基于proe二次开发农业机械CAD系统的研究

2013-05-03 by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM 来源:仿真在线

0 前言

计算机绘图软件proe是美国PTC公司的优秀产品,它提供了集成产品的三维模型设计加工、分析及绘图等功能完整的CAD/CAE/CAM解决方案,虽然proe软件功能非常强大,通用性非常好,然而在具体的使用过程中不可能满足各种设计要求,特别是国外的CAD/CAE/CAM系统在设计标准、规范及标准库等方面同国内存在较大的差异。农业机械由于自身的特点和工作对象的复杂性,有些理论分析和综合计算过程复杂,计算量相当大,依靠人工计算很难完成,因此传统的农机理论分析很多是定性地说明问题,缺乏精确的计算和验证,相对复杂的结构分析和设计,往往借助于图解法和经验类比法,因此利用proe二次开发实现农机产品设计自动建模,是农机产品设计开发一项极其重要的工作。

1.几何特征的程序自动建模方法

1.1 proe自动化建模的特点

参数化 CAD/CAM应用软件主要用于标准化、系列化和通用化程度比较高的定型产品,进行这些产品设计采用的数学模型及产品的结构都是固定不变的,所不同的只是产品的结构尺寸有所差异。而结构尺寸的差异是由于相同数目类型的已知条件在不同规格的产品设计中取不同的值而造成的。将已知条件及其他随着产品规格而变化的基本参数用相应的变量代替,根据这些条件由相应的绘图生成软件,将产品设计出来,这样的参数化CAD/CAM应用软件具有效率高、可靠性高的优点,在此基础上基于proe的专用的CAD/CAM设计平台的二次开发设计效率十分明显。

在proe 系统中提供了多种各具特色的自动化建模方法,主要有特征描述、族表、用户特征定义等。

1.2 特征描述(Feature Discription)

proe的绘图方式是基于特征的,每个proe实体都有一个特征元素树(feature element tree),其中包括特征的属性、几何关系、基准、尺寸值等,在程序中对每个特征元素树的全部变量重新赋值一次,就可以产生一个新的特征。如果要用程序来实现这种建模方法,编程量过大且难以阅读,因此不是首选的建模方法。
1.3 族表(Family Tab)

族表是本质上相似的零件(装配、特征)集合,先手工定义好一个原始模型(generic part),然后根据可变性编辑族表项目,通过改变原始模型的尺寸(dimension)、参数(parameter)、特征(feature)与组件(component)等,由系统自动生成若干衍生零件(instance Part),这些零件都是独立存在的,不需要定义基准。

1.4用户定义特征(UDF)

用户定义特征同样需要先手工构建原始模型,系统将模型所包含的几何特征、参考基准、可变尺寸以及可变尺寸的记号(symbol)等信息存为一个*.gph的文件,在二次开发编程中我们可以通过改变gph文件中的可变尺寸,产生所需的衍生件。

与族表比较,UDF所需零件是实时生成的,而族表是一个组件库,因此UDF占用的存储间少,且可根据设计所需实时、直观地改变尺寸使产品得到优化,但族表在建立标准件库方面具有明显优势。用户定义特征与手工建模更为相似,在编程过程中更直观,更易于理解,编程相对族表较简单,因此也是我们进行开发最常用的建模方法。

2 基于Pro/Toolkit的二次开发基本过程

2.I Pro/Toolkit简介

Pro/Toolkit 是proe系统的客户化开发工具包,即应用程序接口,简称API,它提供了大量的C语言库函数,能够使外部应用程序安全有效地访问proe的数据库和应用程序,通过C语言编程及应用程序与proe的无缝集成,客户和第三方能够在枷/E系统中添加所需的功能。

2.2 Pro/Toolkit程序结构

2.2.1 源文件

源文件包括Pro/Toolkit C程序、菜单资源文件、信息资源文件、对话框资源文件等Pro/Toolkit C程序是典型的C语言程序结构,它由头文件包含部分、用户初始化函数部分和用户结束中断函数部分三个部分组成,Pro/Toolkit应用程序必须包括"Pr0Toolkit.h"头文件。用户初始化函数user-initialize()是用来初始化应用程序且创建图形窗口,包括对proe菜单的添加、修改、对话框的增添、窗口信息初始化等操作。User-terminate()是用户结束中断函数,用来结束Pro/Toolkit应用程序的执行。
基本结构如下:

//刀头文件包含
#include"ProToolkit.h"
/* 函数 :user-initialize*/
/* 功能 :用户初始化函数*/
Int user_initialize(int argc,char**argc)
{
return(0);
}
/* 函数:user_terminate()*/
/* 功能:用户初始化函数*/
Void user_terminate()
{
return ;
}

2.2.2 编译和连接文件

编译和连接文件是用来指定源文件如何进行编译和连接的文件,格式为makefile(*.mak),最终生成可执行文件或DL文件。因为makefile可用VC直接生成,所以没特殊要求一般不手动编写,只需在编写好C程序源文件后,利用VC6.0编程工具先将源文件所需要的头文件和库文件的路径添加进去,执行菜单命令Buildl RebuildAl,生成*.mak文件即可。

2.2.3 注册文件

注册文件是一个默认为protk.dat的文本文件,其作用就是要把Pro/Toolkit应用程序集成到proe系统中,告诉proe系统源文件的位置,得到系统的允许后执行源文件的指定操作。

基本语法格式如下:

name filename <应用程序名称>

startup dll <程序启动方式>

exec_file <directory>/filename.dll

<dll程序路径及名称 >

text-dir <directory>/text职<文本路径>

revision 24 <版本号>

end <结束标志>

2.3 Pro/Toolkit应用程序的调试与执行

通过前面的介绍已知一个基本的Pro/Toolkit应用程序二次开发包涵了*.C、*.mak、*.dat几个文件,对程序进行调试必须先打开proe,然后执行菜单命令utilitieslAuxiliary Applications,在Auxiliary Applicationc对话框中找到已编写好的注册文件,然后运行。这样调试的好处是可以在不关闭proe系统的前提下反复修改调试应用程序。如果程序调试成功则可以将注册文件改名为系统默认的protk.dat,并存放于proe的启动目录下,系统将自动注册并运行相应的应用程序。

3农业机械零部件的CAO参数化设计

农业机械零部件中复杂曲面较多,如犁体曲面、旋耕机旋刀、水泵叶轮、螺旋输送器等,这些零部件的设计采用传统手工方法和二维CAD设计软件,很难满足精度要求,而proe 的三维参数化设计理念,在这方面具有强大的优势,设计出来的零部件更为直观、精确,并可直接指导CAPP和CAM进行数控加工和模具制造。

我们可以利用上述的阮/E自动建模技术,建立参数化的农业机械CAD模型,利用Pro/Toolkit二次开发工具将所设计的农机零部件模型无缝集成于proe系统之中,通过参数控制实时、互动地设计出所需的农机产品,利用Pro/Toolkit二次开发工具,我们可以做以下几个重要的工作:

(1) 开发各种类型的农机具设计引导模块;

(2) 开发全部农业机械标准件和通用件库、常用农机零件库、动力机械参数库;

(3) 开发农机企业的自带标准件和常用件参数化图库;

(4) 开发CAD/CAE/CAPP/CAM集成系统,并实现辅助计算、校核、动态仿真等功能。

4结论

(1) 引人proe系统的几何特征的程序自动建模概念,以此建立机械产品的统一模型数据库、特征库,大幅度提高机械产品设计的效率和准确性。

(2) 运用Pro/Toolkit二次开发工具,较容易地实现程序化、动态自动特征建模,并且将设计的参数化模型无缝集成于proe系统,为CAD/CAE/CAM系统的集成打下良好的基础。

(3) 采用三维参数化建模技术,建立通用的农机产品设计模型库,将大大提高农机产品设计效率,优化设计性能,缩短设计周期。
来源:万方数据作者:唐义平

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