（机械制造及其自动化专业论文）基于ug的轴类零件特征建模方法研究.pdf

基于u g 的轴类零件特征建模方法研究 摘要 c a d ，c a m 技术是先进制造技术的基础和重要组成部分，它几乎已经深入到生产过 程的所有领域，正在向着集成化、网络化、智能化的方向发展。 特征是从工程对象中高度概括和抽象后得到的具有工程语义的功能要素。它是集成 环境中高层语义信息的载体和基本传输单元，兼有形状和功能两种属性，在不同的领域 里，特征的定义形式也不同。特征建模即是通过特征及其集合来定义、描述零件模型的 过程。特征本身是参数化的，在特征建模时，各个形状特征的位置和尺寸可以通过尺寸 驱动方便地进行修改，其附属的属性也随之修改，这样设计人员就可以真正按照自己的 设计意图，动态地、创造性地进行新产品的开发设计。特征建模对设计对象具有更高的 定义层次，易于被工程技术人员理解和使用，并能为设计和制造过程的各个环节提供充 分的工程、工艺信息，是实现c a d ，c a m 集成化和智能化的关键技术。 根据本企业或本领域特定的产品特点，对将商品化、通用化的c a d 软件进行二次 开发，得到一个用户化、专业化、集成化、知识化的软件，进而以提高设计效率，是研 究的方向和热点之一。 课题选取u n i g r a p l l i c s 为开发平台，以轴类零件为研究对象，研究在v c + + 6 0 集成 编译环境下，如何利用u n i g r a p h i c s 本身所提供的二次开发工具u g o p e na p i ，依据特 征建模技术理论开发一个轴类零件的c a d 系统。并且研究了如何在u gn x 2 的c a m 模块下进行设置，生成轴类零件的加工轨迹和刀位源文件。最后为了充分利用u g 强大 的建模功能和a n s y s 强大的分析功能，重点分析了如何将u g 中的模型正确地导入 a n s y s ，并在a n s y s 中对模型进行了分析。 关键词： c a d c a m ；特征建模：u g ，o p e na p i ；二次开发；a n s y s 硕士学位论文 a b s t r a c t c a d ，c a mh a sb e e nt h ef o u n d a t i o na n da i li m p o r t a mp a r to fa d v a l l c e dm a l l u f a c t u r i n g t e c h n o l o g y ，i th 髂w e n td c 印i n t oa l m o s ta l lf i e l d so fp m d u c i n gp r o c e s s ，i m e g r a t i o n 、n e t w o r k a n di m e l l i g e n t i z ei si t sd i r e c t i o no f d e v e l o p m e n t f e a t l l r ei saf 血c t i o ne l e m e n tw l i c hh a v ep r o j e c tm e a l l i n gg e tf 沁m1 1 i g l l l yg e n e r a l i z ea n d a b s t r a c to fp r o j e c to b j e c t i ti sc 枷e ra n db a s i ct r a n s m i s s i o nu i l i to fa d v a n c e di n f 0 h 1 1 a t i o n u n d e ri n t e 乒a t e de n v i m 啪e n t ni n c l u d eb o t hs h a p ea n df i l l l c t i o n d e f i n i t i o no ff e a t u r ei s d i 虢r e n ti nd 城湘n ta r e a s f e a t w cm o d e l i n gi sap r o c e s so fd e f i n i n g 、d e s c r i b i n gp a n sm o d e l t l l 】r o u 曲f e a t u i 锄di t sm u s t e lf e a t u r ei t so w ni sp m m e t e r a l e v e r yp o s i t i o na t l dd i l n e n s i o n o fs h 印ef e a c u r ec o u l db ee a s i i ym o d i f i e dt h r o u 曲d i m e n s i o nd r i v ea 1 1 di t sa t t a c h i n ga t 缸b u t e w i l lb em o d i f i e df o l l o wi t n l u sd e s i 印e r sc a nd y n a m i c a l l ”c r e a t i v e l yd e v e l o pn e w p r o d u c t a c c o r d i n gt om e i rp u r p o s e f e a t u r em o d e l i i l gh a sa d v a n c e rd e 丘n i t i o nl a y e ro fd e s i g no b j e c t n c a l lb ee a s i l yu n d e r s f o o da l l du s e db yt e c c j s ta n dc a ns u p p l y 皿o c e s so fd e s j g na l 】d m a i l u f a c t u r e 、v i t he n o u 曲p r o j e c t 、t e c h n i c si n f o r m a t i o n ni st h ek e yt e c 1 1 1 i q u eo fi n t e g r a t i o n a n di n t e g r a t i o no fc a d ，c a m a c c o r d i n gt om es p e c i f i ct r a i to fo w nc o r p o r a t i o no ro w nn e l d ，s e c o n d a r yd e v e l o p m e n t o f c u r r e n tc a i ) s o r w a r ct 0g c tac u s t o m i z a t i o n a l 、s p e c i a l i z a t i o n a la 1 1 di n t e 掣a t i o m ls o r w a r e i so n eo f i m p o r t a n td i r e c t i o n sa n dh o t s p o c so f s t u d y t h et h e s i sc h o o s e su ga sm ed e v e l o p i n gp l a 怕n na i l ds h 瓶p a n sa ss t u d yo b j e c t ， r e s e a r c hh o wt ou s es e c o n d a r yd e v e l 叩m e n tt o o lu q ，0 p e na p it od e v e l o pac a d s y s t e mo f s h a f tp a r t s0 nt h eb a s i so ff e 孤眦m o d e l m gt h e o r yu n d e rt 1 1 ee n v i r 0 1 ：1 i n e n to fv c + + t h e n r e s e a r c hh o wt os e tp a r a m e t e ru 1 1 d e rm ec a mm o d u l eo fu gn x 2t 0g e n e m t e t 0 0 l p a ma 1 1 d c u t t e rs o u r c ef i l eo ft 1 1 es h a f tp a r t a tl a s t ，i no r d e rt om a k et 1 1 eb e s tu s eo ft h es 仃o n g m o d e l i n g 如n c t i o no fu g a i l dm es t r o n ga n a l y s ef i l i l c t i o no fa n s y s ，e m p h a t i c a l l ya n a l y s e h o wt 0i m p o r tu gm o d e li m oa n s y s ，a i l dt h e na 1 1 a 1 ”em em o d e l i n a n s y s k e y w o r d s ：c a d ，c a m ：f e a t i l r em o d e l i n g ；u g ，o p e n a p i ：s e c o n d a r yd e v e l o p m e n t ；a n s y s v 兰州理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的 研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均 已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：季锰勿 日期：2 0 0 6 年厂月勺曰 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借 阅。本人授权兰州理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密团。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名： 导师签名： 日期：2 0 0 6 年厂为b 日 日期：2 0 0 6 铲月d 日 硕士学位论文 1 1c a d c a m 技术 1 1 1 基本概念 第一章绪论 c a d c a m 是计算机辅助设计与制造( c o m p u t e ra i d e dd e s i g na i l dc o m p u t e ra i d e d m a n u f k t u r i n g ) 的英文缩写，是一项利用计算机软、硬件协助人完成产品的设计与制造 的技术，它是传统设计与制造技术与现代计算机技术的有机结合【l j 。 c a d c a m 技术产生于2 0 世纪5 0 年代末、6 0 年代初，高速发展于2 0 世纪8 0 年代 至9 0 年代。自2 0 世纪8 0 年代初以来，计算机的应用日益广泛，几乎深入到生产过程 的全部领域，并形成了许多计算机辅助的分散系统。仅在制造业的产品设计与制造过程 中就出现了如下分散系统【2 】：c a d 、c a e ( c o m p u t e r a i d e de n g i n e e r i n g ，计算机辅助工程 分析) 、c a p p ( c o m p u t e r a i d e dp r o c e s s p l a n n i n g ，计算机辅助工艺过程设计) 、c a m 、c a q ( c o m p u t e ra i d e dq u a l i t y ，计算机辅助质量管理) 、c a f d ( c o m p u t e r a i d e df i x t u r cd e s i g n ， 计算机辅助夹具设计) 等。 这些独立的分散系统分别在产品设计自动化、工艺过程设计自动化和数控编程自动 化等方面起到了重要的作用。但是，采用这些各自独立的分散系统不能实现系统之间信 息的自动传递和交换。例如，一个分散的c a d 系统设计的结果既不能直接为c a p p 系 统接受，有关几何建模的技术信息也无法直接传递给一个独立的c a m 系统，从而降低 了计算机在产品设计和制造过程中的使用效率。为此，提出了c a d c a p p c a m 集成的 概念，进而产生了一批基于c a d c a p p c a m 集成化的计算机辅助设计与制造商用软件， 其中以美国的u n i g r a p h i c s ( 简称u g ) 软件最具代表性。目前u g 软件已经在汽车、航 空航天、机械制造等领域得到越来越广泛的应用。 所谓的c a d c a m 集成，是指在c a d 、c a p p 和c a m 各模块之间有关信息的自动 传递和交换。集成化的c a d c a m 系统能够借助于公共的工程数据库、网络通信技术、 以及标准格式的中性文件接口，把分散于机型各异的计算机中的c a d c a m 模块高效地 集中起来，实现软、硬件资源共享，保证系统内信息的流动畅通无阻。 1 1 2c a d c a m 系统的组成 通常一个完整的c a d c a m 系统应具备：快速数字计算及图形处理功能、几何建模 功能、处理数控加工信息的功能、大量数据和知识的存储及快速检索与操作功能、人机 交互通信的功能、输入和输出信息及图形功能、工程分析功能等。c a d c a m 应由人、 硬件、软件三部分组成，其中硬件包括计算机及其外部设备，广义上讲硬件还包括用于 数控加工的机械设备和机床等。 软件一般包括系统软件、支撑软件和应用软件三类。系统软件主要负责管理硬件资 源及各种软件资源，它面向所有用户，是计算机的公共底层管理软件，即系统开发平台； 支撑软件运行在系统软件之上，是实现c a d c a m 各种功能的通用性应用基础软件，是 c a d c a m 系统专业性应用软件的开发平台；专业性应用软件则是根据用户具体要求， 基于u g 的轴类零件特征建模方法研究 在支撑软件平台上进行二次开发的专用软件。 计算机系统的硬件为系统工作提供物资基础，而系统功能的实现由系统中的软件运 行来完成。随着c a d c a m 系统功能的不断完善和提高，软件成本在整个c a d ，c a m 系 统中所占比重越来越大。目前国外引进的一些高档软件，其价格已经远远高于系统硬件 的价格。图1 1 给出了c a d c a m 系统的基本组成i j j 。 由于企业技术水平及生产能力不同，在c a d c a m 技术的应用及其系统的构建上可 以有不同的形式。由于c a d c a m 系统的投资相对较大，如何科学、合理地选择适合本 企业的系统，必须经过充分的论证，这也是当前我国在推广应用信息化技术改造和提升 传统制造业企业技术水平的过程中需要重视的问题。随着软硬件技术和网络技术的发 展，c a d c a m 系统的总体趋势是向着集成化、智能化、标准化和网络化方向发展。 1 2 关于u g 1 2 1u g 简介 u g ( u n i 伊a p h i c s ) 是美国e d s 公司开发的c a d ，c 舢w c a e 系统，是当前国际流行 的工业设计平台1 6 】。作为一款实用的工业设计软件包，u g 为用户提供了强大的复合建 模手段，包括实体建模( s o l i d m o d e l i n g ) 、自由曲面建模( f r e e f o r r n m o d e l i n g ) 、特征建 模( f e a t u r em o d e l i n g ) 、装配建模( a s s e m b l ym o d e l i n g ) 等基本建模功能。同时还具有 加工仿真、有限元分析、钣金设计，n c 编程操作、电气配线、空间管路设计、注塑模 分析等专有模块。另外，u g 提供了强大的数据交换功能，其基于标准的i g e s 和s t e p 产品被公认为在数据交换方面处于世界领先地位。图1 2 给出了u g 所包含的主要模块。 u g 提供了自由的建模功能和易于操作的编辑、分析工具，大大减轻了设计人员的 工作量，让他们有更多的精力用于创造性设计上。其无与伦比的c a m 技术，使虚拟产 品开发成为可能，大大缩短了产品开发周期，可提高产品质量，为企业节约大量资金， 进而带来显著的经济效益，因而在全世界范围内拥有庞大的用户群。 1 2 2u g 应用现状 u n i g r 印h i c s ( 简称u g ) 是当前世界上最先进和紧密集成的、面向制造行业的 c a i d c a d c a e c a m 高端软件作为一个集成的全面产品工程解决方案，u g 软件家族 使得用户能够数宇化地创建和获取三维产品定义。u g 软件被当今许多世界领先的制造 2 硕士学位论文 商用来从事概念设计、工业设计、详细的机械设计以及工程仿真和数字化的制造等各个 领域。 u n i g r a p h i c s 是知识驱动自动化技术领域中的领先者。它实现了设计优化技术与基于 产品和过程的知识工程的组合，显著地改进了汽车、航天、航空、机械、消费产品、医 疗仪器和工具等工业的生产。 u n i g r a p h i c s 为各种规模的企业带来了显而易见的价值：更快地递交产品到市场；使 复杂产品的设计简化：减少产品成本和增加企业的竞争实力。它己成为世界上最优秀公 司广泛使用的系统。这些公司包括：通用汽车、波音飞机、通用电气，普惠发动机、爱 立信、飞利浦、松下、精工和柯达。如今通用在全球己拥有1 7 0 0 0 多个客户。 知识驱动白动化( i ( d a ) u g k n o w l e d g ef u s i o “ u g ，m o l d w i z m d u g 伦e a re n g i n e e f i n g w i z a r d u g ，d ke n g 沁e r i n gw u g ，w e l da s s i s t a n d u g ，o d e nu i s t v l e r u g o o e ng r i p - u g ，o d e na p i - u g o d e n + + 计算机辅助工艺设计( c a i d ) u g ，s h 卵es t a d i o 数据交换 i g e s s t e p d x f - 2 d e x c h a n 空e 特殊应用 u g g e n c o n r l e c t u g ，d e s i g nv e r m c a t i o n u g ，i n s p e c t i o n u g 瓜e v e r s ee n g l n e e r i n u g 爪a p i dp r o t o t y p i n g 计算机辅助设计( c a d )计算机辅助制造( c a m ) u g s o l i dm o d e l i n g u g ，f e a 吣陀m o d e l i n g u g u s e rd e f i n e df e a t u r e u g f r e e f o r mm o d e l i 嚷 u g ，d r 啦i n u g ，a s s e m b l ym o d e l n g u g ，a d v a n c e da s s e m b l e s - u g n 硝、，ec o n t r o l u g g e m e t r i ct b l e r a n c i n f u g s h e e tm e 诅ld s i 2 n u g a d v a n c e ds h e e t m e t a ld e s i n u g ，r o u t i n eb a s e u g 厂r u b i n g u g p i p i n g u g ，c o n d u n u g r a c e w a v u g s t e e l w o r k u g ，w n g u g ，o u i c ks h a p e u g ，0 e o m e t r 】c t 0 1 e r a 工l c i n 计算机辅助工程分析( c a e ) u g s c e r u r i of o rs t r u c t u r e s u g ，s c e r u r i of o rs t m c t u r e s + u g s c e r u op e u f f e a b a s em a c h i n i n 譬 f a c e m i m 啦 f i x e dc o n t o u rm j l l i n 2 t i a b l ec o n t o u rm i l l i n g f l o w c u t c a v i t v m i l l i n 旺 z l e v e lm i l l i n g s e q u e n t i a lm i l l i n g t h r e a dm i l l j n 2 n u r b sm a c h i n i n g f a c e t - b a s e dm a c h i n i n g t u m i n g w i r ee d m - s h o dd o c u m e n t a t i o n 。h i g hs p e e dm a c h i n i n g t b 0 1l i b r a r i e df u g g e n i u s c a mv i s u l i z e s d e e d sa n df e e d st a b l e p o s tb u i l d e r 图1 2u g 功能模块 基于u g 的轴类零件特征建模方法研究 u n i g r a p l l i c s 自1 9 9 0 年进入中国市场以来，发展迅速，已经成为中国航空航天、汽 车、机械、计算机及外设、家用电器等领域的首选软件。目前在上海、北京、广州、成 都、深圳、香港设有分公司和办事处，在全国设有1 3 个授权培训点【7 1 。大连机车车辆厂、 天津汽车研究所、长春光机所、上海飞机制造厂、北京福田汽车股份有限公司都是使用 u g 的成功范例，许多知名的家电企业，如海尔、海信、科龙、康佳、长虹、小鸭，利 用u g 开发自身的系列化产品，获得了显著的经济效益。 国内外有关u g 的应用研究资料表明，u g 应用包括两种类型，一是直接利用u o 软件进行产品的建模、分析、制造，二是在u g 平台上进行二次开发。二次开发的内容 涉及标准零件库、行业产品特征库、零件的自动化生成、零件成型与分析自动集成、典 型产品的专家系统研究等。 1 2 3u gn ) 【2 运行环境 硬件要求： c p u ：p e t i mi i l 8 0 0 以上。 内存：2 5 6 m 以上。 硬盘：4 g b 以上。 显卡：支持o p e n - g l 的3 d 图形加速卡，8 0 0 6 0 0p i x e l s 以上的分辨率，真彩 色，8 m b 以上的显示缓存。 光驱：4 倍数以上的光驱。 网卡：以太网卡。 软件要求： 操作系统：w i n d o w sn t4 0 以上的w o r l ( s t a t i o n 或者s e r v e r 版本均可，或者是 w m d o w s 2 0 0 0 x p 操作系统。 硬盘分区格式：采用n t f s 格式。 网卡协议：才1 用t c p ，i p 协议。 显示卡驱动程序：设置分辨率为1 0 2 4 7 6 8p i x e l s 以上的真彩色。 1 - 3 主要研究内容 根据本企业或本领域特定的产品特点，对商品化、通用化的c a d 软件进行二次开 发，得到一个用户化、专业化、集成化、知识化的软件，进而提高设计效率，是研究的 方向和热点之一。而是否具有更快的建模速度、是否包涵全面的信息是衡量一个c a d 软件开发是否成功的重要标准。 本文的主要工作有： ( 1 ) 在v c + + 6 o 编译环境下，应用u g o p e na p i 开发一个轴类零件c a d 系统。 ( 2 ) 对由所开发的c a d 系统生成的轴进行加工仿真，生成刀位源文件。 ( 3 ) 讨论如何将u g 模型导入a n s y s ，并在a n s y s 中对上述轴进行静力分析。 硕士学位论文 第二章u g 二次开发理论基础 2 1u g 开发工具和方法 2 1 1u g 应用开发工具 u g 中不仅包括强大的一体化的c a d ，c a e c a m 功能，还提供了一整套用于u g 二 次开发的软件工具包u g ，o p e n 尉t ，如表2 】所列。它们提供了从界面制作到程序编写 的全套工具8 1 。利用这些二次开发工具可以实现在u g 环境下手工操作的几乎所有功能。 软件工具说明 u g o d e ng r l p 图形交互程序 u g o p e na p i应用程序接口 u g o p e nu t s t y l e o用户界面设计 u g ，o p e nm e n u s c r i p t菜单脚本制作 2 1 1 1u g ，o p e g r l p 在u g o p e na p i 工具发布之前，u g 的开发工具是u g o p e ng r i p ( g r a p h i c s i n t e r a c t i v ep r o g r a m m i n g ) 。 g p 是一种专用的图形交互编程语言，它与u g 系统集成， 可以实现u g 环境中的大部分应用操作。g r i p 语言与一般的通用语言一样，有其自身 的语法结构、程序结构、内部函数以及与其他通用语言程序相互调用的接口。虽然g r j p 的功能远不如u g o p e n a p i 强大，但由于其某些独特的优点，仍然有大量的用户在使用。 2 1 1 2u g ，0 p e na p i 又称u s e rf u n c t i o n ，是一个允许程序访问并改变u g 对象模型的程序集。u g 0 p e n a p i 封装了近2 0 0 0 个u g 操作的函数，可以方便地对u g 图形终端、文件管理系统和数 据库进行操作，绝大多数的u g 操作都可以用u g o p e n a p i 函数实现。u g ，o p e n a p i 是 最常用的u g 应用开发工具。 2 1 1 3u g ，o p e nu i s t y l e r 是开发u g 对话框的可视化工具，其生成的对话框与u g 集成。用户可以方便地、 高效地与u g 进行交互操作。该工具的使用避免了复杂的图形用户接口g u i 编程，直接 将对话框中的基本控件进行组合与布局，可以创建满足不同功能需求的u g 风格对话框。 2 1 1 4u g o p e nm e n u s c r i p t 是创建用户化菜单的工具。m e n u s c r i p t 支持u g 主菜单和快速弹出式菜单的设计和 修改，通过它可以改变u g 菜单的布局，添加新的菜单项以执行用户应用开发程序、u s e r t 0 0 1 s 文件和操作系统命令等。 2 1 2u g 二次开发方法 在u g 上进行二次开发一般包括两个部分：u g 应用程序和界面程序。 界面程序的功能是显示用户界面，实现用户和u g 之间的交互功能。它采用动态连 基于u g 的轴类零件特征建模方法研究 接库方式编写，由u g 应用程序根据需要进行调用【9 。它所实现的功能可以分为两部 分：( i ) 接口部分：实现被外部应用程序的调用、卸载以及提供给应用程序的接口；( 2 ) 用户界 面：实现所需用户界面、实现用户和u g 之间的交互功能。 u g 应用程序是u g 和界面程序的连接桥梁。它所实现的功能也可以分为两个部分： ( 1 ) u g 接口：实现应用程序被u g 调用、卸载以及调用标准的u g 0 p e n a p i ； ( 2 ) 调用界面程序：界面程序的加载、卸载、查找、设置函数接口、显示用户界面等。 u g 宁誉 界面程序接口 程 i 章 f 门 l i 接口部分l銎 l 用户界面j 序 图2 1u g 应用程序功能i 司调用关系 以上4 部分的调用关系如图2 1 所示。图中的箭头表示两者之间有调用关系，图中 按照箭头从上到下的方向构成了调用界面的过程。从用户界面按照箭头从下到上的方向 构成了在用户界面总调用u g 的过程。从图中不难看出u g 的应用程序与界面程序的接 口部分是解决问题的关键。 2 2u g o p e na p i u g o p e na p i 是u i l i g r a p h i c s 中的一个重要模块，是u g 用户最常用的二次开发工 具，做为u g 与外部程序之间的接口，u g o p e na p i 是系列函数的集合，它提供了 2 0 0 0 多个接口函数。u g o p e n a p i 的主要应用有以下几个方面： ( 1 ) 用户定制c a d 环境：用户定制c a d 环境主要包括提供用户化c a d 规范、提供 用户化标准件库和定制用户化c a d 界面等。 ( 2 ) 开发用户专用软件：u g 软件平台上的用户专用软件指u g 没有提供的及功能不 能满足用户要求的一些用户专用软件，例如c a p p 软件、d f a 软件、d f m 软件、c a d c a e 接口软件等。 ( 3 ) 开发u g 与其他c a d 软件的接口：目前，商品化的w 软件很多，如u g 、p r o e 、 c a t i a 、s o l i d w o r k 、a u t o c a d 等。使用这些软件所建的3 d 模型，2 d 图纸都使用各自的 数据结构，有时需要把它们的数据进行交换。这时，有必要开发它们之间的接口。 u g o p e na p i 的编程是在v c 中进行，所以可以充分发挥v c 的强大功能和丰富的 硕士学位论文 编程资源旭可以利用企业原有的c 语言代码资源，集成到u g 中。用u g o p e n a p i 函数 进行二次开发的优点是该工具功能比较强大，能够实现u g 的绝大部分操作，易于进行交 互操作。由于是调用u g 封装的a p i 函数，程序的出错率比较低；缺点是掌握u g o p e n a p i 函数的运用比较困难。 2 2 1 外部u f 和内部u f u f 程序的源代码不能被u g 直接执行，它和c 程序样必须通过编辑形成动态链 接库或可执行文件后才能发挥作用。针对运行环境的不同，u f 程序分为外部u f 和内 部u f 两种形式1 1 0 j 。 外部u f 是可执行程序( e x e ) ，运行时只要有u gl i c e n s e 支持，就可由操作系统 直接执行，不需要启动u g 主界面。它的优点是不必启动u g ，属于后台运行。节约运 行时间，缺点在于不能和u gg a t e w a y 发生联系，因此不能利用u g 的显示窗口动态反 馈操作结果，不能实现用户的一些交互操作。般用于p a n 文件大量创建、存取和管理 或控制出图，不适用于用户交互性的几何建模。 内部u f 是以+ d l l 的形式创建并编译的，它必须启动u g 主界面才能运行，其优 点是能处理u g 的u i 对象接口，实现和u g 界面的无缝集成并扩充u g 的特定功能， 并且它执行时每个步骤都从u g 的窗口中动态反映，因此可以方便的通过u i 界面来实 现与用户的交互等复杂操作。本论文即采用内部u f 形式，从自定义菜单中( m e n u s c r i p t ) 调出定制的界面( u is t y l e r ) 来运行u f s t a 。 2 2 2u f 的l i c e n s e 所有u f 程序在运行时都要获得u g o p e na p i “s e n c e 的支持，因此程序必须正确 的初始化以获得一个u g 0 p e na p il i s e n c e ，终止时也要归还占用的l i s e n c e 以供下次 调用u f 函数时使用。 i n tu fi n i t i a l i z e ( 1 ；棚f 初始化 i n tu f j e 肌i n a t e ( ) ；仇j f 中止化 2 3u g o p e na p i 函数介绍 2 3 1u g o p e na p i 的数据类型 除了c 语言标准的数据类型外，u g o p e n a p i 大量使用了类型定义，如s t m c t l l r e s 、 e m l m s 、u i l i o n s 、p o i n t e r s 量乏s t r i n gd e f i n e dc o n s t a | 1 t s 。 2 3 1 1u g ，o p e na p i 的数据结构命名约定 u g 0 p e na p i 数据结构的命名约定除了下述后缀的约定外，类似于函数的命名约 定： j j j s 数据类型( d a t et y p e ) 数据类型的指针( p o i n t e rt ot h a tt y p e ) 结构标识( s t m c t i l r et y p e ) 董三坚呈塑垫耋重丝丝堡丝堡童鎏型l 童 ut联合类型( u n i o n t y p e ) upt 联合类型的指针( p o i n t e r t oa u i l i o n 咖e ) ft 函数指针( p o i “t e rt oan m c t i o n ) 例如下述来自u f i _ a s s e m h 的数据结构定义： 啪e d e f s t n j c tu f _ a s s e m _ o p t i o n s _ s i n t1 0 a d o p t i o n s ； i n tp a r t s _ l i s t ； i n tu p d a t e ； i me m p h a s i z e ； i n te m p h a s i z e c 0 1 0 r ； i n tf a i l u r e _ a c t i o n ； i mm a i n t a i n - w o r kp a r t ； i n tl o a ( u a t e s t ； i n tl o a d _ c o m p o n e n t s ； i m l o a 0 一m l l y ； i n ti o a d s u b s t i t u t i o n ； ) u f a s s e i - 叩t i o n s - t ，+ u f _ a s s e m p t i o n s - p j ； u f _ a s s e m 一叩t i o n s _ s 是结构标识，u f a s s e m p i i o n s _ t 是该结构的类型定义， u fa s s e mo p t i o n spt 是该结构类型的指针。 2 3 1 2t a 叠t 的数据类型 u g o p e n a p i 使用最多的数据类型是t a 当j ，它在头文件u f _ d e h 中定义如下【1 1 】： t y p e d e fu n s i g n e di n tt a g j ，+ t a gpt 5 在u g 环境中，t a gt 是u g 对象的句柄，即u g 对象的惟一标识。它是一种不重复 的无符号整形数值，主要用于标识应用程序中的对象，如部件、草图、曲线、属性和表 达式等。u g 应用程序只能访问句柄，而不能直接访问句柄所指示的实际对象。程序一 般通过调用a p i 函数获取句柄，并且在其他a p i 函数中使用这个旬柄，以引用它指示的 对象。在此过程中，句柄的实际值对程序来说是无关紧要的。此外t a 蛐j 是指向t a g j 数据类型的指针。 以部件对象为例，下面的代码首先获得工作部件的t a g _ t 值，然后获取该旬柄所引 用部件对象的文件名。 t a g tt 、o r k p a n ； t w o r k p a n 。u f a s s e i _ a s k w o r k p a n ( ) ； c h a rs f i l e s p e c 【2 5 6 + 1 】； u fp a r ta s k p a n _ _ n 锄e ( t w b r l 【p a n ，s f i l e s p e c ) ； 这一类型把u g o p e na p i 与对象模型联系起来。当u g 的模型被加载到u g 环境中后，t a g - t 相当于对象，大部分的u g o p e n a p i 函数参变量列表中都有一个t 强t 硕士学位论文 指针或t a gt 类。 2 3 2u g o p e na p i 函数命名规则及参数约定 在没有特别说明时，u g o p e na p i 的函数是用c 语言编写的，并遵循a n s ic 标 准。 2 3 2 1 函数命名规则 u g o p e n a p i 函数共有碡类名称约定。原有的名称约定与标准的名称约定。 原有的名称约定是u g 旧版本软件采用的约定方式，其一般格式为u c 或 u f 之) 。( ) ( x 。其中u c 和u f 代表u g o p e n a p i 函数， 是4 位数或3 位数接一个 字母，以区别不同的功能。例如，a p i 函数u c l 6 0 8 ( ) 用于显示键盘输入菜单界面并获取 整型或实型输入。采用这种约定方式不便于函数的查找，在一定程度上影响了编程的效 率。尽管此类函数仍然可以使用，但将逐渐被标准名称约定的函数所替代。因此建议使 用标准名称约定的函数，但有些函数例外，例如，函数u c l 6 0 1 ( ) 尽管可以被函数 u fu im e s s a j ed i a l o g ( ) 替代，但由于其参数少、使用方便等特点，仍被广泛使用。 标准的函数名称约定为函数的查询提供了便利，其一般格式为u f 。 其中、u f 表示u s e rf u l l c t i o n ； 表示函数的应用范围，通常是应用范围名称的英文 单词缩写。例如：m o d l 和a s s e m 分别是m o d e l i n g 模块和a s s e m b l y 模块的名称缩写， d i s p 则是d i s p l a y 功能的名称缩写； 表示其实现功能的语言描述，一般由下划 线分开的动词和名词( 或词组) 组成。例如，函数u f p a r l _ a s k _ p a n - h i s t o r y ( ) 用于询问部 件的历史信息，常用的动词有a s k ( 查询) 、c r e a t e ( 创建) 、e d i ( 编辑) 、s e t ( 设置) 和d c l e t e ( 删 除1 等。 2 3 2 2 函数的参数约定 u g 0 p e n a p i 函数的参数设定与c 语言类似，其函数原型的一般格式为： ( 参数列表) ； 返回数据类型通常是c 数据类型或u g o p e na p i 自定义数据类型。参数的输入输 出方式有3 种：i n p u t 、o u t p u t 与o u t p u tf r c e i n p u t 表示参数为输入方式，参数在使用前 必须赋值；o u t p u t 表示参数为输出方式，参数在使用前无须赋值；o u t p u tf r e e 表示参数 为输出方式，且使用后需要释放内存，u g 0 p e na p i 提供的常用释放内存函数有 u f - 行e e 0 、u f f r e t s 圩i n g ( ) 和u f s t y l e r j k 皇_ v a l u e ( ) 等，至于选择哪种释放函数需视 具体情况而定。 以函数u f j 恰r t - o p e n 0 为例，其功能是加载一个部件文件到u g 环境中并设为当 前工作部件。该函数的语法格式如下： i n tu f n 蝴o p e n ( c h a 巾a 岬帅e ，t a u4 p 吼u f 且r t j o a d _ s s j + e o u 龇s ) ； 该函数的参数描述如表格2 2 所示。 总体说来，使用u g o p e na p i 函数来完成某工作，我们需要： ( 1 ) 使用正确合适的函数。 ( 2 ) 向函数传递正确合法的参数，包括对象参数( 表示将要施加操作的对象) 和选项参 基于u g 的轴类零件特征建模方法研究 数( 用来确定具体操作的方式和给出操作过程要用到的各项数值) 。 ( 3 ) 得到函数的返回值，判断操作是否得以正确完成。 参数输入，输出类型 描述 p a r t - n a i i l o 输入 c h a r + 部件文件的全路经 部件的标识，失败时为 d a r t 输出 t a g j n u l l 一1 a g 加载失败时包含其错误代 e r r o rs t a t u s 输出 u f j ，a r l l o a d _ s t a n l s j + 码和部件名称，使用结束后 必须释放内存 2 3 3u g ，o p e na p i 函数的查询 由于u g ，o p e na p i 包含繁多的接口函数，而编程的主要工作就是合理的调用所需 的函数，所以掌握如何查询a p i 函数，从而了解诸如函数参数类型、定义、参数如何赋 值等是非常重要的。 查询u g o p e n