基于proe二次開發(fā)農(nóng)業(yè)機(jī)械CAD系統(tǒng)的研究

2013-05-03 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

0 前言

計(jì)算機(jī)繪圖軟件proe是美國PTC公司的優(yōu)秀產(chǎn)品,它提供了集成產(chǎn)品的三維模型設(shè)計(jì)加工、分析及繪圖等功能完整的CAD/CAE/CAM解決方案,雖然proe軟件功能非常強(qiáng)大,通用性非常好,然而在具體的使用過程中不可能滿足各種設(shè)計(jì)要求,特別是國外的CAD/CAE/CAM系統(tǒng)在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)庫等方面同國內(nèi)存在較大的差異。農(nóng)業(yè)機(jī)械由于自身的特點(diǎn)和工作對象的復(fù)雜性,有些理論分析和綜合計(jì)算過程復(fù)雜,計(jì)算量相當(dāng)大,依靠人工計(jì)算很難完成,因此傳統(tǒng)的農(nóng)機(jī)理論分析很多是定性地說明問題,缺乏精確的計(jì)算和驗(yàn)證,相對復(fù)雜的結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì),往往借助于圖解法和經(jīng)驗(yàn)類比法,因此利用proe二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)自動(dòng)建模,是農(nóng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)一項(xiàng)極其重要的工作。

1.幾何特征的程序自動(dòng)建模方法

1.1 proe自動(dòng)化建模的特點(diǎn)

參數(shù)化 CAD/CAM應(yīng)用軟件主要用于標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化程度比較高的定型產(chǎn)品,進(jìn)行這些產(chǎn)品設(shè)計(jì)采用的數(shù)學(xué)模型及產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)都是固定不變的,所不同的只是產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)尺寸有所差異。而結(jié)構(gòu)尺寸的差異是由于相同數(shù)目類型的已知條件在不同規(guī)格的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中取不同的值而造成的。將已知條件及其他隨著產(chǎn)品規(guī)格而變化的基本參數(shù)用相應(yīng)的變量代替,根據(jù)這些條件由相應(yīng)的繪圖生成軟件,將產(chǎn)品設(shè)計(jì)出來,這樣的參數(shù)化CAD/CAM應(yīng)用軟件具有效率高、可靠性高的優(yōu)點(diǎn),在此基礎(chǔ)上基于proe的專用的CAD/CAM設(shè)計(jì)平臺的二次開發(fā)設(shè)計(jì)效率十分明顯。

在proe 系統(tǒng)中提供了多種各具特色的自動(dòng)化建模方法,主要有特征描述、族表、用戶特征定義等。

1.2 特征描述(Feature Discription)

proe的繪圖方式是基于特征的,每個(gè)proe實(shí)體都有一個(gè)特征元素樹(feature element tree),其中包括特征的屬性、幾何關(guān)系、基準(zhǔn)、尺寸值等,在程序中對每個(gè)特征元素樹的全部變量重新賦值一次,就可以產(chǎn)生一個(gè)新的特征。如果要用程序來實(shí)現(xiàn)這種建模方法,編程量過大且難以閱讀,因此不是首選的建模方法。
1.3 族表(Family Tab)

族表是本質(zhì)上相似的零件(裝配、特征)集合,先手工定義好一個(gè)原始模型(generic part),然后根據(jù)可變性編輯族表項(xiàng)目,通過改變原始模型的尺寸(dimension)、參數(shù)(parameter)、特征(feature)與組件(component)等,由系統(tǒng)自動(dòng)生成若干衍生零件(instance Part),這些零件都是獨(dú)立存在的,不需要定義基準(zhǔn)。

1.4用戶定義特征(UDF)

用戶定義特征同樣需要先手工構(gòu)建原始模型,系統(tǒng)將模型所包含的幾何特征、參考基準(zhǔn)、可變尺寸以及可變尺寸的記號(symbol)等信息存為一個(gè)*.gph的文件,在二次開發(fā)編程中我們可以通過改變gph文件中的可變尺寸,產(chǎn)生所需的衍生件。

與族表比較,UDF所需零件是實(shí)時(shí)生成的,而族表是一個(gè)組件庫,因此UDF占用的存儲間少,且可根據(jù)設(shè)計(jì)所需實(shí)時(shí)、直觀地改變尺寸使產(chǎn)品得到優(yōu)化,但族表在建立標(biāo)準(zhǔn)件庫方面具有明顯優(yōu)勢。用戶定義特征與手工建模更為相似,在編程過程中更直觀,更易于理解,編程相對族表較簡單,因此也是我們進(jìn)行開發(fā)最常用的建模方法。

2 基于Pro/Toolkit的二次開發(fā)基本過程

2.I Pro/Toolkit簡介

Pro/Toolkit 是proe系統(tǒng)的客戶化開發(fā)工具包,即應(yīng)用程序接口,簡稱API,它提供了大量的C語言庫函數(shù),能夠使外部應(yīng)用程序安全有效地訪問proe的數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用程序,通過C語言編程及應(yīng)用程序與proe的無縫集成,客戶和第三方能夠在枷/E系統(tǒng)中添加所需的功能。

2.2 Pro/Toolkit程序結(jié)構(gòu)

2.2.1 源文件

源文件包括Pro/Toolkit C程序、菜單資源文件、信息資源文件、對話框資源文件等Pro/Toolkit C程序是典型的C語言程序結(jié)構(gòu),它由頭文件包含部分、用戶初始化函數(shù)部分和用戶結(jié)束中斷函數(shù)部分三個(gè)部分組成,Pro/Toolkit應(yīng)用程序必須包括"Pr0Toolkit.h"頭文件。用戶初始化函數(shù)user-initialize()是用來初始化應(yīng)用程序且創(chuàng)建圖形窗口,包括對proe菜單的添加、修改、對話框的增添、窗口信息初始化等操作。User-terminate()是用戶結(jié)束中斷函數(shù),用來結(jié)束Pro/Toolkit應(yīng)用程序的執(zhí)行。
基本結(jié)構(gòu)如下:

//刀頭文件包含
#include"ProToolkit.h"
/* 函數(shù) :user-initialize*/
/* 功能 :用戶初始化函數(shù)*/
Int user_initialize(int argc,char**argc)
{
return(0);
}
/* 函數(shù):user_terminate()*/
/* 功能:用戶初始化函數(shù)*/
Void user_terminate()
{
return ;
}

2.2.2 編譯和連接文件

編譯和連接文件是用來指定源文件如何進(jìn)行編譯和連接的文件,格式為makefile(*.mak),最終生成可執(zhí)行文件或DL文件。因?yàn)閙akefile可用VC直接生成,所以沒特殊要求一般不手動(dòng)編寫,只需在編寫好C程序源文件后,利用VC6.0編程工具先將源文件所需要的頭文件和庫文件的路徑添加進(jìn)去,執(zhí)行菜單命令Buildl RebuildAl,生成*.mak文件即可。

2.2.3 注冊文件

注冊文件是一個(gè)默認(rèn)為protk.dat的文本文件,其作用就是要把Pro/Toolkit應(yīng)用程序集成到proe系統(tǒng)中,告訴proe系統(tǒng)源文件的位置,得到系統(tǒng)的允許后執(zhí)行源文件的指定操作。

基本語法格式如下:

name filename <應(yīng)用程序名稱>

startup dll <程序啟動(dòng)方式>

exec_file <directory>/filename.dll

<dll程序路徑及名稱 >

text-dir <directory>/text職<文本路徑>

revision 24 <版本號>

end <結(jié)束標(biāo)志>

2.3 Pro/Toolkit應(yīng)用程序的調(diào)試與執(zhí)行

通過前面的介紹已知一個(gè)基本的Pro/Toolkit應(yīng)用程序二次開發(fā)包涵了*.C、*.mak、*.dat幾個(gè)文件,對程序進(jìn)行調(diào)試必須先打開proe,然后執(zhí)行菜單命令utilitieslAuxiliary Applications,在Auxiliary Applicationc對話框中找到已編寫好的注冊文件,然后運(yùn)行。這樣調(diào)試的好處是可以在不關(guān)閉proe系統(tǒng)的前提下反復(fù)修改調(diào)試應(yīng)用程序。如果程序調(diào)試成功則可以將注冊文件改名為系統(tǒng)默認(rèn)的protk.dat,并存放于proe的啟動(dòng)目錄下,系統(tǒng)將自動(dòng)注冊并運(yùn)行相應(yīng)的應(yīng)用程序。

3農(nóng)業(yè)機(jī)械零部件的CAO參數(shù)化設(shè)計(jì)

農(nóng)業(yè)機(jī)械零部件中復(fù)雜曲面較多,如犁體曲面、旋耕機(jī)旋刀、水泵葉輪、螺旋輸送器等,這些零部件的設(shè)計(jì)采用傳統(tǒng)手工方法和二維CAD設(shè)計(jì)軟件,很難滿足精度要求,而proe 的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)理念,在這方面具有強(qiáng)大的優(yōu)勢,設(shè)計(jì)出來的零部件更為直觀、精確,并可直接指導(dǎo)CAPP和CAM進(jìn)行數(shù)控加工和模具制造。

我們可以利用上述的阮/E自動(dòng)建模技術(shù),建立參數(shù)化的農(nóng)業(yè)機(jī)械CAD模型,利用Pro/Toolkit二次開發(fā)工具將所設(shè)計(jì)的農(nóng)機(jī)零部件模型無縫集成于proe系統(tǒng)之中,通過參數(shù)控制實(shí)時(shí)、互動(dòng)地設(shè)計(jì)出所需的農(nóng)機(jī)產(chǎn)品,利用Pro/Toolkit二次開發(fā)工具,我們可以做以下幾個(gè)重要的工作:

(1) 開發(fā)各種類型的農(nóng)機(jī)具設(shè)計(jì)引導(dǎo)模塊;

(2) 開發(fā)全部農(nóng)業(yè)機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)件和通用件庫、常用農(nóng)機(jī)零件庫、動(dòng)力機(jī)械參數(shù)庫;

(3) 開發(fā)農(nóng)機(jī)企業(yè)的自帶標(biāo)準(zhǔn)件和常用件參數(shù)化圖庫;

(4) 開發(fā)CAD/CAE/CAPP/CAM集成系統(tǒng),并實(shí)現(xiàn)輔助計(jì)算、校核、動(dòng)態(tài)仿真等功能。

4結(jié)論

(1) 引人proe系統(tǒng)的幾何特征的程序自動(dòng)建模概念,以此建立機(jī)械產(chǎn)品的統(tǒng)一模型數(shù)據(jù)庫、特征庫,大幅度提高機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效率和準(zhǔn)確性。

(2) 運(yùn)用Pro/Toolkit二次開發(fā)工具,較容易地實(shí)現(xiàn)程序化、動(dòng)態(tài)自動(dòng)特征建模,并且將設(shè)計(jì)的參數(shù)化模型無縫集成于proe系統(tǒng),為CAD/CAE/CAM系統(tǒng)的集成打下良好的基礎(chǔ)。

(3) 采用三維參數(shù)化建模技術(shù),建立通用的農(nóng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型庫,將大大提高農(nóng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率,優(yōu)化設(shè)計(jì)性能,縮短設(shè)計(jì)周期。
來源:萬方數(shù)據(jù) 作者:唐義平

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