基于Pro／E二次开发的液压推杆参数化设计.pdf

第 3期 总第 1 6 0 期 2 0 1 0年 6月 机 械 工 程 与 自 动 化 ME CHANI CAL ENGI NEERI NG AUTOM AT1 0N No．3 J u n ． 文章 编 号 1 6 7 2 6 4 1 3 2 0 1 0 0 3 0 0 5 6 0 3 基于 P r o ／ E二次开发的液压推杆参数化设计 康文利 ，周学辉 华北 电力大学 ，河北保定0 7 1 0 0 3 摘要 阐述 了参数化设计 的概念和方法，并在 P r o ／ E开发平 台上 ，利用 VC 6 ． 0和 P r o ／ To o l k i t工具包进行 二次开发。实践证明，采用参数化设计 的方法对液压 推杆进行建模 ，缩短 了研发周期 ，提高 了设计效率。 关键 词P r o ／ E；液压推杆 ；参数化设计；二次开发 中图分类号 T D3 3 5 ． 4 TP 3 9 1 ． 7 文献标识码 A 0 引言 煤矿采煤工作面主要设备之一的液压支架 ，以高 压液体为动力 ，由顶梁、插板、尾梁、推杆、 底座、前 伸梁以及立柱、插板油缸等金属构件和若干液压元件 组成 。这些零部件大致分为两类 一类是组装件，要 先设计各零件 ，然后再按照装配关系定义约束或连接 关系进行组装 ；另一类是组焊件 ，各部分之间焊接而 成 ，无相对位置移动。伴随着 c AD／ C AM／ c AE技术 的广泛应用， 液压支架的设计大部分通过计算机完成， 先根据煤矿的地质环境确定液压支架的工作阻力 ，然 后根据工作阻力在三维 C AD软件 中修改已经成型的 液压支架的参数 ，实现快速参数化设计 。 在液压支架装置设计中，推杆类组焊件零件的重 复率相当高，且 目前已经基本做到了产 品定型，成为 一 种系列化 、规格化的产品，其外形尺寸和结构形式 基本 一致 ， 不 会有 太 大的 变化 ，所 以在产 品 的设计 和 开发中，建立相应 的标准件和通用件库 ，实现液压推 杆参数化设计就显得尤为重要。 1 参数化 设计 参数化设计 P a r a me t r i c D e s i g n 是一种使用重要 的几何参数快速构造和修改几何模型的造型方法。产 品开发时 ，零件模型建立的速度决定着整个产品的开 发效率。开发初期 ， 零件形状和尺寸有一定 的模糊性 ， 只有在 装配 检验 、性能分 析 和数控 加工 编程 之后才 能 确定。 参数化设计方法就是将模型中的定量变量化 ， 通 过对变量化参数赋值 ，改变零件模型大小和形状 。基 于三维 C AD软件的参数化设计 ，其实质就是在不同 的几何元素或特征之间建立各种尺寸关联或几何约束 关 系 ，更 好地表 达设 计意 图 ，对 模 型的修 改更加 柔性 化 。参数 化设计 的基 本流 程见 图 1 。 本文对液压推杆进行结构分析后 ，根据如图 2所 示的二维图形尺寸， 在 P r o ／ E中完成了推杆的三维建 模。 通过尺寸驱动实现了模型的尺寸参数相互关联， 利 用 VC 6 ． 0和 P r o ／ T o o l k i t 进行 二次 开发 ， 实 现 了液 压推杆的快速参数化设计。 选 择类型 读取模型参数 输入基 本参 数 修改模型 参数 参数处 理计 算 参数化基准模型 参 数化程 序 R a t c h e t ． d l 1 模 型输 出 图 1 参数 化设计 的基本流程 图 2 液压推杆二维图 2 液 压推 杆参数 化 设计 二次 开发 P r o ／ E是一种典型的特征造型和参数建模 C AD ／ C AE ／ C AM 软件 ，提供了多种二次开发工具 ，常用 的 有 族表 F a mi l y T a b l e 、 用户定义特征 UD F 、 P r o ／ 收稿 E l 期 2 0 0 9 0 9 2 4 ；修回 日期 2 0 1 o O l 一 2 3 作者简介 康文利 1 9 6 1 一 ， 女 ， 河北保定人 ， 副教授 ， 硕士 ， 主要从事机械工程及 自动化领域 的教学 、 科研和学科建设工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 0年第 3期 康 文利，等 基于 P r o ／ E二 次开发的液压推杆参数化设 计 5 7 P r o g r a m、 J l i n k 、 P r o ／ To o l k i t 。 P r o ／ T o o l k i t 是 P r o ／ E 软件 自带 的基于 C语言编程 的用户化工具箱 ， 它提供 给 用 户 一 系 列 应 用 程 序 接口 Ap p l i c a t i o n P r o g r a mmi n g I n t e r f a c e ， AP I 。用 户 可 以利 用 这 些 接 口调用 大 量底 层 C语 言 函数 来 直 接 访 问 P r o ／ E的 数 据库及内部应用程序 ，进行二次开发 ，扩展修改一些 功能， 实现无缝集成。 P r o ／ To o l k i t 使用面向对象的风 格，能借助第三方编译环境进行调试 。 在 VC 6 ． 0的 开发环境 中，设计一个友好的用户界面，实现设计参 数的选择或者输入 ，并建立数据 管理库 ，然后调用作 为 图形 浏 览 工 具 的 P r o ／ E，在 P r o ／ E 中 执 行 P r o ／ T o o l k i t 应用程序，实现液压推杆的参数化建模 。 P r o ／ To o l k i t的典型开发结构如图 3 所示。 三维C A D 平台 P r o ／ E 图形接 口A P I P r o ／ T o o l k i t 皿J J j 图形显示 图 3 Pr o ／ To o l k i t的 典 型 开 发 结 构 在 P r o ／ E环 境 下 创 建 液 压 推 杆 的三 维 实 体 模 型 库 ， 模型的尺寸参数相互关联 ； 然后利用 VC 创建人 机交互 界面，用于输人模 型基本设 计参数 ，并 通过 P r o ／ To o l k i t的底层 函数将 其传送 到 P r o ／ E模 型 中； 编写 P r o ／ T o o l k i t 的底层 函数创建嵌套 于 P r o ／ E的用 户 菜 单 ，利 用 VC 和 P r o ／ T o o l k i t二 次 开 发 工 具 生 成 ． d a t 可执行 文 件 ，从而 实现 构件 模 型与 用户 界 面 的 无缝集成 。当用户输入模型的基本参数后 自动生成新 的模 型 。 2 ． 1 推 杆 三 维建模 在 P r o ／ E零 件模 块下建 立的推杆三维模 型见图 4 ， 它是通过控制实体参数实现的。 其参数一般分为两 种一种是驱动参数 ，用来控制三维模型的形状尺寸 和拓扑关系，与其他参数无关 ；另一种是与其他参数 相关的非驱动参数。利用 P r o ／ T o o l k i t 程序进行参数 化设计采用驱动参数方式驱动三维模型的再生。 2 ． 2 推杆 参数 化设 置 参 数化 也 叫变量 化 ，是指 特 征之 间具 有 一定 的关 联关系。这种关系可通过一定 的参数 既可以是变量 ， 也可以是关系式 来表示 。 当外部变量发生改变时 ， 受 其 影 响的参 数也 会 自动地 发 生相 应变 化 。这 就决 定 了 由这 些参数 定义 的特 征 以及 相关 特征 模 型也 要发 生相 应 变化 ，而不需要一一修改或重新绘制。参数化设计 实际上是通过尺寸驱动来实现 的。所谓尺寸驱动就是 以尺寸来决定形状 ，一个模型是 由一组具有一定关联 关系的尺寸进行定义。P r o ／ E中定义的参数包括几何 形状参数和定位尺寸参数两种 ，见图 5 。 图 4 推杆 三维图 毫 I 堍缝 - l 强； 一 纛 l 甍 | |屯 。 擎 x 氅 擎 、 墓_ j l牛 t{f 0 释 般 糍 l l ∞ 娃1 ” 镐 l 强 。 ■ 。 。 1∞} ■ ，a _ l 醚 璐 蠲 班 图 5推杆参数化 完成推杆三维参数化驱动后 ， 只要改变推杆长度 、 宽度和厚度中任一尺寸 ， 其他尺寸也会随着一起变化 。 2 ． 3人机 交互界 面设 计 交互界面设计也就是菜单和 UI 对话框设计。 2 ． 3 ． 1 菜 单设 计 1 编写推杆菜单信息文件 首先新建一个 t x t 文 本 ，重命名为 me n u s ms g ． t x t ，在文本中编写代码 。 2 编写液压支架菜单文件 首先新建一个文本 文 件，将 其重 命 名为 t u i g a n ． C 注意 扩 展名 必 须 改 为 ． c 。 3 编译程序 在 Vc 6 ． 0中对 t u i g a n ． c 程序进 行编译生成可执行的推杆菜单条菜单及下拉菜单源程 序 。 4 编写推杆菜单注册文件新建一个 t x t 文档 ， 重 名为 p r o t k ． d a t ，编写 P r o ／ E的 注册代 码 。 5 推杆菜单注册文件在 P r o ／ E中的注册运行如 图 6 、 图 7所 示 。 图 6 推杆菜 单注册运行 一 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 8 机 械 工 程 与 自 动 化 2 0 1 0年第 3 期 2 ． 3 ． 2 UI 对话 框设 计 对话框是 P r o ／ E提供 的用 于输入数据和信息的 人机交互界面。可以先按设计布局编写对话框资源文 件，保存在 t e s t d i r ＼ r e s o u r c e ＼ 目录下，然后编写相应 的控制程序 。 1 编写对话框资源文件对话框资源文件是一 个文本文件 ，用来描述对话框 的整体结构和各种控件 的相关信息 。如图 8 所示。 图 7 液压推杆菜单 图 8对 话 框 布 局 2 编写源 程序 在 P r o ／ T o o l k i t 应 用程 序 的 C语 言源程序中实现对话框的创建。 依次完成下列操作 ① 读取对话框资源文件 ，以便将对话框调入内存 ；②为 对话框各控件制定行为函数 ； ⑧显示并激活对话框 ， 接 受用 户交换 ；④ 释放对 话框 所 占内存 。 3 编 译程序 用 V C 打开上 面 的 C程 序 ，最后 生成 可执行 文件 t u i g a n ． e x e 。 4 编 写 注 册 文 件 并 运 行 编 写 注 册 文 件 p r o t k ． d a t 。二 次开发 效果 如 图 9所示 。 3结束 语 本 文 将 VC 6 ． 0和 P r o ／ To o l k i t 二 次 开发 工 具 软件相结合， 开发了一个液压推杆的参数化设计平台， 以减少设计更改量 ， 缩短开发周期， 降低研发成本 ， 可 完全取消使用实物模型试验，降低 了重复性工作 ，实 现了产品数据继承最大化 ，极大地提高了产品的研发 效率，实现了较大的经济效益。 图 9 二次开发效果 图 参 考 文 献 [ 1 ] 李 世国． P r o ／ T o o l k i t 程序设计 [ M] ． 北京 机械工业 出版 社 ， 2 0 0 3 ． 张继 春． P r o ／ E n g i n e e r二次 开发实 用教 程 E M] ． 北 京 北 京 大学出版 社， 2 0 0 3 ． 吴立 军 ， 陈波． P r o ／ E n g i n e e r 二次 开发 技术 基础 [ M] ． 北 京 电子工业出版社 ， 2 0 0 6 ． 王洪珍 ， 侯友夫 ， 张阳， 等． P r o ／ E二 次开发技术在 架空乘 人装置参 数 化建模 的研 究[ J ] ． 煤矿 机械 ， 2 0 0 6 ， 2 7 1 0 1 l1 11 3 ． 贺海 涛． 浅谈 我国液压支架 制造企 业与 国外 同行企业 间 的差距 [ J ] ． 科技情报开发与经济 ， 2 0 0 8 ， 1 8 3 6 1 2 9 1 3 1 ． 杨 振 复， 罗 恩波． 放 顶煤 开采 技 术 与 放 顶 煤 液 压 支 架 [ M] ． 北京 煤炭工业 出版社 ， 1 9 9 5 ． 朱诗顺． 液压 支架与材 料的优 化设 计 [ M] ． 北 京 煤 炭工 业 出版社 ， 1 9 9 6 ． 王 国彪． 液 压支 架优 化设 计 与计算 机 模拟 分 析[ M] ． 北 京 机 械工业 出版社 ， 1 9 9 4 ． Pa r a m e t r i c De s i g n o f H y dr a u l i c Pu t t e r Ba s e d o n F u r t h e r De v e l o p me n t o f P r o ／ E KANG W e l l I j ，ZHoU Xu e h ui No r t h Ch i n a El e c t r i c Po we r Un i v e r s it y， Ba o di n g 0 7 1 0 03 ， Chi n a Ab s t r a c t I n t h i s p a p e r ， t h e me t h o d a n d t h e c o n c e p t o f t h e p a r a me t r i c d e s i g n a r e d e s c r i b e d ． F u r t h e r mo r e ， b a s e d o n f u r t h e r d e v e l o p me n t o f P r o ／ E，t h e p a r a me t r i c d e s i g n o f h y d r a u l i c p u t t e r i s i n t r o d u c e d b y u s i n g t h e VC6 ． 0 a n d t h e Pr o ／ To o l k i t s a d d l e b a g ． Pr a c t i c e s h o ws t h a t t h i s d e s i g n me t h o d c a n s h o r t e n t h e d e v e l o p me n t c y c l e a n d i m p r o v e t h e d e s i g n e f f i c i e n c y ． Ke y w o r d s P r o ／ E；h y d r a ul i c p u t t e r；p a r a me t r i c d e s i g n； f u r t h e r d e v e l o p me n t ] ] ] ] ] 【竺J 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m