虛擬環(huán)境下發(fā)動機(jī)拆裝工具參數(shù)化建模及操作空間檢驗(yàn)設(shè)計(畢業(yè)論文+全套CAD圖紙)(答辯通過)

下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 下載文檔送全套 CAD 圖紙 扣扣 1304139763 摘 要 在汽車發(fā)動機(jī)設(shè)計過程中，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件數(shù)目眾多，各個零件又不是規(guī)則的形狀，且它們之間的間隙也大小不一，所以很難考慮到零件之間的干涉問題，本設(shè)計就是在虛擬環(huán)境下針對此問題做出了有針對性的研究。 隨著計算機(jī)的普及以及在各行各業(yè)中的作用變得日益明顯起來，發(fā)動機(jī)的設(shè)計也基本上脫離了手工的時代，轉(zhuǎn)向了軟件時代，利用軟件在虛擬環(huán)境下設(shè)計發(fā)動機(jī)可以大大的節(jié)省基金的投入，減少設(shè)計人員的勞動強(qiáng)度，更加直觀的看到發(fā)動機(jī)的雛形，這就是人們選擇軟件設(shè)計的原因；但是，在虛擬環(huán)境下對發(fā)動機(jī)進(jìn)行拆裝干涉實(shí)驗(yàn)現(xiàn)在發(fā)展的還 不是很成熟，其主要原因是在眾多的設(shè)計類軟件中沒有一個專門的模塊來完成干涉的檢測操作。 本設(shè)計就是在已有的軟件 UG 的環(huán)境下設(shè)計出一個新的模塊，利用此模塊對虛擬環(huán)境下的組合件進(jìn)行拆裝干涉實(shí)驗(yàn)，從而得出發(fā)動機(jī)在拆裝過程中拆裝工具是否與周圍的零件產(chǎn)生運(yùn)動干涉，從而縮短設(shè)計周期，減少設(shè)計出的發(fā)動機(jī)因拆裝工具與零件之間的干涉而產(chǎn)生的麻煩。 關(guān)鍵詞： 汽車發(fā)動機(jī)； UG；干涉檢查；參數(shù)化建模；操作工具 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 下載文檔送全套 CAD 圖紙 扣扣 1304139763 ABSTRACT In automobile engine design process, because many complex structure, part number, each part is not the shape of the rules, and the gap between them and sizes, so it is difficult to consider the interference between parts, this design is in a virtual environment according to this problem made targeted research. With the popularity of computer in all walks of life and the role becomes increasingly apparent, engine design also arise from the era of basically manual, turned to the software era, using software in a virtual environment design engine can greatly save fund investment, reduce labor intensity and design staff more intuitive to see the prototype of the engine, and this is why people choose the software design； But, in a virtual environment to engine for disassembling interference experiment now development is not very mature, the main reason is that in many of the design of software without a special module to complete interference detection operations. This design is on the existing software UG environment design a new module, namely: the man-machine engineering, using this module to the assembly under virtual environment for disassembling interference experiment, thus draws engines in disassembling process disassembling tools are and the surrounding parts generate movement, so as to shorte n the design cycle interference, reduce the engine designed for disassembling tools and parts produced the interference between the trouble. Keywords: Automobile Engine； UG； Interference Check； Parameterized modeling； Operate Tools 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 目 錄 摘 要 . I Abstract . II 第 1 章 緒 論 . 1 1.1 選題的意義及目的 . 1 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 . 1 1.2.1 在參數(shù)化建模方面的研究 . 1 1.2.2 在空間干涉方面的研究 . 2 1.3 設(shè)計原則 . 3 1.3.1 適用性原則 . 3 1.3.2 可靠性原則 . 3 1.3.3 規(guī)范性原則 . 3 1.4 完成的內(nèi)容 . 4 第 2 章 系統(tǒng)的總體設(shè)計 . 5 2.1 參數(shù)化建模工具簡介 . 5 2.2 參數(shù)化建模 . 5 2.2.1 參數(shù)化建模的流程 . 5 2.2.2 參數(shù)化建模實(shí)現(xiàn)方法 . 6 2.2.3 參數(shù)化建模實(shí)例 . 7 2.3 參數(shù)化建模的二次開發(fā) . 10 2.3.1 二次開發(fā)程序的研究 . 10 2.3.2 User Tool 工具條的定義 . 15 2.3.3 工作環(huán)境參數(shù)設(shè)置 . 15 2.4 本章總結(jié) . 16 第 3 章 干涉檢查 . 17 3.1 干涉檢測理論 . 17 3.2 干涉檢測流程 . 17 3.3 靜態(tài)干涉檢 測算法 . 18 3.4 動態(tài)干涉檢測算法 . 18 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 3.5 本章總結(jié) . 19 第 4 章 操作界面的實(shí)現(xiàn) . 20 4.1 裝配工具生成及操作空間檢驗(yàn) . 20 4.1.1 螺絲刀工具模型檢驗(yàn)?zāi)K . 20 4.1.2 扳手工具模型檢驗(yàn)?zāi)K . 21 4.1.3 套筒扳手工具模型檢測模塊 . 22 4.1.4 用戶自選工具模型檢測模塊 . 23 4.2 裝配工具操作空間檢驗(yàn)?zāi)K . 23 4.2.1 螺絲刀模型 . 24 4.2.2 扳手操作模型 . 25 4.2.3 套筒工具模型 . 28 4.3 本章小 結(jié) . 32 結(jié) 論 . 33 參考文獻(xiàn) . 34 致 謝 . 36 附 錄 . 37 附錄 A . 37 附錄 B . 39 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 1 買文檔送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 第 1 章 緒 論 1.1 選題的意義及目的 各 種裝配工具，如扳手、螺絲刀、鉚釘槍、氣動套筒等，是在實(shí)際發(fā)動機(jī)裝配生產(chǎn)過程中必不可少的，它們在裝配過程中的可操作性不容忽視。每種工具都有其操作空間需求，如扳手需連續(xù)旋轉(zhuǎn) 60以上，而電動套筒只需一個無干涉的工作位置。它們的可操作性是對裝配設(shè)計、裝配序列規(guī)劃的一個重要檢查依據(jù)。有必要設(shè)計一種快速有效地裝配工具操作空間檢驗(yàn)（簡稱工具檢驗(yàn)）方法。不合理的序列可導(dǎo)致工具沒有足夠的空間完成安裝操作。目前在裝配序列規(guī)劃中考慮工具操作運(yùn)動空間的研究較少。目前數(shù)字化制造應(yīng)用越來越廣泛，但大多都只研究產(chǎn)品本身的數(shù)字化制造及建 模，對產(chǎn)品裝配所需工具的參數(shù)化建?？紤]甚少。因此本課題要研究虛擬環(huán)境下拆卸工具參數(shù)化建模及操作空間檢驗(yàn)。 為了進(jìn)行有效的發(fā)動機(jī)虛擬拆卸中的操作工具的操作空間檢驗(yàn)，虛擬環(huán)境中的操作工具是必不可少的，在動態(tài)仿真之前，要進(jìn)行操作工具的實(shí)體參數(shù)化建模，用這些虛擬工具模型，去模擬實(shí)際中的操作工具，并進(jìn)行操作空間干涉性檢驗(yàn)。 在發(fā)動機(jī)設(shè)計過程中在虛擬環(huán)境下進(jìn)行拆裝工具參數(shù)化建模及操作空間檢驗(yàn)有如下重要性及意義： （ 1） 提高工作效率減少資金投入：將真實(shí)環(huán)境里的發(fā)動機(jī)拆卸實(shí)驗(yàn)改在虛擬環(huán)境下，因不需要生產(chǎn)出真實(shí)的零件，故減 少了資金的投入提高了工作效率。 （ 2） 優(yōu)化設(shè)計方案：在虛擬環(huán)境下設(shè)計出的發(fā)動機(jī)可以在虛擬環(huán)境下進(jìn)行拆卸空間的檢驗(yàn)，對拆卸工具進(jìn)行參數(shù)化分析，以便對不合理處進(jìn)行優(yōu)化處理。 （ 3） 縮短設(shè)計周期：采用虛擬環(huán)境的空間檢驗(yàn)，對不合理出的修改更加容易，便利，并且可在任意時間進(jìn)行檢驗(yàn)，這樣大大的縮短了設(shè)計的周期。 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1.2.1 在參數(shù)化建模方面的研究 隨著計算機(jī)輔助技術(shù)應(yīng)用的日益廣泛 , 如何在零件生產(chǎn)中充分利用計算機(jī)輔助技術(shù) , 提高零件的生產(chǎn)效率 , 縮短生產(chǎn)周期 , 全面提升零件生產(chǎn)技術(shù)水平 , 已成為 近幾黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 2 年來研究的重要課題之一；因此在通用 CAD 平臺上進(jìn)行二次開發(fā) ,建立符合國家標(biāo)準(zhǔn) , 適合企業(yè)應(yīng)用的專業(yè)化、集成化的標(biāo)準(zhǔn)件庫 , 可以提高生產(chǎn)效率 , 同時對推廣標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用 , 縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期具有重要意義 3。標(biāo)準(zhǔn)零部件的設(shè)計是一項費(fèi)時費(fèi)力且?guī)в泻艽笾貜?fù)性的工作 , 因此國內(nèi)外許多企業(yè)、高校紛紛在不同的 CAD 平臺上研究建立參數(shù)化的標(biāo)準(zhǔn)件庫 , 但研究的重點(diǎn)基本都放在標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)驅(qū)動和標(biāo)準(zhǔn)件庫的管理方面 , 而能夠方便地嵌入不同的 CAD 平臺 , 并且集標(biāo)準(zhǔn)件查詢、 CAD 建模、零件裝配定位、 BOM 表自動生成等功 能于一體的零件庫系統(tǒng)尚不多見 6。 Unigraphics(簡稱 UG) 軟件起源于美國麥道飛機(jī)公司，當(dāng)時為了設(shè)計和制造 F15 戰(zhàn)斗機(jī) ,而形成了 UG 產(chǎn)品。 UG 軟件在 CAD/CAM 上表現(xiàn)出了強(qiáng)大的功能，但 UG 為通用支撐軟件系統(tǒng)僅具有 CAD/CAM 的基本功能，沒有提供專用產(chǎn)品所需要的完整 C A D / C A M 功能。由于機(jī)械產(chǎn)品的千變?nèi)f化，需要針對具體對象在選用的 CAD 軟件平臺上進(jìn)行二次開發(fā)，來設(shè)計出界面友好、功能強(qiáng)大和使用方便的專用產(chǎn)品的 CAD/CAM 系統(tǒng)。 隨著計算機(jī)的應(yīng)用和發(fā)展以及三維數(shù)控 設(shè)備的引進(jìn)，近年來國內(nèi) UG 軟件二次開發(fā)取得了很大的進(jìn)步，特別是在 UG/CAD 也就是 UG 設(shè)計方面軟件二次開發(fā)已有相當(dāng)多的成果，如上海交通大學(xué)國家模具 CAD 工程研究中心的覆蓋件沖模智能設(shè)計系統(tǒng)、同濟(jì)大學(xué)的 Gearwizard、華中科技大學(xué)的 U G 軟件二次開發(fā)等，但是在 UGCAM 即 UG 數(shù)控加工方面軟件二次開發(fā)的研究相對來說就少了，國內(nèi)主流的數(shù)控加工編程軟件有Mastercam、 UG 等，主流的三維設(shè)計軟件有 Pro/E、 UG 等，很多公司一般用 Pro/E、UG 軟件來設(shè)計，用 Mastercam、 UG 來進(jìn) 行數(shù)控加工編程 21。很顯然， Pro/E、 Mastercam、UG 這三大軟件中， UG 普遍被同時用來設(shè)計和加工，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計與加工之間的無縫接口，使用起來不會有不同文檔之間的兼容問題，比較方便。既然這樣，那么 UG 數(shù)控加工方面軟件二次開發(fā)的研究應(yīng)是值得的。 1.2.2 在空間干涉方面的研究 在發(fā)動機(jī)的設(shè)計之初就要考慮到發(fā)動機(jī)的拆裝，除了要考慮到各個零部件的裝配空間外，還要考慮到裝配工具的移動空間，以防止工具與各個零部件之間的干涉現(xiàn)象。這些在虛擬狀態(tài)下就比較容易實(shí)現(xiàn) 5。采用虛擬裝配技術(shù)對產(chǎn)品的裝配干涉進(jìn) 行分析 ,給出相應(yīng)的結(jié)構(gòu)修改建議 , 這樣就可以在設(shè)計階段進(jìn)行驗(yàn)證 ,確保設(shè)計的正確性 , 避免損失。干涉檢驗(yàn)的研究在數(shù)控加工過程仿真中具有重要的意義 , 而干涉檢驗(yàn)的有效實(shí)現(xiàn)尤為重要。它可以為干涉回避提供較好的參考依據(jù) , 以便真正實(shí)現(xiàn)加工仿真的目的。 虛擬裝配的干涉檢驗(yàn)技術(shù)主要包括零部件組選擇、干涉和間隙體積計算、干涉零件創(chuàng)成干涉檢驗(yàn)報告生成等 23。對于機(jī)床產(chǎn)品的虛擬裝配及裝配干涉檢驗(yàn)主要包括 : 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 3 對零件及組件進(jìn)行合理裝配 ；利用相對位置及尺寸定義零件間的關(guān)系 ；通過動畫 , 利用干涉檢驗(yàn)或可視檢查裝配部件和組件的物理 性能分析。裝配干涉檢驗(yàn)主要可按對象屬性分為幾何可行性分析和機(jī)械可行性分析 8； 按對象觀測狀態(tài)可分為靜態(tài)干涉檢驗(yàn)和動態(tài)干涉檢驗(yàn) ,在此做靜態(tài)干涉檢驗(yàn)和動態(tài)裝配路徑上的幾何可行性分析零部件靜態(tài)干涉檢驗(yàn)是對產(chǎn)品零部件設(shè)計的評估 , 可以在主任設(shè)計師確定裝配結(jié)構(gòu)和總體設(shè)計后 , 由多個設(shè)計人員進(jìn)行零部件細(xì)化設(shè)計 , 最后由主任設(shè)計師進(jìn)行裝配件的靜態(tài)干涉檢查得到裝配件的干涉和間隙體積計算 , 生成干涉檢驗(yàn)報告幾何可行性分析是指對于組成產(chǎn)品、各個級別的裝配體的零部件進(jìn)行集合上的干涉檢查 ,這里的檢查包含有零部件在裝配體中的靜態(tài) 空間位置的相交性也包含零部件在構(gòu)成產(chǎn)品的裝配過程中在空間上的幾何干涉檢查。靜態(tài)的幾何可行性分析 , 可以在三維 CAD 環(huán)境狀態(tài)中通過觀測產(chǎn)品構(gòu)成進(jìn)行具體來說可以對產(chǎn)品的觀測視角進(jìn)行調(diào)整進(jìn)行局部區(qū)域的縮放 ,對于零部件的顏色進(jìn)行不同的標(biāo)示 4。動態(tài)裝配路徑上的幾何可行性分析 ,利用虛擬裝配的功能模塊來實(shí)現(xiàn)。該模塊具有進(jìn)行零部件裝配過程裝配姿態(tài)調(diào)整零部件的消隱等功能通過以上的功能可以實(shí)現(xiàn)按用戶設(shè)置的路徑、姿態(tài)順序動畫演示零部件的裝配過程 , 演示過程中可進(jìn)行裝配過程中的動態(tài)幾何可行性分析機(jī)械可行性分析是指能否建立起零 部件之間的裝配關(guān)系 ,如工具、操作手或機(jī)械手可否進(jìn)人作業(yè)點(diǎn)裝配操作的空間是否足夠大等等。系統(tǒng)中對于這樣一種可行性的研究可以通過“ 虛零件” 的方法解決即可以將手和裝配工具等作為組成產(chǎn)品的虛擬零件 , 這些虛擬零件與實(shí)際零部件之間也存在與裝配關(guān)系等同的“ 虛裝配關(guān)系” ,這樣機(jī)械可行性分析與幾何可行性分析一樣可以由三維 CAD 系統(tǒng)來完成這樣就可以用簡化求交算法來提高檢測效率 , 同時也滿足了實(shí)際應(yīng)用安全余量的要求 17。這樣就可以用簡化求交算法來提高檢測效率 , 同時也滿足了實(shí)際應(yīng)用安全余量的要求。 1.3 設(shè)計原則 1.3.1 適用性原則 無論是汽油發(fā)動機(jī)還是柴油發(fā)動機(jī)都可適用，用戶操作方便，沒有繁瑣的操作。 1.3.2 可靠性原則 新開發(fā)出的參數(shù)模塊在應(yīng)用時應(yīng)該具有一定的穩(wěn)定性，使客戶可以放心的使用。 1.3.3 規(guī)范性原則 對開發(fā)出的模塊應(yīng)該符合行業(yè)的工具尺寸標(biāo)準(zhǔn)。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 4 1.4 完成的內(nèi)容 本課題主要完成的設(shè)計內(nèi)容是利用在 UG 環(huán)境下開發(fā)出的參數(shù)化拆裝工具模塊對發(fā)動機(jī)進(jìn)行虛擬環(huán)境的拆裝，同時對拆裝空間進(jìn)行檢驗(yàn)，具體內(nèi)容如下： （ 1） 對發(fā)動機(jī)的拆裝工具進(jìn)行參數(shù)化建模，也就是在 UG 環(huán)境下利用 VC+軟件對其進(jìn)行二次開發(fā)，完成模 塊的建立； （ 2） 對發(fā)動機(jī)進(jìn)行測量，掌握發(fā)動機(jī)的各個零件的數(shù)值以及各個零件之間的間隙； （ 3） 在虛擬環(huán)境下即 UG 環(huán)境下把拆裝工具當(dāng)做發(fā)動機(jī)的一部分進(jìn)行安裝； （ 4） 對拆裝工具在發(fā)動機(jī)部件中進(jìn)行動態(tài)與靜態(tài)的檢查，以檢查拆裝空間是否允許工具的運(yùn)動要求。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 5 第 2 章 系統(tǒng)的總體設(shè)計 2.1 參數(shù)化建模工具簡介 為提高對專用功能的支持， UG 提供了 UG/OPEN GRIP 和 UG/OPEN API 程序設(shè)計模塊、 UG/OPEN MenuScrip 和 UG/OPEN UISTYLER 兩個 輔助開發(fā)模塊，利用它們可以開發(fā)出符合自己要求的 CAD 系統(tǒng)。 UG/OPEN GRIP 是 UG提供的一種二次開發(fā)模塊，主要用來調(diào)用 UG 自身的功能模塊?？梢詫?shí)現(xiàn)強(qiáng)大的圖形繪制、裝配和工程圖等功能，利用 UG/OPEN GRIP 將可以提高系列化產(chǎn)品的設(shè)計效率。 GRIP 程序一般在 UG 環(huán)境下編制，具有獨(dú)立的開發(fā)工具、編譯連接過程、程序語法和文件格式。 UG/OPEN API 是 UG 提供的另外一種功能強(qiáng)大的二次開發(fā)模塊，具有與高級語言C/C+的開發(fā)接口，出了可以實(shí)現(xiàn) UG 的造型、裝配、分析和設(shè)計等各項功能外，還可以利用 C程 序所支持的全部功能，具有很大的靈活性。 UG/OPEN API 的各項程序都以C 程序頭文件的形式保存，由于 C/C+程序設(shè)計具有極好的兼容性， UG/OPEN API 程序得到了最為廣泛的應(yīng)用。 UG/OPEN MenuScrip 是 UG 提供的用來定制菜單的專用模塊，可以生成自己的菜單，將 UG 的原有菜單替換也可以實(shí)現(xiàn)對 UG某個菜單的編輯并生成自己的菜單。編輯菜單的方法靈活，語法簡單，可以滿足大多數(shù)用戶的要求。 UG/OPEN UIStyler 是 UG 提供的用來創(chuàng)建對話框的專用模塊，利用它可以生成包括按鈕、文本框、列表 框和單選按鈕在內(nèi)的對話框要素的創(chuàng)建，可以實(shí)現(xiàn)它們的任意組合，從而創(chuàng)建具有 UG 風(fēng)格的各種對話框，在存儲對話框時，系統(tǒng)同時保存相應(yīng)的C/C+文件，通過對 C/C+程序的編制最后生成動態(tài)鏈接庫文件， UG 調(diào)用動態(tài)鏈接庫文件時將自動彈出用戶自己定制的對話框。 2.2 參數(shù)化建模 2.2.1 參數(shù)化建模的流程 本設(shè)計的參數(shù)化建模主要應(yīng)用的軟件為 UG 和 VC+， VC+在 UG 的二次開發(fā)中的兼容性非常好，可以很好的執(zhí)行需要完成的任務(wù)。 參數(shù)化建模大體可以分為四個過程，而且每個過程又是環(huán)環(huán)相扣的，它們之間的聯(lián)系是非常緊密的， 即：（ 1）三維實(shí)體參數(shù)化建模、（ 2）設(shè)置環(huán)境變量、菜單定制文件和 VC+的動態(tài)鏈接庫工程、（ 3）程序編寫、（ 4）生成文件。具體流程如圖 2.1 所示： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 6 圖 2.1 參數(shù)化建模流程圖 （ 1）三維實(shí)體參數(shù)化建模：在 UG 環(huán)境下利用獲得的數(shù)據(jù)畫出一個實(shí)體模型，通過電子表格把所有的相關(guān)數(shù)據(jù)輸入，生成數(shù)據(jù)庫形式的數(shù)據(jù)流。 （ 2）設(shè)置環(huán)境變量、菜單定制文件和 VC+動態(tài)鏈接庫工程：對軟件中的變量進(jìn)行設(shè)置，使 VC+軟件可以在 UG軟件中運(yùn)行。 （ 3）程序編寫：用 VC+進(jìn)行程序編寫，上面的聯(lián)系起來。 （ 4）生成文件：生成可以在 UG 環(huán)境中調(diào)用的模塊。 2.2.2 參數(shù)化建模實(shí)現(xiàn)方法 1、系統(tǒng)參數(shù)與尺寸約束 UGNX 具有完善的系統(tǒng)參數(shù)自動提取功能，它能在草圖設(shè)計時，將輸入的尺寸約束作為特征參數(shù)保存起來，并且在此后的設(shè)計中進(jìn)行可視化修改，從而到達(dá)最直接的參數(shù)驅(qū)動建模的目的。用系統(tǒng)參數(shù)驅(qū)動圖形的關(guān)鍵在于如何將從實(shí)物中提取的參數(shù)轉(zhuǎn)化到 UG 中，用來控制三維模型的特征參數(shù)。尺寸驅(qū)動是參數(shù)驅(qū)動的基礎(chǔ)，尺寸約束是實(shí)現(xiàn)尺寸驅(qū)動的前提。 UG 的尺寸約束的特點(diǎn)是將形狀和尺寸聯(lián)合起來考慮，通過尺寸約束實(shí)現(xiàn)對幾何形狀的控制。設(shè)計時必須以完整的尺寸參考為出發(fā)點(diǎn)（ 全約束），不能漏注尺寸或多注尺寸。尺寸驅(qū)動是在二維草圖 Sketcher 里面實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)草圖中的圖形相對于坐標(biāo)軸位置關(guān)系都確定，圖形完全約束后，其尺寸和位置關(guān)系能協(xié)同變化，系統(tǒng)黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 7 將直接把尺寸約束轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)參數(shù)。 2、特征和表達(dá)式驅(qū)動圖形 UGNX 建模技術(shù)是一種基于特征的建模技術(shù)，其模塊中提供各種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計特征，各標(biāo)準(zhǔn)特征突出關(guān)鍵特征尺寸與定位尺寸，能很好的傳達(dá)設(shè)計意圖，并且易于調(diào)用和編輯，也能創(chuàng)建特征集，對特征進(jìn)行管理。特征參數(shù)與表達(dá)式之間能相互依賴，互相傳遞數(shù)據(jù)，提高了表達(dá)式設(shè)計的層次，使實(shí)際信息可以用工程特征來 定義。不同部件中的表達(dá)式也可通過鏈接來協(xié)同工作，即一個部件中的某一表達(dá)式可通過鏈接其它部件中的另一表達(dá)式建立某種聯(lián)系，當(dāng)被引用部件中的表達(dá)式被更新時，與它鏈接的部件中的相應(yīng)表達(dá)式也被更新。 3、利用電子表格驅(qū)動圖形 UG 的電子表格 (Spreadsheet)提供了在 Microsoft Excel 或 Xess 與 UG 間一個智能接口。在建模應(yīng)用里， UG電子表格可以被認(rèn)為是高級的表達(dá)式編輯器。信息可以從部件被抽取到電子表格中，在被用來更新部件前進(jìn)行手工處理。事實(shí)上，表格驅(qū)動的界面及機(jī)內(nèi)函數(shù)為相關(guān)的、參數(shù)化設(shè)計提供了方便 而有力的工具。 2.2.3 參數(shù)化建模實(shí)例 下面通過對開口扳手的 三維模型的創(chuàng)建實(shí)例來說明參數(shù)化建模方法。 1、 分析零件模型提取特征參數(shù) 在起初選擇工具圖的時候選擇一實(shí)物作為模板，這樣我們在得到尺寸及形狀約束的時候可以保證準(zhǔn)確，不會出現(xiàn)大的偏差。 圖 2.2 工具實(shí)物圖 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 8 如圖所示開口扳手工具實(shí)物圖，可將此扳手的主要尺寸作為主要驅(qū)動扳手尺寸。扳手 的模型可通過拉伸得到，在建模時應(yīng)特別注意拉伸體 和 倒角這 兩 個主要特征以及他們的關(guān)系。 2、扳手底面在草圖中的尺寸約束 首先進(jìn)入草圖模式，通過默認(rèn)為主要參考坐標(biāo)系，如圖所 示，繪制兩條平行線，與 X軸成 15度夾角，接著繪制出外輪廓，使各個點(diǎn)約束，標(biāo)注尺寸。同理，繪制出另一頭的扳手，由平行線進(jìn)行連接。確定出尺寸。完成草圖的繪制。如圖 2.3、圖 2.4所示： 圖 2.3 零件草圖 圖 2.4 零件草圖 3、拉伸實(shí)體 單擊【插入】中的【成型特征】中的【拉伸】命令，系統(tǒng)將彈出拉身體的參數(shù)輸黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 9 入值，進(jìn)行參數(shù)輸入，單擊【確定】完成草圖對草圖進(jìn)行拉伸，如圖 2.5 所示： 圖 2.5 零件拉伸體 至此，我們在虛擬空間建立了扳手的實(shí)體模型。 4、表達(dá)式更名 單擊【工具】中的【表達(dá)式】，系統(tǒng)彈出對話框， 將表達(dá)式進(jìn)行更名，將 p10=4更名為 di,p12=5 更名為 d2,p15=100 更名為 l，結(jié)果如圖 2.6 所示 圖 2.6 表達(dá)式更名 5、生成部件族 單擊【工具】中的【部件族】命令，系統(tǒng)將彈出如圖 2.7 所示的【組建組】黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 10 對話框。在【可用的列】列表框中雙擊待提取參數(shù) d1、 d2、和 l，這是這些表達(dá)式將出現(xiàn)在【選定的列】列表框中，對保存的路徑進(jìn)行更改，單擊創(chuàng)建按鈕，進(jìn)行零件庫的創(chuàng)建。 圖 2.7【組建族】對話框 這時系統(tǒng)將彈出 Excel 工作表，在該表中，系統(tǒng)產(chǎn)生了 3個數(shù)據(jù)列，分別對應(yīng)于剛剛提取的參數(shù)。將扳手的系列參 數(shù)數(shù)據(jù)錄入到 Excel工作表中，如圖 2.8所示，單擊【部件族】的【生成部件】，進(jìn)行驗(yàn)證如圖 2.9(1)7*8 扳手圖、 (2)8*10 扳手圖所示： 2.3 參數(shù)化建模的二次開發(fā) 2.3.1 二次開發(fā)程序的研究 2.3.1.1 在 UG 中調(diào)用二次開發(fā)程序 用戶二次開發(fā)的結(jié)果，在 UG 中統(tǒng)稱為 User Tool。 Grade 程序 (.grx 文件 )可通過主菜單項 File 的菜單項 Execute Grip 來直接執(zhí)行， User Function 程序可通過主菜單項 File 的菜單項 Execute User Function 來直接執(zhí)行。這種 方法功能比較簡單，一次只能執(zhí)行一個 GRIP 或 User Function 程序，不能將由多個 GRIP 或 User Function程序完成的一組功能集中到一塊，而且用戶必須確切知道要執(zhí)行的 GRIP 或 User 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 11 Function 程序所在的目錄路徑。實(shí)際上， UG 提供了一個專門調(diào)用 User Tool 的交互接口，即在 UG 的主菜單中有一菜單項 User Tools，用來調(diào)用二次開發(fā)的 User Tool 對話框。缺省的 User Tools 菜單有如下三個菜單項： Show Current Hide Current Reload Default Show Current 菜單項用于調(diào)用由環(huán)境變量 UG_USER_TOOLS_FILE 或菜單定義文件中的 DEFAULT 選項指定的 User Tool(對話框或工具條， .utd 文件 )。 Hide Current 菜單項用于隱藏當(dāng)前已經(jīng)顯示的 User Tool。 Reload Default 菜單項用于重新調(diào)用由環(huán)境變量 UGII_USER_TOOLS_FILE 或菜單定義文件中的 DEFAULT 選項指定的 User Tool。 有了這一工具，用戶可將由多個 Grip 或 User Function 程序構(gòu)成的內(nèi)容集成到一個 User Tool 對話框或工具條中，每一個程序由對話框或工具條中的一個圖標(biāo) (或一個按鈕或一個任選項 )來調(diào)用，使用起來就非常方便。 若用戶開發(fā)的 User Tool 只是一個方面的內(nèi)容 (如 標(biāo)準(zhǔn)件 )，用一個 User Tool對話框或工具條即可實(shí)現(xiàn)，這時利用 User Tools 菜單的 Show Current 或 Reload Default 菜單項來調(diào)用就非常方便。 圖 2.8 錄入扳手參數(shù)數(shù)據(jù) 若用戶開發(fā)的 User Tool 內(nèi)容比較多，需要多個 User Tool 對話框或工具條來實(shí)黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 12 現(xiàn) (如開發(fā)了 標(biāo)準(zhǔn)件 、 通用傳動件 、 專用結(jié)構(gòu)設(shè)計工具 三部分內(nèi)容，用三個 User Tool 對話框或工具條來實(shí)現(xiàn) )，這時可以重新定義 User Tools 菜單的內(nèi)容。 (1)7*8 圖 (2)8*10 圖 圖 2.9 驗(yàn)證扳手圖 2.3.1.2 User Tools 下拉菜單的定義 User Tools 菜單定義文件為 .utd 的文本文件，該文件的定義格式為： ! usrmenu.utd1997.7 DEFAULT/usr/people/zxy/usrtools/sta_part.utd LABEL Standard Parts USRT sta_part.utd LABEL Drive Parts USRT drv_part.utd 以符號 !開頭的是注解行，在菜單定義文件中不起作用。 DEFAULT 關(guān)鍵詞后面指定的參數(shù)是缺省的菜單定義文件名，也可通過環(huán)境參數(shù)UG_USER_TOOLS_FILE 來指定。進(jìn)入 UG 后，用戶可通過 User Tools 菜單中的 Show Current 或 Reload Default 菜單項來調(diào)用缺省的菜單定義文件。后面以每兩行定義一項菜單。 LABEL 關(guān)鍵詞后面指定的參數(shù)是菜單項標(biāo)題，該標(biāo)題內(nèi)容就顯示在 User Tools菜 單中。 USRT 關(guān)鍵詞后面指定的參數(shù)是對應(yīng)菜單項定義的文件標(biāo)識符，該文件即是所謂的 User Tool 定義文件，用來對該項菜單要執(zhí)行的動作進(jìn)行定義。可以使用完整的黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 13 文件名標(biāo)識符，沒指定路徑時將使用環(huán)境變量 UG_DEFAULT_USRT_DIR 指定的目錄路徑。 2.3.1.3 User Tool 對話框的定義 User Tool 對話框定義文件是一個 .utd 的文本文件，由對話框標(biāo)題 (Title)、按鈕(Button)、圖標(biāo) (Icon)、列表框 (List Box)等內(nèi)容組成。標(biāo)題部分由關(guān)鍵詞 TITLE 開頭，按鈕部分由關(guān)鍵 詞 BUTTONS 開頭，圖標(biāo)部分由關(guān)鍵詞 ICONS 開頭，列表框部分由關(guān)鍵詞 LIST 開頭。標(biāo)題部分是唯一的 ；按鈕、圖標(biāo)、列表框部分可以有多段定義，每一段定義若干個按鈕 (或圖標(biāo)、或列表框 )，各段的排列順序可任意，取決于設(shè)計者對各按鈕、圖標(biāo)和對話框的排列外觀。對話框的最后部分將自動出現(xiàn) OK、 Apply、 Cancel三個按鈕和 AutoDismiss 開關(guān)鈕，以便對選定的內(nèi)容 (按鈕、圖標(biāo)或列表框條目 )進(jìn)行確認(rèn)或取消當(dāng)前的操作。 2.3.1.4 標(biāo)題部分的定義 （ 1）標(biāo)題部分定義的格式如下： TITLE name定義將顯示 在 User Tool對話框標(biāo)題行的文字， name可有可無 VERSION （ 2）定義版本號 OPTION DISMISS ON|OFF 定義 Auto Dismiss 狀態(tài)，缺省為 OFF。若為 ON，則選擇一項 (按鈕、圖標(biāo)或列表框條目 )后，就取消 User Tool 其中大寫部分為關(guān)鍵詞，不能改變 ；其余部分可自行定義。以下類同。 （ 3）按鈕部分的定義 按鈕部分定義的格式如下： BUTTONS 按鈕部分定義開始 LABEL name 按 鈕部分標(biāo)題行。 name 為字符串，最多127 個字符。可省略 COLUMNS number 指 定每一行排列按鈕的個數(shù)以下每三行定義一個按鈕 NAME name 按鈕上顯示的內(nèi)容， name 為字符串 TYPE fileType 指定激活按鈕時所完成動作的類型 ACTION pathname 指定激活按鈕時所調(diào)用的程序的路徑和文件名激活按鈕時所完成動作的類型有如下幾種，分別 fileType 定義： MACRO 調(diào)用一宏定義文件 (.micro 文件 ) UFUN 調(diào)用一 User Function 程序 GRIP 調(diào)用一 GRIP 程序 (.grx 文件 ) USRT 調(diào)用一 User Tool 定義文件 (.utd 文件 ) 按鈕的大小將由各按 鈕定義中 name 字符串的最大長度、每行排列按鈕的個數(shù)以及對話框的總體寬度來決定。 （ 4）圖標(biāo)部分的定義 圖標(biāo)部分定義的格式如下： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 14 ICONS 圖標(biāo)部分定義開始 LABEL name 圖標(biāo)部分標(biāo)題行。 name 為字符串，最多 127個字符?？墒÷?COLUMNS number 指定每一行排列圖標(biāo)的個數(shù)以下每四行定義一個圖標(biāo)NAME name 當(dāng)光標(biāo)位于圖標(biāo)上時顯示的文字，用于對圖標(biāo)的功能進(jìn)行注解 BITMAP pathname 指定圖標(biāo)所使用的圖象文件的路徑和文件名 TYPE fileType 指定激活圖標(biāo)時所完成動作的類型，與按鈕 部分所用的類型一致 ACTION pathname 指定激活圖標(biāo)時所執(zhí)行的程序的路徑和文件名圖標(biāo)顯示時所用的圖象文件，可使用標(biāo)準(zhǔn)的 X 位圖格式圖象編輯程序來定義，如 IRIX 操作系統(tǒng)中即使用 bitmap 程序。定義圖標(biāo)位圖時，應(yīng)使用白色背景和黑色前景，不支持彩色。一般情況下，推薦使用 36(36 象素的位圖塊來定義圖標(biāo)，更小或更大尺寸的圖標(biāo)將影響整個 UG 操作界面的一致性。 （ 5）列表框部分的定義 列表框部分定義的格式如下： LIST 列表框部分定義開始 LABEL name 列表框部分標(biāo)題行。 name 為字符串，最多127 個字符 ?？墒÷?SIZE number 指定列表框窗口的高度 (行數(shù)或條目項數(shù) )，數(shù)字非法時缺省為 7 以下每三行定義一個列表框條目 NAME name 指定顯示在列表框中的條目文字 TYPE fileType 指定選中該條目時所完成動作的類型，與按鈕部分所用的類型一致 ACTION pathname 指定選中該條目時所執(zhí)行的程序的路徑和文件名 （ 6） User Tool 對話框定義實(shí)例 以下是一個 User Tool 對話框定義實(shí)例，用于定義一組標(biāo)準(zhǔn)件圖庫。 TITLE Hexagonal Head Bolts 標(biāo)題部分定義開始 VERSION 1 OPTION TOOLBAR 這是一個 User Tool 工具條 OPTION DISMISS OFF ICONS 圖標(biāo)部分的第一段定義 COLUMNS 4 每行排列四個圖標(biāo) NAME Hex Head Locking (GB838-88)第一段第一個圖標(biāo)的功能定義，圖標(biāo)名 BITMAP gb838.ubm 該圖標(biāo)對應(yīng)的位圖文件名，其缺省路徑由環(huán)境變量來設(shè)置 TYPE GRIP 激活該圖標(biāo)時，將調(diào)用一 GRIP 程序 ACTION sta_part/screw/gb838.grx 激活該圖標(biāo)時要調(diào)用的 GRIP 程序的路徑和 文件名 NAME Knurled Locking (GB839-88)第一段第二個圖標(biāo)的功能定義 BITMAP gb839.ubm TYPE GRIP ACTION sta_part/screw/gb839.grx 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 15 ICONS 圖標(biāo)部分的第二段定義 COLUMNS 4 NAME Round-head Cross Tapping (GB845-85)第二段第一個圖標(biāo)的功能定義 BITMAP gb845.ubm TYPE GRIP ACTION sta_part/screw/gb845.grx NAME Countersunk-head Cross Tapping (GB846-85) BITMAP gb846.ubm TYPE GRIP ACTION sta_part/screw/gb846.grx BUTTONS 按鈕部分定義開始 LABEL Basic Options 按鈕部分標(biāo)題 COLUMNS 4 每行排列四個按鈕 NAME Back 第一個按鈕功能定義 ,按鈕顯示文字內(nèi)容 TYPE USRT 激活按鈕，將