散热作用。油浸式变压器油箱作为整个电器器身和冷却油的包容设备，在变压器试验出厂（包括抽真空和正压实验）和工作过程中，要承受负压和正压的作用，因此可以把油箱作为压力容器来处理。它最重要的结构是加强筋，另外还有用于装配和运输的部件。在本论文中，我们将探讨一种用于油箱的自动设计系统。
2.油箱设计过程
油箱箱体主要包括四个箱壁、 箱沿以及与总装部分接口的一些零部件， 其中箱壁是油箱装配的母体，其他大部分零部件均安装在箱壁之上，而箱沿通过紧固件将箱体与箱盖连接起来。 与散热器接口的有进油口管接头、散热器固定板等，这些与散热器接口的元件的位置和尺寸是与散热器的安装设计相配合的，而箱壁上与储油柜接口的元件是储油柜固定板和加强板，其位置与联器管焊装的设计相配合，还有箱体上与总装具有接口的元件如观察孔法兰、人孔法兰、各种标识牌底板等，在三维设计时均应予以考虑。
油浸式电力变压器油箱设计包括过程包括1. 电算数据输入;2.投标和布置设计;3.客户外形图设计;4.生产图纸设计。其中数据流为EDS data/Excel，投标设计，设计模型。
对油箱的主要驱动关系，首先应该确定器身中心的位置。器身中心的位置就是三维软件系统内置的坐标系的原点位置。 对于 PRO/E 三维软件，就是以 系 统 的 PRT_CSYS_DEF 坐 标 系 为 参 考 ， 以RIGHT、FRONT 两个基准面为器身中心参考基准面，以 TOP 面作为箱底内侧基准参考面。主要的位置尺寸是通过油箱的长、宽、高按照标准化结构计算出来的。例如，箱盖内侧位置尺寸即为油箱高， 两个短轴箱壁内侧的位置尺寸由油箱长度确定，两个长轴箱壁内侧位置由油箱宽度确定。
3.自动装配系统的组成
在本论文中，我们通过提取变压器油箱的侧壁来说明自动装配过程的实现。
3.1三维建模及参数设定
由于产品已经系列化、标准化，在进行设计时，只有相关参数会发生变化，因此我们可以利用Creo建立装配体组成部件的参数化标准模型。我们在主模型的基础上，建立产品的装配基准坐标系，把它与一个Layout建立声明关系。其他的部件都以主模型的基准为装配基准。在Layout中，我们可以设置这些基准点的装配尺寸参数，通过改变Layout中参数的内容，来改变模型的装配关系。而对于各个零件，先建立零件的标准模型，然后声明到相应的Layout 页。在这些布局页中，设置独立零件的尺寸和形状参数。在这里，我们利用Creo的单一数据库和参数驱动功能，首先在Creo的工具→参数菜单中建立相应参数，然后在工具→关系中设置几何尺寸与参数以及各个参数之间的关系。为了实现产品的系列化操作，当对一些标准件进行操作时，我们在工具→程序菜单中，利用IF→END IF语句。根据零件的名称字符串，在一条选择语句中，对一部分相关尺寸参数进行赋值，从而间接地实现了族表的功能。在将相应零件和主模型声明到相应的Layout后，我们将零件（包括侧壁钢板，加强筋等）导入到装配文件中。在导入到装配体时，选择自动装配的设置，完成第一步工作。
3.2程序设计和参数提取
Pro/TOOLKIT是Creo自带的基于C语言的强大的二次开发工具。利用VC++6.0对Creo 进行二次开发，有同步和异步两种模式。从整体来看，他们各有特点。由于本文是开发基于数据库的 CAD 系统，一方面要实现产品的参数化设计，同时需要在 Creo 外部建立相应的数据管理系统，实现对产品零部件的管理，因此我们选用异步模式，将基于 Creo 的参数化二次开发子系统与数据库子系统结合起来。
3.3数据库连接与维护
由于 ACCESS 数据库的简单易用和使用的广泛性。在本论文中，我们采用 VC++6.0 对 ACCESS 数据库进行开发。ACCESS 数据库提供了与 VC++的多种接口。在此，我们选用 DAO 连接技术。首先要建立几个数据表，然后利用 DAO 技术完成数据表内容的打开、添加、删除、更新和查询等基本功能。采用 SQL 语句，搜索和查询对应的数据库及相应字段的内容。
在材料属性表中，我们存储好各种材料的属性（重点是密度），然后我们用前面举出的 TOOLKIT 函数提取模型的体积，经简单计算就能得到零件的质量。BOM 表的其他内容则是通过选取或输入数值获得。对于标准模型参数表，我们要利用行业标准，通过在界面选择零件的关键尺寸来控制所选模型的形状和参数。
4.标准件使用
标准件和国标件库建立企业标准件是指企业根据设计的产品经验总结出的在某一系列产品中具有一定标准性的零件或组配件，这些零件或装配件由于具有一定的标准性，因此在许多产品设计时得以应用。 也正是由于企业标准件的这个特点， 在三维设计前期应该将这些标准件的三维模型设计完成， 在具体产品设计时根据需求进行调用而不必再次绘制，这样提高了效率，减少了设计周期， 同时在一定程度上也避免了设计差错的产生。
國标件库主要包含一些国家标准件三维模型。这些模型使用 Creo绘制而成。 主要包括一些常用的紧固件，如垫圈、螺栓、螺杆、螺母、铆钉及销子等。国标件均是一些具有固定尺寸的零件， 在产品设计中可多次调用它们。
标准件推荐以族表形式进行建模。运用族表主要是考虑可扩展性，为以后新增相近的标准件时可以直接在之后添加实例，使得装配中的零件和子装配容易互换。 5.自动装配系统的实现和操作
根据异步开发的思路，首先在 VC++6.0 中，建立基于对话框的 MFC 的 AppWizard 应用程序，参照文献[1]的内容，设置 VC 的编辑环境并添加必要的头文件。在对话框上添加设计的控件，增加与控件相关联的变量。在界面设计上，如果设置的参数过多，会使工作人员在设计过程中对参数意义不甚了解，且容易造成参数输入的错误。因此，在参数输入的主界面上，我们只设置装配体的主要参数，其余则通过相关的 Layout 页进行修改。最后得到对话框资源。接着在确定按钮上添加响应函数，实现系统的全部功能。在这一步中，我们利用 TOOLKIT 的接口函数，提取出 Layout 模块设置的主要参数，然后打开 Creo 的装配模型，通过设置对应的参数值，更新显示出我们所需要的装配模型，从而实现了自动装配的过程。通过layout设计参数输入界面的参数设置，我们最后得到的总装模型图。
由于我们在开始的 VC 界面上只对一部分参数进行了设置，而组成装配体的零件尺寸也需要我们进行设置，在这里我们在与装配体建立声明关系的 Layout 界面中，通过增加设计参数的方法来控制相应零件的尺寸。它由4个页面组成，分别控制总装尺寸，加强筋尺寸，基准坐标系和运输部件的尺寸。我们可以双击尺寸符号，输入新的设计尺寸，然后更新装配件模型，则装配体及组成部件会按照我们设置的新尺寸进行再生。
在数据库处理方面，我们最关心的是对应模型的 BOM 表。利用前面讲过的函数，我们对数据表的相应字段进行参数的提取和设置。通过 TOOLKIT 提供的函数得到各模型的体积，然后通过提取材料属性表中所选零件的材料密度，经过简单的计算，就可以计算出零件的质量，其结果可用来指导报价等工作。通过我们的程序设计，最后得到的 BOM 表。这样我们就从整体上完成了对变压器油箱侧壁的自动装配系统的设计。实现了包括参数化建模，自动装配和数据库管理的流程。
6.模板化设计
模块化设计的定义模块化设计就是把一个较大的实体或复杂模块实体进行分解，对其进行并行、分支、同步建设的方法。
在建模过程中， 把狭义上的模块定义为一个或一组相关实体， 该实体或实体的集合隶属于某一个更高级别的实体或模块实体。对于油箱而言， 其模块划分基本可以分为箱盖模块、箱体模块两大部分，而箱体模块根据桶式油箱的结构特点，又可以分为四个箱壁模块、箱沿模块及箱底模块等。按照自顶向下的设计思想，首先设计出油箱的骨架模型， 在骨架模型中主要应描绘出油箱各个部分的接口以及装配关系， 其次考虑到虽然目前有大量的标准件可以使用， 但并非任何情况下都要使用标准件， 专用件的设计也是会存在的。 所以在骨架中， 对于一些零部件的三维模型特征还应以设计专用件的要求去做，只不过在具体装配某个部件时，能用标准件的建议还是尽量使用标准件， 这样可以大大减少出图量， 暂时无标准件可用时再将其设计成专用件。
7.结论
油箱是高压油浸式变压器的重要机械部件。如何提高整个油箱的设计周期和管理相关数据，在变压器的设计过程中占有重要地位。本文中，我们首先以 Creo 的标准模型为基础，构建了利用 Layout 技术控制的装配框架，然后利用 Creo 提供的二次开发工具 TOOLKIT，采用 VC++6.0 調用了 Layout 的相关参数完成了组件的自动装配。在此过程中，还采用 ACCESS 数据库对设计过程中的相关数据进行管理，从而实现了油箱的自动装配信息系统的设计。基于Creo的大型变压器油箱自动设计系统可以优化设计方案，提高设计效率，保证设计质量。
参考文献：
[1]谢毓城. 电力变压器手册[M]. 机械工业出版社， 2014（6）： 209-223.
[2]深圳荷马技术 徐国斌 Pro_ENGINEER Wildfire在企业的实施与应用（荷马技术）机械工业出版社
[3]二代龙震工作室.Pro/TOOLKIT wildfire 2.0 插件设计[M].北京：电子工业出版社，2005.
[4]郎锐.Visual C++数据库开发基础及实例解析[M].北京：机械工业出版社，2005. [3] 李世国.Pro/TOOLKIT 程序设计[M].北京：机械工业出版社，2003.