（材料加工工程专业论文）基于ug的皮带轮压铸模cad系统的研究与开发.pdfVIP

太原理工大学硕士研究生学位论文 基于u g 的皮带轮压镑模c a d 系统的研究与开发 摘要 在通常的机械传动中，普通v 型带传动为最常用传动方式。皮带轮作 为主要机械传动零件，已广泛应用于各类机械设备中。铝合金皮带轮较铸 铁材料的质量轻、传动稳定性高，有利于提高机器转速，减少能量消耗。 以铝合金代替铸铁和钢材料生产的皮带轮，在汽车和农用机械领域已得到 推广和应用。 实际牛产中采用压力铸造的方式成型皮带轮，其耗费金属材料少，制 造精度高。本论文主要利用计算机辅助技术来完成压铸模设计过程中的分 析计算、零件造型、数据存储与输出等工作。使用u g 软件作为设计平台 开发的皮带轮压铸模c a d 系统，以期提升设计效率和质量、改善模具设计 人员的工作条件。 论文首先利用u g 自带的次开发工具u g o p e n 完成系统菜单的调用 和参数输入对话框的设计。采用创建动态链接库文件( d 1 1 ) 的方法实现对 m f c 的调用，从而构建起零件数据库对话框界面。然后依靠m f co d b c 访问技术和a c c e s s2 0 0 7 软件建立数据库管理系统，通过o d b c 类成员函数 访问数据源，并将记录集显示在对话框列表控件上。最后引入参数化的建 模思想绘制模具部件模型，利用u f 提供的功能函数进行数据的映射和三维 实体模型的输出与更新。 其中，在绘制模具零件过程时采用u g 软件工具“表达式”，能够很好 的控制多个参数及其相互约束关系，并通过内部程序驱动尺寸参数来完成 太原理工大学硕士研究生学位论文 同一类型不同型号零件的更新。a c c e s s2 0 0 7 数据库管理软件的使用，可以 满足设计人员对于零件数据的添加和修改工作。 本模具c a d 系统具有以下功能：皮带轮零件的三维实体造型，压铸机、 压铸材料的选择以及通过访问数据库快速生成模具零部件模型。用户通过 操作本系统，能够次性创建出皮带轮模具的浇注系统、斜滑块分型系统、 成型镶块、型芯、推出机构和模架等部件。实例运行表明：软件对话框界 面简单明了，程序运行稳定可靠，可广泛应用于实际牛产中。 关键词：皮带轮压铸模，参数化设计，u g 二次开发，数据库 i i 太原理工大学硕士研究生学位论文 r e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n t0 fu g b a s e dc a d s y s t e m0 fc a s t i n gm o l df o rb e i jp u l l e y a b s t r a c t i nt h em o s tm e c h a n i c a lt r a n s m i s s i o n ，t h eo r d i n a r yv - b e l tp u l l e yi st h em o s t c o m m o nt r a n s m i s s i o nm o d e ，w h i c hh a sb e e nw i d e l yu s e di nv a r i o u st y p e so f m a c h i n e r y t h eb e l tp u l l e yo fa l u m i n u mh a sl e s sw e i g h ta n dm o r et r a n s m i s s i o n s t a b i l i t yt h a nt h a to fc a s ti r o no rs t e e l ，w h i c hm a k e sac o n t r i b u t i o nt oi n c r e a s i n g t h em a c h i n es p e e da n dr e d u c i n gt h ee n e r g yc o n s u m p t i o n t h ea l l o yb e l tp u l l e y h a sb e e nw i d e l ya p p l i e dt ot h ef i e l do fa u t o m o b i l ea n da g r i c u l t u r a lm a c h i n e r y i n s t e a do fc a s li r o no rs t e e l t h ea l l o yb e l tp u l l e yi su s u a l l ym o l d e db yt h ew a yo fp r e s s u r ec a s t i n gi n t h ea c t u a lp r o d u c t i o n p r e s s u r ec a s t i n gc o s t sl e s sm e t a la n dh i g h e rp r e c i s i o n f o r m e d t h e p a p e rm a i n l y u s e dt h e c o m p u t e ra i d e dd e s i g nt e c h n o l o g yt o c o m p l e t et h ea n a l y s i s ，c a l c u l a t i o n s ，p a r tm o d e l i n g ，d a t as t o r a g ea n do u t p u t ，e t c t h e p u l l e yd i e c a s t i n gm o l dc a ds y s t e mw h i c hi sc r e a t e db yu g s o f t w a r ea sa d e s i g n i n gp l a t f o r mc a ni n c r e a s et h ep r o d u c t i v ee f f i c i e n c ya n dq u a l i t ya sw e l la s i m p r o v et h ew o r k i n gc o n d i t i o nf o rm o l dd e s i g n e r s f i r s t l y ，t h ep a p e rt a k ea d v a n t a g eo ft h er e d e v e l o p m e n tt o o lu g o p e no f u gt od e s i g nt h es y s t e mm e n ua n dt h ep a r a m e t e ri n p u td i a l o g a d o p t i n gt h ew a y o fb u i l d i n gt h ed 1 1t oc a l lt h em f c ，s ot h a tt h ed a t a b a s ed i a l o gi n t e r f a c eo fp a r t s i i i 太原理工大学硕士研究生学位论文 c a nb eb u i l t s e c o n d l y ，d e p e n d i n go nt h em f co d b ct e c h n o l o g ya n da c c e s s 2 0 0 7 ，t h ed a t a b a s em a n a g e m e n ts y s t e mw a sb u i l t t h r o u g ho d b cc l a s s m e m b e rf u n c t i o n s ，t h ep r o g r a mh a saa c c e s st o d a t as o u r c e ，a n dw o u l dd i s p l a y t h er e c o r d s e t t i n g o nt h e d i a l o g c o n t r o l l l i s t f i n a l l y ，t h e i n t r o d u c t i o no f p a r a m e n t r i cm o d e l i n gi d e ai su s e df o rd r a w i n gt h em o l dc o m p o n e n t f u n c t i o n s p r o v i d e db yu fi sa p p l i e dt om a p p i n gd a t a o u t p u t t i n ga n du p d a t i n gt h r e e 一 一一一一一 ， 一 一 一 一 d i m e n s i o n a ls o l i dm o d e l s a m o n gt h e m ，t h ee x p r e s s i o no fu g t o o li sa p p l i e dt od r a w i n gm o l dp a r t s i t c a nc o n t r o l m u l t i p l e d i m e n s i o n s p a r a m e t e r s a n dt h e i rm t u a lc o n s t r a i n t s d i f f e r e n tm o d e l sb u ts a m et y p ea n ds i z eo fp a r t st h r o u g hp a r a m e t e r d r i v e nw a y t ou p d a t et h ep a r t s u s i n gt h ed a t a b a s em a n a g e m e n ts o f t w a r eo fa c c e s s2 0 0 7c a n m e e tt h ed e s i g n e r st oa d d a n dm o d i f yp a r t sd a t a t h em o l dc a d s y s t e mh a st h ef o l l o w i n gf u n c t i o n ：3 ds o l i dm o d e l i n go ft h e p u l l e yp a r t s ，t h e c h o i c e o f d i e - c a s t i n g m a c h i n ea n d c a s t i n gm a t e r i a l s ，b y a c c c e s s i n gt h ed a t a b a s et oq u i c k l yg e n e r a t et h em o l dc o m p o n e n tm o d e l s t h e u s e rc a no p e r a t et h es y s t e mt oc r e a tt h ep u l l e ym o l do ft h eg a t i n gs y s t e m ，t h e c l a s s i f i c a t i o no fs l i d e r ，m o l d i n gi n s e r t s ，c o r e s ，m o l di n t r o d u c e di n s t i t u t i o n sa n d m o l dp a r t s c o m m i s s i o n i n gs h o wt h a tt h es o f t w a r eh a sas i m p l ed i a l o gi n t e r f a c e a n dt h ep r o g r a mo p e r a t e ss t a b l ya n dr e l i a b l y i tc a nb ew i d e l yu s e di na c t u a l p r o d u c t i o n k e yw o r d s ：b e l tp u l l e yc a s t i n gm o l d ，p a r a m e t r i cd e s i g n ，r e d e v e l o p m e n to f u g d a t a b a s a e i v 太原理工大学硕士研究生学位论文 1 1 压铸及其模具概述 第一章绪论 压力铸造属于特种铸造的范畴，是近代金属加工工艺中一种高效率、少无切削的金 属成形精密铸造方法。它是将液态或半固态金属在高压高速下充入模具型腔，并伎金属 或合金在压力下成型和结晶的铸造方法。这种工艺制造方法已经广泛地应用于生产生活 的各行各业中。除用于汽车、仪表和工业电器外，还广泛应用于家用电器、农机、无线 电、通信、运输、机床、造船、计算机、照相机、钟表和纺织器械等行业。 我国压铸件的工业化生产始于上世纪5 0 年代，当时可自行设计及制造全液压传动 的卧式冷室压铸机，锁模力为5 0 0 k n 和1 0 0 0 k n 。7 0 8 0 年代，我国已经可以自行设计 性能优良的压铸机，此外还大量引进国外压铸设备。9 0 年代，全国共拥有压铸机5 8 9 3 台，年产压铸件2 6 6 7 0 0 吨，其中铝压铸件占7 2 4 ，锌压铸件占2 5 3 。本世纪初，我 国压铸及其相关企业已经达到3 0 0 0 家，拥有设备9 0 0 0 台，年生产压铸件5 0 万吨1 2 j o2 0 0 6 年压铸件总产量突破1 0 0 万吨，年产值达4 8 0 亿。近1 0 年来，无论压铸设备还是压铸 技术均得到飞速的发展，压铸机械正朝着自动化、智能化的趋势发展【3 1 。 压铸模具是进行压铸生产的重要设备，压铸模具结构的合理性及技术的先进性直接 影响压铸件的质量，也是生产能否顺利进行的保证。铸件的外状、尺寸、强度及表面质 量等均取决于压铸模具的优劣。 一 进入2 1 世纪，我国压铸模设计制造的技术水平有了很大提高，国内很多企业引进 国外先进的软件、制造工艺、加工设备及检测装置。但生产的压铸模与国外相比，质量 较差，价格较低，一般只有国外同类模具的1 2 1 5 ；模具寿命也不稳定，中型复杂的 模具，国外往往在1 0 1 5 万模次，国内好点的有8 1 2 万模次；国产模具存在的问题还 有品质稳定性差，不注重外观质量，尺寸精度低，使用故障高，返修率高，这些都直接 制约了压铸生产效率的提高。从数量上讲，我国已经成为世界模具生产大国，但落后的 压铸模设计技术已经严重制约了我国压铸产业的发展，特别是一些大型、精密、复杂的 压铸模，还主要依赖于进口。 压铸模具今后的发展趋势： 1 太原理工大学硕士研究生学位论文 1 ) 向着精密、结构复杂、大型模具的方向发展。 2 ) 进一步缩短模具的制造周期，提高模具的加工质量，采用先进的制造技术、现 代的设计理念、先进的制造工艺、综合自动化及现代管理系统。 3 ) 努力延长压铸模使用寿命，并通过优化铸件结构设计、合金冶炼质量、毛坯锻 造工艺、模具加工质量、模具热处理和规范化操作等途径来实现。 1 2 压铸模c a d 技术特点及发展趋势 1 2 1 压铸模c a d 基本内容特点 计算机辅助设计( c a d ) 是用计算机强大的运算功能辅助完成产品的整个设计和分析 过程，最终得到满意的设计结果和产品图样i4 1 。近年来，国内外对压铸模c a d 开展了 大量研究工作，开发与压铸生产相适应的c a d 模具设计系统，并结合c a m 取代传统 的加工制造，同时引入c a e 工程，模拟分析产品及模具结构。这样可以缩短压铸模设 计周期的3 0 - 6 0 ，又可以减轻设计人员的工作强度，提升设计能力2 3 倍，提高压 铸模具的设计品质，降低设计成本的1 5 3 0 ，最终提高企业竞争力【5 1 。 压铸模c a d 的基本内容包括：铸件外形尺寸、合金材料、压铸机参数设置、模具 基本结构的确定、自动装配和二维图纸的输出等等。一个典型的压铸模具c a d 系统应 该包括以下几个方面，如图1 - 1 所示。 。a 。d 镰缆除爿鞠c a d 燃 制毅撬繁理荼绫 e 造型素缆卜r 1系境r 们 毂燃。露联系差是 i 缎 造 型 葫 镌 i i l i i l l i i ； i 一二= 二：。= ：薹i 。i 一 氍 辚 概 爹 簸 的 迓 i ；l 孽 浇 涟 素 统 的 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系统，如意大利比萨大 学机械技术研究所设计开发的“p r e h e a t ”程序，可以通过二维数值方法模拟得出压铸模 型的温度场，从而确定冷却管道的排布【8 1 。德国m u l l e r w e i g a r t e n 机械厂运用有限元的 模拟方法，对六缸汽缸体压铸过程进行热分析，得出定模和动模的温度分布情况【9 1 。 计算机软硬件的飞速发展为压铸模具c a d 技术带来的巨大的发展空间。此时的 c a d 系统不仅能够进行工艺参数的选择和温度场的模拟，还可以实现自动生成图形、 输出图形、c a e 模拟分析和c a m 技术的集成。 我国对于计算机辅助设计技术的研究起步较晚，在8 0 年代初才开始进行模具c a d 3 太原理工大学硕士研究生学位论文 的研究与开发。但是经过近几十年的努力发展，模具c a d 理论技术不仅有了长足发展， 而且在实际模具生产中，c a d 技术也得到了广泛的应用【1 0 】。 华中科技大学开发的压铸工艺c a d 系统，能够根据零件图纸和合金类型进行模具 结构、型腔和浇注系统的设计，以及二维草图、压铸模零部件的设计和压铸工艺参数的 设置，建立标准零件数据库。设计过程中需要人员对系统进行交互式访问，并结合标准 件数据库，最后在u g 软件环境输出压铸模零件模型和三维装配图1 1 1 】。哈尔滨科学技术 大学设计开发的“压铸模c a d 系统”，是应用v b 语言在a u t o c a d 软件平台上进行二 次开发，并在汉字d b a s e i i i 上建立了相应的数据库。华南理工大学和东南大学开发出 “压铸工艺参数及缺陷判断的专家系统”，对产品设计具有一定的综合优化作用，也取 得了较好的效果1 1 2 j 。太原理工大学开发的压铸模具设计系统可以对压铸工艺参数进行详 细设置，并通过计算得出的锁模力大小来选择压铸机型号【1 3 】。哈尔滨理工大学的于彦东 建立的铝合金压铸模c a d 系统，对压铸模中各个模板进行计算机辅助程序设计，并将 结果存储于数据库中。最终实现在a u t o c a d 软件中自动生成模具零件二维工程图纸【1 4 】。 近几年来，压铸模c a d 技术的应用主要体现在基于c a d 软件的二次开发上，设计 内容包括：参数化三维实体造型，标准模架库的建立，压铸机、压铸工艺参数的设置和 优化、压铸模具模块结构的设计以及二维工程图纸的输出等等，如华中科技大学的王凤 林在u g 的平台上对压铸模浇注系统c a d 软件的研究和开发【1 5 1 。徐峰等人利用u g 软 件构建压铸模c a d 系统框架，实现了压铸模具型腔结构模块的设训1 6 】。 1 2 3 压铸模c a d 技术发展趋势 随着c a d 技术的应用趋于成熟化和实用化，c a d 系统已经不再是单纯的依靠计算 机进行图形绘制，而是要与c a e 、c a m 技术相结合，引进集成化、智能化的设计制造 理念。这才是今后模具c a d 技术的发展趋势，其主要特点如下f 1 7 1 ： 1 ) 标准化 压铸c a d 系统可建立基于参数化特征的精确实体模型、压铸模零件、模块和模架 数据库，大幅缩短设计制造过程。在参数化设计的基础上建成典型参数化模具结构库， 利用c a d 软件的设计结果文件驱动典型参数化模具结构样本，直接、快速生成所需的 模具结构图形。 2 ) 集成化 从模具的设计、工艺参数、成型过程模拟到模具的加工制造都依赖计算机软件进行 4 太原理工大学硕士研究生学位论文 辅助运算，使模具设计整体流程和设计周期大大缩短。利用成熟的c a d c a e c a m 软 件作为支撑软件，通过二次开发方法予以集成，使软件的综合性能提升，最大发挥计算 机的设计功能，使设计人员更好地使用和开发设计软件。基于c s c w ( c o m p u t e rs u p p o r t e d c o o p e r a t i v ew o r k ) 的模具c a d c a _ e c a m 集成系统具有统一的产品建模技术。产品的设 计、分析、制造、管理及整个生命周期的数据模型的维护和建模技术都符合 s t e p ( s t a n d a r df o rt h ee x c h a n g eo fp r o d u c tm o d e ld a t a ) 标准，使产品的描述更完整，便于 计算机自动处理和管理数据。 3 ) 智能化 压铸模c a d 系统智能化主要是通过引入专家系统( e s ) 思想，以人类思维认识理 论做基础，用逻辑判断和综合推理能力来处理模具设计制造中的问题，使整个模具c a d 系统具备人工智能。 4 ) 自动化 压铸模。如g 址c a m 系统中，c a d 部分的人工干预最多，若要提高模具设计的 自动化水平，除了采用专家系统外，另一个重要途径就是通过计算机来自动确定模具的 分型面。 5 ) 网络化 压铸模具系统网络化主要体现在并行思想的运用上。并行设计法是指在进行产品设 计r 的初期就综合考虑产品的使用功能、零件的制作工艺性、制造成本、工艺参数的设定 等多方面因素，在进行零件和模具设计的过程中就模拟后序工序，预见在实际生产中可 能产生的问题，并及时解决和避免。 6 ) 最优化 模具设计中结构和工艺的最优始终是设计人员追求的目标。采用传统方法制造出的 模具质量较差，通过与c a d c a e c a m 技术的结合使用，使压铸模具在设计之初，就 能预判产品的设计缺陷、工艺参数的合理性及模具制造的难易程度。通过c a e 模拟， 进行压铸模温度场、流动场、应力场的数值模拟，实现真正意义上的压铸模优化设计。 缩短模具设计和修改周期，使压铸模的各项参数达到最优，降低设计成本，提高模具设 计整体效率【1 8 】。 5 太原理工大学硕士研究生学位论文 1 3 皮带轮压铸特点 皮带传动是一种依靠摩擦力来传递运动和动力的机械传动。它的特点主要表现在： 皮带有良好的弹性，工作时能够缓和冲击和振动，运动平稳无噪音。皮带轮作为最常见 的机械传动工具，己广泛应用于生产生活的各个领域。例如小型柴油机动力的输出，汽 车，矿山机械，纺织机械，车床，农业机械动力的传送，风机，减速器，农业泵，发电 机，轧花机等等。 皮带轮的加工制造方法很多，常见的有锻造、砂型铸造、压力铸造等。其中采用压 力铸造的优点主要有【2 l ： 1 ) 可以得到壁薄、外状复杂且轮廓清晰的制件。 这是普通砂型铸造、金属型重力铸造或其它一些特种铸造方法无法比拟的。通常情 况下，铸件的壁厚范围在1 - 6 m m 内，小型铸件壁厚可以更薄，而大铸件亦可以做得更 厚。对于有些外形复杂的零件或用其它铸造方法无法制得的铸件，即使生产量少，也只 能用压铸的方法制造。 2 ) 铸件尺寸精度高、耗费材料少、加工余量小、表面光整。 铸件的加工余量一般控制在0 2 r a m 0 5 r a m 范围之内，表面粗糙度在r a 3 21 1m 以下。 生产的压铸件装配互换性能好。有些零件甚至不需要后续加工就能直接使用。 3 ) 铸件内部组织致密、具有良好的力学性能。 由于铸件是在模具型腔中以高压作用凝固，所获得的晶粒细小、组织致密，表现出 较高的强度。此外，由于激冷使铸件表面硬化，形成约0 3 0 5 r a m 的硬化层，所以具有 优良的耐磨性。 4 ) 压力铸造生产效率较高 压力铸造的生产周期短，一次操作的循环时间约5 s 3 m i n ，一般多为3 0 件m i n ，适 于大批量生产。 皮带轮铸造时常用灰铸铁和钢材料。但是在设计汽车和农用机械的某些传动零部件 时，为了能减轻零件质量、提高机器转速、减少动能消耗，出现了以铝合金代替铸铁和 钢作为皮带轮的压铸材料。铝的密度只有钢的1 3 ，耐蚀性和延展性良好。其强度和耐 磨性符合工作条件，抗疲劳性能和传动稳定性也较高。国外早已将铝合金等轻量化合金 应用于汽车性能的提升【1 9 】。因此，本文将采用铝合金材料进行皮带轮压铸模设计。 6 太原理工大学硕士研究生学位论文 1 4 课题研究意义 近年来，随着铝合金压铸件的应用越来越广泛，汽车工业对减轻车身重量和降低能 耗要求的提高，轻量化合金开始逐步取代传统压铸材料来制造汽车关键零部件。 从模具设计和c a d 系统的研究现状来看，二者的结合使用必然是今后模具设计的 发展趋势。国内一些大型模具企业在c a d c a m 应用上大多只是购买国外先进的计算机 系统和机器设备，很少对c a d 软件进行二次开发；中小型模具企业更是只会应用c a d 进行图形的绘制。所以有必要改善国内模具企业对c a d c a m 的应用现状，使他们意识 到c a d c a m 技术在降低成本，提高生产设计效率和优化配置人力资源方面的重要性。 从我国模具行业整体长远发展来看，只有研究和开发具有自主知识版权的模具c a d 系 统，才能不受国外技术的制约。 虽然目前已经有很多院校和科研单位在进行压铸模具c a d 方面的研究和系统开 发，但对于皮带轮零件，大多数只是进行三维模型的参数化设计，还没有一套完整且适 合实际生产应用的皮带轮压铸模具c a d 系统。本系统是在u g 软件平台上进行二次开 发，同时建立相应的模具零件数据库。论文所进行的研究不仅能够对正在设计皮带轮压 铸模具的人员起到辅助作用，而且给研究和开发压铸模c a d 系统的科研人员带来帮助 和可借鉴之处，为其进行其他机械零件压铸模具c a d 系统的设计提供新的思路和技术 指导。 据此，本文提出对皮带轮结构及其整套压铸模具模块c a d 系统的研究就显得很有 必要。 1 5 课题研究内容 本文主要针对腹板式皮带轮进行压铸模具系统的设计，通过运用参数化的设计思想 完成模具模块结构设计，对u g 软件进行二次开发，使用v c + + 语言编写内部程序，并 集成数据库管理系统。最终实现利用计算机辅助技术建立皮带轮压铸模具设计系统。 研究内容主要有： 1 ) 根据相关资料和标准，确定皮带轮型号及其压铸制造工艺。 2 ) 提出皮带轮压铸模具基本结构。 3 ) 编写压铸工艺计算模块、压铸合金材料库及收缩率参照表，方便设计选择。 7 太原理工大学硕士研究生学位论文 4 ) 选择u g 二次开发工具u g o p e n 作为c a d 系统开发工具。用u g o p e n m e n u s c r i p t 编写用户菜单，u g o p e nu i s t y l e r 制作参数输入对话框，供用户菜单调用， 实现人机交互式访问。u g o p e na p i 函数编写内部应用程序。 5 ) 运用u g 关系表达式法进行模具模块的参数化设计，通过v c + + 软件编译，实现 程序驱动实体建模。 6 ) 引入数据库管理软件a c c e s s2 0 0 7 管理模具模块数据，创建数据输入框，方便设 计人员进行模型数据的添加和修改，建立模具标准零件库。 8 太原理工大学硕士研究生学位论文 第二章c a d 系统软件平台及二次开发工具 本文是对基于u g 的皮带轮压铸模c a d 系统进行研究和开发。设计c a d 系统是一 项十分复杂的工作，需要掌握多方面的知识。包括c a d 软件的操作、二次开发工具的 使用、汇编语言的书写以及模具设计的理论知识等等。对于要研究c a d 系统的设计者 而言，首先要了解二次开发软件的功能以及如何选择合适的c a d 系统设计平台和开发 工具，才能设计出合理的c a d 系统。 2 1c a d 系统开发平台 u g ( u n i g r a p h i c s ) 是当今最先进的计算机辅助设计、模拟分析和加工制造软件，具有 简单易学、操作性强的特点，广泛用于航空航天、船舶、汽车、机械制造和电子等领域 【2 0 。如美国通用汽车公司、贝尔直升机公司、波音飞机公司及国内的许多大型制造企业 均选用u g 作为计算机辅助设计、制造和分析的平台。 u g 作为c a d 系统二次开发平台的优势主要有： 1 ) u g 软件拥有众多适应不同需求的功能模块，如造型、模具设计、模拟仿真、工 程图纸、n c 加工、装配等等。 2 ) 采用基于特征的建模方法进行实体造型。 3 ) 白带有二次开发工具与程序语言接口，使u g 的造型功能与计算机语言功能紧 密结合，为专门从事c a d 系统研究的人员提供支持平台。 4 ) 具有人机交互式界面操作窗口，进行对象操作时，具有自动推理功能。 v i s u a lc + + 是当今世界上使用最为广泛计算机高级汇编语言之一，是一个基于 w i n d o w s 操作系统的可视化集成开发环境，全面兼容c 语言和支持面向对象的方法，以 自动编译功能和高级除错功能而著称。c + + 面向对象的设计方法是将数据及处理数据的 响应函数“封装”到一个类中，以对象为中心、类为构造机制，开发出符合特定需求的 系统【2 1 。 选择v i s u a lc + + 6 0 作为二次开发的编程语言，主要是因为它可以将c + + 支持的对 象全部集成到u g 软件中。编写系统程序时完全沿用c + + 的语法规则，后期编译和调试 也较为方便。并且u g 提供的二次开发工具u g o p e n a p i 也可用c + + 语言。 9 太原理工大学硕士研究生学位论文 2 2u g o p e n 二次开发工具 u g 软件二次开发，是指在u g 软件的环境下，结合企业自身需求，为实现某些特 定的功能，开发出面向用户的系统软件。u g 0 p e n 作为u g 软件的二次开发工具，能 够满足用户特殊需要而随u g 一起发布的。其中包含许多函数和工具集，利用该工具模 块可以对u g 系统进行用户化剪裁和开发，满足用户的特殊需求【2 列。 u g o p e n 主要包括以下部分： 1 ) u g o p e n a p i 提供给u g 直接的编程接口，支持c 、c + + 、f o r t r a n 和j a v a 等 高级语言。 2 ) u g o p e ng r i pu g 二次开发早期主要语言，编写简单、通俗易懂，用户可以 应用进行n c 自动化或自动建模。 3 ) u g o p e nm e n u s c r i p t 用于设计u g 软件二次开发系统操作的菜单和工具条， 不需要编写计算机程序代码。 4 ) u g o p e nu i s t y l e ru g 软件的可视化编辑器，用户可以通过其开发出交互式人 机对话框界面。 2 2 1u g o p e na p l u g o p e na p i 又称为u s e rf u n c t i o n ，是u g 与外部程序的连接接口，由一系列函数 和过程组成。u f 提供了2 0 0 0 多个操作函数，内容包括建模、装配和模拟分析等，大部 分u g 功能都可以通过u g 0 p e n a p i 函数实现。 使用a p i 函数编写的用户程序可以在两种不同的环境下运行：内部( i n t e m a l ) 环境和 外部( e x t e m a l ) 环圳2 3 1 。e x t e r n a l 类型以e x c 文件形式直接在操作系统下运行。i n t e r n a l 类 型只能在u g 环境下运行，并以d 1 1 的方式调用到u g 的进程中，常驻于内存空间。i n t e r n a l 与e x t e r n a l 类型相比较，具有文件小、连接速度快、执行反应灵敏的特点。内部程序的 一般格式为： e x t e r nd l l e x p o r tv o i du f u s r ( c h a r 木p a r m ，i n t4 r e t u r n c o d e ，i n td e n ) i f ( 0 = = e r r o r c o d e ) t 在此添加用户代码木 t 终止a p i 环境丰 1 0 太原理工大学硕士研究生学位论文 e r r o r c o d e = u f t e r m i n a t e 0 ； ) p r i n t e r r o r m c s s a g e ( e r r o r c o d e ) ； ) ， 其中，u f u s r 0 是内部程序的标准入口函数。 外部程序能在操作系统下直接运行，不需要启动u g 软件，以+ e x e 作为可执行文 件，耗费系统资源少，因为没有与用户交互的界面，所以一般在后台运行程序，如用于打 印机、出图和数据管理。外部程序的一般格式为： e x t e r nv o i dm a i n ( c h a ra r g c ，c h a r2 a r g v ) * 初始化a p i 环境术 i n te r r o r c o d e = u f _ i n i t i a l i z e ( ) ； i “0 = = e h o r c o d e ) 术在此添加用户代码+ 木终止a p i 环境半 e r r o r c o d e = u f _ t e r m i n a t e 0 ； ) p r i n t e r r o r m e s s a g e ( e r r o r c o d e ) ； ) 所有的a p i 程序都只有在正确的初始化和终止程序，来获取和释放a p i 的执行许可 权限。其中，u f _ i n i t i a l i z e 0 y b 初始化函数，在定义变量之后必须马上调用以获取执行许 可权限；u f j e 珊i n a t e 0 为终止函数，程序编写完成后调用终止函数来释放执行许可权限。 2 2 2u g o p e ng r i p g r i p ( g r a p h i c si n t e r a c t i v ep r o g r 锄m i n g ) 是一种专用的国形交互编程语言，程序开发 者可以用g r i p 语言实现u g 软件下的大部分功能操作。类似于b a s i c 和f o r t r a n 语 言。g r i p 语言功能强大，能够实现建模、装配、工程图绘制等功能。g r i p 语言简单、灵 活易学，是面向设计者的语言。此外，u g 还软件提供了g r i p 语言编辑器，更加方便了 设计人员编辑和修改程序。 1 1 太原理工大学硕士研究生学位论文 2 2 3u g o p e nm e n u s c r i p t u g o p e nm e n u s c r i p t 是用于定义u g 菜单的脚本语言，将二次开发的程序菜单构 架到u g 命令操作工具栏上，使其很好的融合在u g 软件中【2 4 】。 u g 二次开发系统菜单的文件扩展名为* m e n ，并以“文本文件”格式打开编写。 m e n u s c r i p t 为设计者提供了一套用于定义u g 菜单的脚本语言，可以设计与操作系统一 样的主菜单和一级、二级菜单。系统默认保存路径为u g i ib a s ed i r u g i i m e n u 。 应用u g o p e nm e n u s c r i p t 编程有两种方式可以实现菜单用户化： 1 ) 编辑自定义菜单文件 用户根据自身需求来编辑菜单内容，将对话框资源文件s d i g 编辑至相应菜单目录下。 2 ) 编辑标准化菜单文件 用户通过编辑已经存在的标准菜单并覆盖原始菜单文件。操作复杂，不可恢复。 2 2 4u g o p e nu i s t y l e r u g o p e nu i s t y l e r 是用于u g 二次开发可视化窗口的t 具。其生成的对话框与u g 软件的界面风格一致，用户可以像使用u g 软件一样进行操作【2 5 1 。 u g 软件同样为设计人员提供了对话框设计工具，打开u g 软件，点击“开始”一 “所有应用模块”一“用户界面样式编辑器”，进入对话框设计环境界面。如图2 - 1 所 示，该界面由基本对话框、资源编辑器、控件编辑工具、对象浏览器和对话框控件组成。 其中，对象浏览器显示对话框上的所有控件信息；资源编辑器用于编写对话框基本属性， 设置控件属性和回调函数名；控件编辑工具提供了多种编辑格式的对话框控件，丰富了 对话框的编辑内容。 在编辑对话框回调函数时，每一个对话框控件都包含6 个基本回调函数：a p p l y 、 b a c k 、c a n c e l 、o k 、d e s t r u c t o r 和c o n s t r u c t o r 。根据对话框属性的不同，回调函数也各 不相同。其中，在启动前自动调用c o n s t r u c t o r 函数，用以执行对话框的初始化功能。在 对话框结束时自动调用d e s t r u c t o r 函数，用以处理用户在对话框结束时所定义的工作。 而o k 和c a n c e l 回调函数是对话框必不可少的，执行确定和取消命令。图2 2 为回调函 数设置界面。 编辑完成对话框后保存，系统会自动生成3 个文件：对话框资源文件术d l g 、c + + 源 代码文件* _ t e m p l a t e c 和头文件木一t e m p l a t e h 。然后在v c + + 工作空间中进行程序代码 的编写，最后编译、链接生成动态链接库术d l l 文件。 1 2 太原理工大学硕士研究生学位论文 图2 1u l s t y l e r 编辑界面 f i g2 - 1u l s t y l e re d i t i n gi n t e r f a c e 2 3u g 二次开发系统环境设置 i 属性l 、选择 回调| 一“ 应月j 溺聂_ _ _ _ l 罔 i j“ 。? ! 取消i 同c a n 面c e l _ r c b f l ! 旬i 壹器匿彝巫互二二l f 一； 毁坏真d e 画s t r u i c 虽t o r ：i c b i ：二：二 if l - i 文件摊_ _ _ 7 _ 确定匝_ _ _ _ _ r _ | ! 。端 ， 一 1 1 、 - 一。 ：v 耪霉蛋弱弱曩 图2 - 2 回调函数对话框 f i g2 - 2c a l l b a c kf u n c t i o nd i a l o g 2 3 1 模具c a d 系统环境设置 1 ) 建立二次开发项目文件d ：p i d a i l u n ，并在其目录下建立a p p l i c a t i o n 、s t a r t u p 、 d a t a b a s e 、p i d a i l u n4 个文件夹。其中a p p l i c a t i o n 用于存放对话框界面文件，s t a r t u p 用于 存放动态链接库文件和菜单脚本文件，d a t a b a s e 存放各模块数据表，p i d a i l u n 存放参数化 设计程序。 2 ) 右击“我的电脑”，下拉菜单选择“属性”命令，切换至“高级”选项卡，并选 择“环境变量”对话框，注册系统环境变量，变量名为u