基于Pro／Toolkit二次开发机床零件参数化变形研究与实现.pdf

2 0 1 4年 1 1 月 第 4 2卷 第2 2期 机床与液压 MACHI NE T OOL ＆ HYDRAULI CS NO V ． 2 01 4 V0 1 ． 4 2 NO ． 2 2 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 4 ． 2 2 ． 0 0 1 基于 P r o ／ T o o l k i t 二次开发机床零件参数化变形研究与实现 史晓航 ，牛秦洲 桂林理工大学信息科学与工程学院 ，广西桂林 5 4 1 0 0 4 摘要针对使用 P r 0 ／ E 4 ． 0软件 自身创建机床零件模型效率不高、模型重复利用率低、不能智能查错等问题，介绍了 在 P r o ／ E 4 ． 0环境下，采用 P r o／ T o o l k i t 二次开发技术和参数化设计机床零件的方法，同时加入了智能检查 ，使其能够规避 错误。并利用 MF C编程予以实现，具有一定的实际意义。 关键词P r o ／ T o o l k i t 二次开发；机床零件； 参数化设计 ； MF C编程 中图分类号 T H 1 2 8 文献标 识码 A 文章编号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 4 2 2 0 0 1 4 Re s e a r c h a n d I mp l e me n t a t i o n o f Pa r a me t r i c De f o r ma t i o n o f M a c hi ne Pa r t s Ba s e d o n Pr o ／To o l k i t S e c o n d De v e l o p me nt S HI Xi a o h a n g ，NI U Qi n z h o u C o l l e g e o f I n f o r ma t i o n S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g ，G u i l i n U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， G u i l i n Gu a n g x i 5 4 1 0 0 4，C h i n a Ab s t r a c t Ai mi n g a t t h e p r o b l e ms o f t h e l o w e f f i c i e n c y u s i n g P r o ／ E 4 ． 0 s o f t wa r e t o c r e a t e ma c h i n e p a r t s mo d e l s ， l o w r e u s e r a t e o f mo d e l s ， c a n n o t fi n d e r r o r i n t e l l i g e n t l y，P r o ／ T o o l k i t s e c o n d d e v e l o p me n t t e c h n o l o g y a n d p a r a me t ric d e s i g n me t h o d w e r e u s e d t o d e s i g n ma c h i n e p a r t s mo d e l s u n d e r P r o ／ E 4 ． 0 ．At t h e s a me t i me ，i n t e l l i g e n t i n s p e c t i o n wa s a d d e d i n t o t h e s y s t e m． I t w a s r e a l i z e d b y n s i n g MF C p r o g r a mmi n g a n d i t h a d p r a c t i c a l s i g n i fi c a n c e ． Ke y wo r d sP r o ／ T o o l k i t s e c o n d d e v e l o p me n t ；Ma c h i n e p a r t s ；P a r a me t r i c d e s i g n；MF C p r o g r a mmi n g 近些年来随着计算机辅助技术的发展 ，计算机已 经参与到社会生产的方方面面，极大地提高了生产效 率、缩减了生产周期、节约了生产成本。在机械设计 领域出现 了一批优秀的辅 助制 图软件，例 如 S o l i d Wo r k s 、A u t o C A D、P r o ／ E等。与传统纸质制 图相比， 这些软件建立模型迅速 ，便于修改 ，能够生成三维模 型实体 ，减轻了设计者的工作量。但是由于软件的专 业性很强 ，所 以非专业人员使用仍有 困难 ，并且对 于 系列模型的设计 ，需要做大量重复的工作 ，模型的重 复利用率很低，所以需要在原有软件上进行二次开 发 ，提供更合理的界面、更智能的检查和约束 。文中 是基 于 P r o ／ E软件的插件开发 ，为用户提供友好 的交 互界 面 ，运 用参数 化设计 方法 ，简化了用户使 用的难 度 ，加快了参数化机床设计的进程，并在其中加入智 能的尺寸提示，减少了设计者的出错率。 1 基于 P r o ／ T o o l k i t 的 P r o ／ E N G I N E E R二次开发技 术 P r o ／ T o o l k i t 是 P r o ／ E软件功能强大的二次开发工 具 ，也称 为应用程序接 口。它封装 了许多 针对 P r o ／ E 底层资源调用的库函数与头文件，能够使外部应用程 序安全有效地访问 P r o ／ E的数据库和应用程序 ，通过 c语言编程及应用程序与 P r o ／ E的无缝集成 ，客户和 第三方能够在 P r o ／ E系统 中添加所需的功能。 P r o ／ E为应用程序提供两种工作模式 同步模式 S y n c h r o n o u s M o d e 和 异 步 模 式 A s y n c h r o n o u s Mo d e ，由于后者使用复杂所以很少使用。同步模式 又分 为多进 程模 式 S p a w n 和动态链 接库 模式 D L L 。动态链接库是将 P r o ／ T o o l k i t 应用程序集成到 P r o ／ E中的标 准方 法。在该 模式 下 ，P r o ／ T o o l k i t 应用 程序和 P r o ／ E的信息交换是通过直接 函数调用来实现 的。使用 P r o ／ T o o l k i t 开发应用程序包含 3个基本步 骤 编写源文件 包括资源文件和程序源件 ，生成 可执行文件 ，可执行文件在 P r o ／ E中注册并运行 。 2机床参数化设计 系统 2 ． 1 机 床整 体 零件设 计模 块 划分 为了便于描述机床零件的变形 ，见图 1 ，首先将 整个机床划分为 四大部件 ，分别是床身、横梁 、立 柱、工作台，这四部分是构成机床的基础部件。对于 这些模块 ，首先通 过实地 机床 厂调查 ，并依据机械专 业同学的建 议以及 经验 ，提取 每个部件 的主要参数 以 及经常修改的详细参数 ；然后依据每个部件 的不 同特 性，设计出合理友好的交互界面，并在后台对输人参 收稿 E l 期 2 0 1 31 01 8 基金项 目国家 自然基金资助项 目 5 1 3 6 5 0 1 0 作者简介史晓航 1 9 8 9 一 ，男，硕士研究生，研究方向为制造业信息化。E ma i l t e a _ p h o e n i x 1 6 3 ． c o m。 2 机床与液压 第 4 2卷 数进行智能检查，使得变换后的模型符合实际的生产 通过这三道防线相互结合能够达到基本规避可能出现 需要 。 的所有差错 的效果 。 参 数 化 变 形 系 统 床身的参数化变形 工作台的参数化变形 立 柱 的参数 化 变形 横粱的参数化变形 导入基本实例 模型初次变换 二二[ 模型 的详 细变 换 二]二 i 台检 查模 型约 j 保存变换后的模型 图 1 系统的框架图 对于系统划分的单个部件，软件采取了基于已有 案例、先整体后详细方式 ，最终检查、生成、保存所 需的模型。将每部分零件的主要参数提取出来，作为 初次变形的参数，在提示框里会出现要变换的参数范 围的提示信息。在初次变换的基础之上，可以进行二 次变换，即对应于每个部件的详细参数的修改，作者 采取了具有约束关系的参数放置到单个页面、分页参 数化修 改 的做 法 。为 了 防止最 终参 数 冲 突 ，在点 击 “ 应用”按键后 ，会在后台进行整体参数检查 ，若发 现参数赋值冲突，则会进行参数错误提示并且刷新页 面 ，进行重新 赋值 。 2 ． 2 床身参数 变化的设计原理 床身是机床的主体，机床大部分部件都安装在床 身上。床身是箱体结构 ，一般选用优质灰铸铁铸成， 结构坚固、刚性好、强度高；同时由于机床精度的要 求，床身的制造还必须经过精密的金属切削加工和时 效处理。正是 由于床身对于整个机床的重要性，所以 对于床身模型的变换 ，作者采取推荐 、提示 、检查 三 重方式保证变换的合理性和正确性。如图2 所示，首 先提取具有代表性的龙门系列机床型号，并且依据机 床系列型号给出默认值 ，这样就省去了用户查表赋初 值的时间。当然 ，用户也可以在根据自身的要求在此 基础上进行床身的初次变化。系统选取机床的长宽高 作为主要的变换参数 ，符合设计的一般规律。并且在 提示框 里还会 出现尺寸 的提示 ，避免 由于疏忽大意或 缺乏经验而出现错误的赋值 ，在对话框中还配标有当 前尺寸 的图片 ，给用户 清 晰直观 的 效果 。点击 确定 后 ，就会 根据 输 入 的参 数 ，进 行模 型 的再 生 ，完成 后 ，进入选择菜单，可以返回上级界面，重新对主要 参数进行调整 ，或者保存当前模型，抑或进行详细参 数的修改。软件应用了表单的形式对床身的详细参数 进行调整，并且依旧采用 了图片和提示相结合的方 式，减少了出错率 ，提高了开发的精准度，并且在点 击 “ 应用”后会在后台进行参数检查 ，如果出现错 误就会 给出参数错误提示并且刷新页面。可以说系统 图2 机床参数化变换系统提供的 “ 三重保障”图 2 ． 3 横梁参数 变化的设计原理 横梁可沿床身顶部导轨移动。它们的主要作用是 支持安装铣刀的长刀轴外端 ，横梁可以调整伸出长 度 ，以适应各种不同长度的铣刀刀轴 。横梁背部成拱 形 ，有足够 的 刚度 ，挂架 上有 与 主轴 同轴 线 的支持 孔 ，保证支持端与主轴同心 ，避 免刀轴安装后 引起扭 曲。对于横梁的变形系统 ，提取 了横梁 的长宽和立柱 接触面等参数作为横梁模型的初次变形 ，在初次变形 后还可以对凸台的长宽、导轨面宽、导轨外侧间距等 详细参数进行二次调整。同样通过给出提示、列出推 荐值、最终检查层层递进的方式来确保参数变形的准 确无误。系统提供的默认可选横梁型号见表 1 。 表 1 系统提供的默认可选横梁型号 2 ． 4工作 台参数变化的设计原理 工作台是机床的根基，决定了机床的整体性能。 它是机床工作当中不可缺少的辅助工具，用来放置要 加工的零件。为了让系统保持统一性，软件应用了统 一 的 u I 界面。类似于床身变形，可以在初始下拉列 表 中选择系统提供 的初始 型号 ，就会得到该型号的默 认初值，然后就可以对模型进行初次变换和二次变 换 ，最后保存模 型。系统选取工作 台的部分变换参数 见表 2 。 表 2 系统选取工作台的部分变换参数表 m m 工作台部件 参数范围 工作台部件 参数范围 工作台长 三 [ 2 0 0 0 ， 6 0 0 0 ] 筋板厚度 P 。 [ 1 5 ， 2 5 ] 工作台宽 [ 1 0 0 0 ， 1 6 0 0 ] 导轨宽度 [ 1 2 0， 1 7 0 ] 工作台高日 [ 2 3 0 ， 2 5 0 ] 凸台定位 y 。 [ 1 1 0 ， 4 0 0 ] T型槽间距 s [ 1 2 5 ， 1 6 0 ] 铸孔定位 [ 9 0 ，1 0 5 ]