（材料加工工程专业论文）基于ug二次开发轴对称模锻capp系统.pdf

武汉理工大学硕士学位论文 摘要 目前，中小型模锻件的生产大都是在螺旋压力机上进行的。模锻工艺设计 是模锻件生产的重要一环。长期以来螺旋压力机上的模锻工艺大都是依靠技术 人员利用平面c a d 软件进行编制，传统的工艺编制通常存在诸多缺点。 制造行业的快速发展对锻件生产提出了小批量、多品种、更新快、质量高、 供货急的要求。传统的工艺编制成为锻造行业达到上述要求的一个瓶颈。 论文以此背景作为出发点，首先，介绍了国内外c a p p 系统的发展以及u g 二次开发技术的应用；其次，介绍了模锻工艺设计的基本流程，总结了模锻工 艺设计时各个工艺参数的确定方法：最后，介绍了本c a p p 系统的整体结构， 详细阐述了系统各个模块具体功能的实现与开发技术；并利用典型轴对称类锻 件模锻工艺的设计实例验证了c a p p 系统的实用价值。 论文主要通过v c + + 、u g 及其二次开发技术、s q l 数据库技术等对螺旋压 力机上轴对称模锻件c a p p 系统展开研究。主要研究成果有： ( 1 ) 实现了模锻件参数化建模，大大缩短了锻件的建模时间； ( 2 ) 建立了u g 工程制图环境下的工艺卡模板，可实现工艺知识、技术要求、 设计者信息等快速录入； ( 3 ) 建立了公差数据库，并实现了与u g 平台的对接，达到了公差快速标注 的目的，省去了烦锁的人工查表过程； ( 4 ) 建立模具库，实现了锻件模具自动化生成； ( 5 ) c a p p 系统实现了模块化设计，各个模块相对独立。其主要优点体现在若 对系统中某个模块进行单独改进或再设计时不会影响其它模块的工作。 螺旋压力机上轴对称模锻件c a p p 系统的建立，可大大避免重复劳动，降 低人工成本消耗；节约工艺设计时间，缩短产品制造周期，最终提高企业的经 济效益。与此同时，本c a p p 系统的建立与其研究成果也为制造业自动化进一 步发展提供了借鉴。 关键词：u g ；v c + + ；螺旋压力机；模锻工艺；c a p p ；二次开发 i 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t a tp r e s e n t ，t h ep r o d u c t i o no fs m a l la n dm i d d l e s i z e dd i ef o r g i n g sa r em o s t l y c a r r i e do u ti nt h es c r e wp r e s s ，a n dt h ed e s i g no ff o r g i n gp r o c e s si si m p o r t a n ti nt h e p r o d u c t i o n t h et r a d i t i o n a lf o r g i n gp r o c e s sh a sb e e nd e s i g n e db yt e c h n i c i a n st h r o u g h u s i n g c a ds o f t w a r e ，w h i c hh a sm a n ys h o r t c o m i n g s t h er a p i dd e v e l o p m e n to fm a n u f a c t u r a i n gi n d u s t r i e sd e m a n d st h ef o r g i n g i n d u c t i o n st om e e tn e wr e q u i r e m e n t s ：l o w - v o l u m e ，m u l t i s p e c i e s ，f a s t e ru p d a t e s ， s u p p l ye m e r g e n c ya n dh i g hq u a l i t y h o w e v e r , t h ed e s i g n a t i o no ft r a d i t i o n a lf o r g i n g p r o c e s si ss o b o t t l e n e c kt h a ti ti sd i f f i c u l tt om e e tt h ea b o v e m e n t i o n e dr e q u i r e m e n t s t a k et h i sb a c k g r o u n da s s t a r t i n gp o i n t ，t h i sp a p e rf i r s t l y i n t r o d u c e st h e d e v e l o p m e n to fc a p ps y s t e ma n dt h ea p p l i c a t i o no fs e c o n gd e v e l o p m e n to fu g t e c h n o l o g ya th o m ea n da b r o a d ；s e c o n d l y , i n t r o d u c e st h eb a s i cp r o c e s s e so ff o r g i n g d e s i g na n ds u m su pt h ed e t e r m i n em e t h o do fv a r i o u sp r o c e s sp a r a m e t e r s i n d e s i g n a t i o n ；f i n a l l y , i n t r o d u c e st h eo v e r a l ls t r u c t u r eo fc a p ps y s t e mu s e di nt h i s p a p e r , d e s c r i b e si nd e t a i lt h es p e c i f i cp e r f o r m a n c ea n dt e c h n o l o g yd e v e l o p m e n to f e a c hm o d u l e ，a n dd e m o n s t r a t e st h ep r a c t i c a lv a l u eo fc a p ps y s t e mt h r o u g ht h e f o r g i n gp r o c e s sd e s i g n a t i o no fg e a rb l a n k s t h ep a p e rs t u d i e sc a p ps y s t e mo ft h ea x i s y m m e t r i cb o d yd i ef o r g i n gb yt h e u s i n go fv c + + ，u ga n dr e d e v e l o p m e n tt e c h n o l o g y , s q ld a t a b a s et a c h n o l o g y t h e m a i nr e s u l t sa r ea sf o l l o w s ： 1 r e a l i z e dt h ep a r a m e t r i cm o d e l i n go fd i ef o r g i n ga n dt h u sg r e a t l yd e c r e a s et h e m o d e l i n gt i m e ； 2 e s t a b l i s h e dt h ep r o c e s sc a r dt e m p l a t e su n d e rt h eu ge n i n e e r i n gg r a p h i c s w h i c hc a nr a p i d i n p u ti n f o r m a t i o ns u c ha sp r o c e s sk n o w l e d g e ，t e c h n i c a lr e q u i r e m e n t s a n dd e s i g n e r s ； 3 e s t a b l i s h e dt h et o l e r a n c ed a t a b a s ea n dd o c kw i t hu gp l a t f o r mw h i c ha s s u r e s t h et o l e r a n c eq u i c km a r k sa n ds a v e st h et r o u b l eo fm a n u a ll o o k - u pt a b l e ； 4 b u i nt h em o u d sd a t e b a s ea n da c h i e v e dt h ea u t o m a t e dg e n e r a t i o no ff o r g i n g s t t 武汉理工大学硕士学位论文 m o u d s ； 5 a c c o m p l i s h e dt h em o d u l a rd e s i g n o fc a p ps y s t e ma n de a c hm o d u l ei s r e l a t i v e l yi n d e p e n d e n t 。t h em a i na d v a n t a g ei st h a tt h ei m p r o v e m e n t a n dr e d e s i g no fa m o d u l e sw i l ln o ta f f e c tt h ew o r ko fo t h e rm o d u l e s t h ec a p ps y s t e mo ft h ea x i s y m m e t r i cb o d yd i ef o r g i n go ns c r e wp r e s sc a l l g r e a t l ya v o i dr e p e a t e dw o r ka n dt h u s r e d u c et h el a b o rc o s t s ，i tc a l la l s os a v e t e c h n o l o g yd e s i g nt i m e ，r e d u c et h em a n u f a c t u r i n gc y c l ea n du l t i m a t e l yi m p r o v et h e e c o n o m i ce f f i c i e n c y a tt h es a m et i m e ，t h ee s t a b l i s h m e n to ft h ec a p pa n dr e s e a r c h r e s u l t si nt h i sp a p e rc a np r o v i d ear e f e r e n c ef o rt h e f u r t h e rd e v e l o p m e n to f m a n u f a c t u r i n ga u t o m a t i o n k e yw o r d s ：u g ；v c + + ，p r e s ss c r e w , d i ef o r g ep r o c e s s ，c a p p , r e d e v e l o p m e n t i i i 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究性工作及 取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武 汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工 作的同志对本研究所作的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表 示了谢意。 研究生签名：雒理 日期弓噬 关矛论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公 布论文的全部内容，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后遵守此规定) 研究生签名：爱犁导师签名：纽日期： 武汉理工大学硕士学位论文 1 1 引言 第1 章绪论 现代信息技术的飞速发展，面对全球竞争与协作，制造业正朝着数字化、 网络化、集成化、智能化的方向发展1 1 】【2 1 。为了适应制造业的变化与发展，企业 必须改变传统的生产经营模式，提高企业的技术与管理水平，在激烈的市场竞 争中求得生存与发展。为此，企业必须采用先进的制造技术，如近年来涌现的 计算机集成制造技术( c o m p u t e ri n t e g r a t e dm a n u f a c t u r e ，c r m s ) 、并行工程 ( c o n c u r r e n te n g i n e e r i n g ，c d 、敏捷制造( a g i l em a n u f a c t u r i n g ，a m ) 。其中并行 工程是研究的热点，它改变了传统串行设计的设计思想和管理体制，可以大大 缩短产品的生产周期，提高企业的劳动生产率，为企业带来更大的市场竞争力。 计算机辅助工艺设计( c o m p u t e r a i d e dp r o c e s sp l a n n i n g ，c a p p ) 技术作为并行 工程的一个分支，在产品设计与制造过程中占有越来越重要的地位【3 】。c a p p 的 发展推进了传统制造技术向现代制造技术的转化，符合现代制造技术的发展方 向。因此发展适应企业实际状况的c a p p 系统，是现代企业适应市场需求、赶 上国外先进技术的迫切需要。 1 2c a p p 特点及发展现状 计算机辅助工艺规划或设计( c o m p u t e ra i d e dp r o c e s sp l a n n i n g ，简称c a p p ) 是2 0 世纪6 0 年代后期出现并开始发展的一个新的技术领域。c a p p 从本质上来 说就是模拟人编制工艺的方式，代替人完成编制工艺的工作。它主要具有以下 功能：接收或生成零件图上的几何及拓扑信息、工艺信息、测量信息；计算工 艺参数、加工时间、加工费用等；进行工艺流程的优化及各工序工艺参数的优 化；确定工序尺寸、公差及毛坯选择；绘制工序图；模拟加工过程、自动生成 工艺卡( 或进行n c 编程) 等【4 l 。 1 2 1c a p p 特点 一个完整的c a p p 系统的结构组成一般包括以下个基本模块和若干个库： 武汉理工大学硕士学位论文 输入模块、生成工艺规程模块、输出模块、修改模块、存取模块。各类信息库 包括工程数据库、工序工步库、工艺知识库、工艺规则库、工艺文件库、n c 代 码库等。c a p p 经过3 0 多年的发展，其基本类型有以下五种：派生式c a p p 、 创成式c a p p 、综合式c a p p 、智能式c a p p 、交互式c a p p 。无论哪一类c a p p 系统，都需要多方面的技术和知识作为支撑，其技术基础包括成组技术、产品 建模技术、人工智能技术、数据库技术、图形技术、优化技术等。 一般认为，c a p p 与传统的手工工艺规程相比具有以下特点： ( 1 ) 可以优化工艺规程，提高工艺规程的标准化与统一化； ( 2 ) 可以缩短工艺规程设计时间； ( 3 ) 可以促进生产的高度自动化； ( 4 ) 可以提高企业的经济效益【5 】。 1 2 2c a p p 国外发展现状 c a p p 的研究和开发最早出现在挪威，1 9 6 5 年挪威人n i k b e l 首先提出了 c a p p 的概念，并于1 9 6 9 年正式推出了世界上第一个c a p p 系统a u t o p r o s 。 1 9 7 9 年，美国的国际计算机辅助制造公司c a m i ( c o m p u t e ra i d e d m a n u f a c t u r i n g i n t e r n a t i o n a l ) 所推出的c a p p 系统最著名、应用最广泛，在发展历 史上具有里程碑意义。此后，世界上有众多c a p p 系统问世，l o e h e e d 公司的 g e n p l a n ( 1 9 8 0 ) ，o i r 的m i p l a n ( 1 9 8 0 ) ，m e t c u t 的a u t o p a n ( 1 9 8 2 ) ，这 些都是变异型c a p p 。随着c a p p 进一步发展，出现创成式c a p p ，如西德a c h e n 大学的a u t a p ，美国p u r d u c 大学的t i p p s ，美国c a m i 的x p s 等。最近几 年，国外研究人员围绕c a d c a p p 的集成，进行了广泛、深入研究，并提出了 一些c a p p 获取信息的方法【6 - 7 】，如从i g e s 文件转换、特征识别到产品模型数 据交换标准s t e p ，这些方法对于c a d c a p p 的集成均起到了一定的作用，但还 存在一些不足： ( 1 ) i g e s 文件处理时间过长，交换的只是数据而不是信息； ( 2 ) 特征识别无法获得c a d 中根本就不存的面向制造的信息。 美国宾夕法尼亚大学h a m 教授和比利时b r u s s e l 教授领导的研究小组把研究 目标瞄向c a d 与c a p p 的集成，在概念设计阶段采用人工智能技术如机器学习、 人工神经元网络、几何推理等提供一个集成的c a d 环境可识别零件的几何形状、 2 武汉理工大学硕士学位论文 特征以及其它产品信息，以满足与c a p p 系统集成的需要。他们的研究已取得 一些成果，其功能己在轴类和箱体类零件一体化设计中得以实现。 以色列海法大学则认为使用规则系统生成的零件工艺规程，比专家系统生 成的效果更好，日本东京大学机械工程系和德国阿亨工业大学机床及工业管理 研究所研制c a p p 系统则更注重于建模效应1 8 】。 1 2 3c a p p 国内发展现状 我国c a p p 技术的研究起步于8 0 年代初期，在国家8 6 3 c i m s 计划的支持 与推动下，实现从无到有的开创性工作 9 - 1 0 】。 上海同济大学在1 9 8 2 年开发出我国第一个c a p p 系统：t o j i c a p p 系统。 这期间对c a p p 的研究尚处于学习和探索阶段。 1 9 8 5 年至1 9 9 0 年可谓c a p p 系统的发展阶段，其间，北京航空航天大学、 北京理工大学、南航、西北工业大学等一些高等学校开发出了具有一定水平的 c a p p 系统【1 1 】。 第九界国际计算机辅助生产工程学术会议在我国召开，标志着我国c a p p 的发展水平逐渐与国际接轨。 1 9 9 0 年后，我国引进系统优化思想和人工智能理论开发出了新一代c a p p 系统，据不完全统计，从1 9 8 5 年至1 9 9 9 年在不同杂志、会议上发表c a p p 研 究、开发、应用成果的文章达五百多篇，专著十多种，在大型工具手册、机械 制造工艺文集中都有c a p p 的专门篇章，并于1 9 9 2 年由机械工业部制定颁布了 中华人民共和国机械行业标准旧t 7 7 0 1 9 5 计算机辅助工艺设计导则。这象 征着我国c a p p 研究开发进入成熟期。但从整体看，国内c a p p ，尤其是企业中 的c a p p 还刚刚起步，理论研究的多，令人信服的成果少，存在的问题主要在 于： ( 1 ) 人工获取工艺知识的方法工作量大，准备时间长，效率低【1 2 - 1 4 ； ( 2 ) 系统运作时人机交互过程繁冗，容易让工艺人员，特别是有经验的老工 程技术人员厌倦； ( 3 ) 多数c a p p 系统属于“黑箱子 型，其内部的启发式推理规则或算法对 用户来说是不可知的，这样的系统难以令用户信服【6 】； ( 4 ) 一般c a p p 系统通用性差，缺少柔性【5 】； 3 武汉理工大学硕士学位论文 ( 5 ) c a d 、c a p p 、c a m 、c a e 等系统之间没有流畅的信息通道，这对生 产系统的有效集成产生了极大障碍【6 j ； ( 6 ) 并行化问题：设计、工艺和制造是串行进行的，设计者、规划者和制造 者间缺乏必要的通讯联系【1 5 】。 针对c a p p 存在的问题，其研究方向应着重于以下几点： ( 1 ) 智能化：由传统的c a p p 向智能c a p p 发展； ( 2 ) 工具化：开发应用面广、适应性强的c a p p 系统，即大力发展工具型c a p p 系统 1 6 q 8 ： ( 3 ) 集成化、网络化、可视化：由孤立的c a p p 向集成化的c a p p 发展 1 4 - 1 9 。 1 3 螺旋压力机上模锻工艺传统设计中存在的主要问题 摩擦压力机上模锻工艺传统设计中主要存在以下问题： ( 1 ) 由于适合摩擦压力机上模锻的锻件种类多、数量大，因此，工艺卡片编 制数量大； ( 2 ) 众多锻件中又以轴对称类锻件居多，工艺相似性大，重复劳动多，导致 技术人员工作量大； ( 3 ) 由于摩擦压力机上模锻在中小型企业应用较多，而中小型企业中技术人 员流动较为频繁，不利于新工艺的开发以及成熟工艺的继承。 1 4 论文选题的意义及其研究内容 1 4 1 课题的提出及意义 制造行业的快速发展对锻件生产提出了小批量、多品种、更新快、质量高、 供货急的要求。传统的工艺编制成为锻造行业达到上述要求的一个瓶颈 2 引。 国内中小型锻造企业生产的模锻件中绝大多数都是轴对称类锻件，而锻件 图和工艺卡主要靠设计者的经验来设计和制定，很多锻件模锻工艺设计时有很 多相同之处，类似之处会更多，因而工艺编制人员重复性的劳动大，既浪费精 力，也浪费时间，同时延长了设计周期、设计可靠性降低。由于种种原因，各 企业负责设计、编制工艺的技术人员流动性很大，人力资源成本很高。这些因 4 武汉理工大学硕士学位论文 素都迫切需要提供一个可靠的，标准化的设计模式来指导生产。 另一方面，计算机硬件迅猛发展，三维c a d 软件功能日趋强大( 例如u g ) ， 各类辅助软件兼容性的扩展，这些都为本课题所研究的c a p p 系统提供了坚实 的开发基础。 综上所述，选定此研究课题，不仅是对面向中小企业c a p p 系统这一领域 的探索，也为c a p p 技术向更深层次发展奠定基础。由于与实际生产结合紧密， 该课题的研究结果也可以很好地为之服务。 1 4 2 本文的主要研究内容 本文以摩擦压力机上模锻工艺传统设计流程为依据，利用u g 二次开发技 术，最大程度地实现其工艺设计的自动化。 本文的具体研究内容如下： ( 1 ) 在分析典型轴对称类锻件特征的基础之上实现其参数化建模； ( 2 ) 实现锻件重量、锻件复杂系数、下料重量等工艺参数的自动计算与分析； ( 3 ) 建立锻件图、锻造工艺卡片图纸模板，实现工艺流程辅助设计以及工艺 卡片填写自动化； ( 4 ) 建立公差数据库，实现锻件尺寸公差标注自动化； ( 5 ) 建立锻模模具库，实现锻模设计自动化。 1 4 3 本文的研究方法和技术路线 研究方法： 以m i c r o s o f tv i s u a lc + + 6 0 为程序编译平台，利用u g o p e na p i 提供各类函 数，实现本系统各个模块的主体功能；利用u g u i s t y l e r 以及u g m e n u s c r i p t 建 立友好型人机交互界面；利用s q ls e r v e r 2 0 0 0 建立公差数据库并通过o d b c 编 程技术实现系统对公差数据的调用。 技术路线框图如图1 1 所示。 1 5 本章小结 本章概述了c a p p 系统的发展现状，概括性地说明了摩擦压力机上模锻特 点以及传统工艺设计弊端，在此基础上提出了本研究课题的来源及意义；并详 5 武汉理工大学硕士学位论文 细介绍了本课题主要研究内容、研究方法、技术路线等。 图1 1 系统结构框图 6 武汉理工大学硕士学位论文 2 1u g 特点 第2 章u g 二次开发方法 作为一个功能强大的c a d c a e c a m 软件，u g 针对于整个产品开发的全 过程，从产品的概念设计直到产品建模、分析和制造过程，它提供给用户一个 灵活的复合建模模块。利用u g 进行设计，能直观、准确的反映零、组件的形状 和装配关系，可以使产品开发完全实现设计、工艺、制造的自动化和生产无纸 化。此外，还能够使产品设计、工装设计、工装制造等工作并行展开，大大缩 短了生产周期，非常有利于新产品试制及多品种产品的设计、开发和制造。新 产品开发期间，可以利用u g 强大的功能及时检查尺寸干涉、计算重量相关特性， 以提供产品的设计质量，并对复杂结构产品的装配工艺、焊接工艺的工序安排 给予指导。u g 具有以下特点1 2 m 4 j ： ( 1 ) 知识驱动自动化 所谓知识驱动自动化( k n o w l e d g ed r i v e na u t o m a t i o n ，k d a ) 就是获取过程知 识并用以推动产品开发流程的自动化。 u g 提供了知识驱动自动化解决方案，将基于知识工程( k n o w l e d g eb a s e d e n g i n e e r i n g ，k b e ) 系统与软件系统完全集成。k d a 是一个能够记录、重复使用 工程知识并用来驱动、建立、选择和装配相应的几何模型的系统，这套解决方 案包括u g k f ( k n o w l e d g ef u s i o n ，知识融合) 和一系列过程向导。u g k f 是完全 内嵌的，用户不需要了解什么是k b e 、什么是u g k f ，只要使用他们熟悉的应 用程序就可实现对各种知识的重新使用。因此，u g k f 是面向大多数工程师的， 这意味着工程人员和设计人员可以致力于产品开发，而不用在k b e 系统和产品 开发系统之间转换数据。 k d a 可以将工程过程中可重复的片断自动化，捕捉并反复利用知识，这样 可以帮助那些缺乏经验的工程师解决复杂的问题，同时缩短了产品设计的周期。 ( 2 ) 基于系统的建模 使用参数化造型，用户只要简单地修改模型的尺寸标注，就能够看到该零 件各种不同的形状和尺寸；而使用系统化造型，用户就能够通过改变产品中的 任何零件，进行各种变型，来查看完整的产品及其生产过程。u g 所利用的就是 7 武汉理工大学硕士学位论文 系统化造型技术，将参数化造型技术提高到了更为高级的系统和产品设计的层 面上。 在实际的生产制造中，制造企业除了设计零件之外，还要进行装配、子装 配以及构件的设计。这时，系统建模可以发挥更好的作用，系统级的设计参数 将由产品向下驱动其子系统、装配以及最终的构件。对于产品定义模板的修改 将通过自动化的途径，控制折射到所有相关的系统和构件之上。 u g 的基于系统的建模工具使得工程师能管理复杂的产品关系，辅助配置控 制，更改管理和完成系统平台工程。这使得公司或组织能将产品开发从组件和 装配设计中分离出来，而放入从上到下的概念设计中，同时应用系统工程方法， 大大提高了设计生产效率。 ( 3 ) 开放式设计 u g 对其它c a d 系统是开放的，甚至还为其它计算机辅助工具提供了基础 技术，这样用户就可以同整个开发过程中涉及到的其它系统轻松地进行数据交 换。u g 拓宽了用户获取设计信息的途径，它允许用户将几何规则和约束直接应 用于所有模型，而不论它们来自于何处。此外，u g 还具备良好的柔性，可根据 用户特定的工作环境和正在进行的特定工作，来组合不同的建模方法。 2 2u g 二次开发工具 u g 为用户提供了比较完整的应用开发工具集，丰富的应用开发工具以及开 发简便、运行高效的二次开发平台，可以使u g 本地化，用户化以满足实际的应 用要求。u g o p e n 是一系列u g 开发工具的总称，它主要由u g o p e n m e n u s e r i p t 、u g o p e nu l s t y l e r 、u g o p e na p i 和u g o p e ng r i p4 个部分组成。 除了u g o p e n 外，u g 软件还为用户提供了一个调用二次开发结果的交互式接 口：u s e rt o o l s ，它的功能是生成弹出式对话框或工具条，其界面风格与u g 界 面风格一致。通过执行对话框或工具条，操作相应的控件就可运行菜单文件、 宏文件、u g o p e ng r i p 程序、u g o p e na p i 程序和其他二次开发文件。它们之 间的相互关系如图2 1 所示【2 5 , 2 6 】。 8 武汉理t 大学硕士学位论文 2 2 1u g o p e na p i 图2 1u g 二次开发工具集之间的关系 2 2 1 1u g o p e n a p i 功能概述 u g o p e i la p i 开发工具，提供u g 软件直接编程接口，支持c 、c + + 、f o r t r a n 和j a v a 等主要高级语言。u g o 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 o p e na p i 封装了近2 0 0 0 个u g 操作的函 数，通过它可以在c 程序和c + + 程序中以库函数的形式调用u g 内部的近2 0 0 0 个操作，它可以对u g 的图形终端、文件管理系统和数据库进行操作，几乎所有 能在u g 界面上的操作都可以用u g o p e n a p i 函数实现。 u g o p e na p i 通过c c + + 语言编程调用相应的函数和过程可以实现以下功 能( 2 7 - 2 9 1 ： ( 1 ) 对u g 文件及相应模型进行操作，包括u g 模型的构建、编辑，装配体 的建立、遍历以及工程图纸的创建等； ( 2 ) 创建并管理用户定义对象等； ( 3 ) 在u g 主界面中创建交互式程序界面。 u a o p e na p i 函数和过程一般定义在 u gb a s ed i r u g o p e n 目录下的 头文件中，表2 1 列举了一些常用的头文件名称及其描述。 2 2 1 2u g o p e na p i 的运行模式 u g o p e na p i 程序能在两种不同的环境( 取决于程序的连接方式) 下运行。 1 ) i n t e r n a l 环境 i n t e r n a l 环境也称为i n t e r n a l 开发模式，它只能在u g 的界面下运行。在运行 9 武汉理工大学硕士学位论文 这些程序时它们被加载到u g 的运行空间中g 分配的内存) 。 表2 - 1 常用头文件名称及其描述 头文件名称头文件描述 u f l h u g o p e i la p i 的公共类型和函数定义 u fa s s e m h与装配有关的函数和结构定义 u fa t t r h与部件和对象属性有关的函数和结构定义 u fc u r v e h曲线和点的操作函数及相关信息说明 u fc s y s h坐标系的操作函数和类型定义说明 u fd c f su f 的对象d 链表的定义 u f _ d i s p h与显示相关的函数及类型定义 u fe x i t h 用户出口函数的说明 u ff a c e t h面片化的相关函数及数据结构说明 u f _ l a y e r h 与层有关的函数声明 u fm b h 与m e n u s c n p t 中对象属性操作有关的函数和结构 u fm o d l h 与模型创建、查询有关的函数和结构定义 u fm o d lf e a t u r e s h与特征建模有关的函数和结构定义 u f _ o b j e c t h与u g 对象及属性操作有关的函数和结构定义 u f _ o b je c t _ t y p e s hu g 对象的类型定义 u f _ _ p a r t h与部件文件操作有关的函数和结构定义 u f s t y l e r h与u i s t y l e r 有关的函数和结构定义 u fu i h 与用户界面功能有关的函数和结构定义 u fv i e w h与视图有关的函数和结构定义 u fw a v e h与w a v e 功能有关的函数和结构定义 u f _ w e i g h t h 与重量管理有关的函数和结构定义 i n t e r n a l 模式也正是我们在开发应用中主要采用的模式。该模式的特点是： ( 1 ) 执行代码小，连接快。 ( 2 ) 运行结果在u g 界面的图形窗口中可见。 1 0 武汉理工大学硕士学位论文 ( 3 ) i n t e r n a l 的程序一旦被存放至内存中，只能通过u g o p e n a p i 的卸载功能 才能从u g 的运行环境中卸载它； ( 4 ) 入口函数是u f u s r 或u f s t a 。 2 ) e x t e r n a l 环境 e x t e r n a l 开发模式的程序能在操作系统( w i n d o w s n t 2 0 0 0 x p 及u n i x ) 下运 行，不在u g 环境中作为u g 的子进程运行。e x t e r n a l 模式通常用于那些不需要 图形界面的后台运行应用程序，如打印机和绘图仪输出等【2 9 1 。 2 2 1 3u g o p e n a p i 数据类型 除了c 语言标准的数据类型外，u g o p e na p i 还提供了一些自定义的数据 类型，它们统一用后缀“t 表示，且这些数据的指针用后缀“pt 表示。主 要有以下4 种类型： ( 1 ) t a g _ t 类型 在u g 环境中，t a g _ t 是u g 对象的句柄，即u g 对象模型的唯一标识。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。 ( 2 ) 结构类型( s 协l c t t l r et y p e ) u g o p e na p i 采用c 语言的语法定义了一些常用的结构类型，将相互联系 的不同类型数据封装在一起，这些结构类型用后缀“s 表示。 ( 3 ) 联合类型( u n i o nt y p o u g o p e n a p i 采用c 语言的语法定义了一些常用的联合类型，使用后缀j ” 表示。 ( 4 ) 枚举类型( e n u mt y p e ) 枚举类型将变量的值一一列举出来，变量的值只限于列举出来的值的范围。 u g o p e na p i 采用c 语言的语法定义了一些常用的枚举类型，使用后缀“- c ” 表示【3 0 】。 2 2 1 4u g o p e n a p i 函数 u g 的二次开发的本质就是通过对u g o v e l la p i 函数的集成与组合来实现 相应的功能。 ( 1 ) o g o p e na p i 函数名的约定 1 1 武汉理工大学硕士学位论文 u g o p e n a p i 采用两类名称约定方式：原有的名称约定和标准的名称约定。 原有的名称约定是u g 旧版本所采用的约定方式，其一般格式是u c 和 u 代x ) ( x x 。其中t i c 和u f 代表u g o p e na p i 函数， 通常是4 位数或者 3 位数加一个字母组成，表示不同的函数功能。 标准的函数名称的一般格式为u f 。其中，u f 表示u s e r f u n c t i o n ； 表示函数的应用范围，通常是应用范围名称的缩写。 表 示函数所要实现的功能的语言描述，一般由下划线分开的动词和名词( 或词组) 组成。 ( 2 ) u g o p e l la p i 函数的参数 u g o p e na 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 和o u t p u tf r e 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，使用前无须赋值；o u t p u t f r e e 表示参数为输出方式，且使用后要释放内存【3 1 。们。 下面以函数u fp a r t 为例描述该函数的参数，该函数的功能是加载open 一个部件文件到u g 环境种并设定为工作部件。此函数的语法格式为： i n tu f _ p a r to p e n ( c o n s tc h a r p a r t _ _ n a m e ，t a g _ t ，u f p a r t l o a d s t a t u s e r r o r s t a m s ) ； 该函数的参数描述如下表2 2 所示。 2 2 2u 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 为用户提供了一个与u g 无缝集成的开发工具，可用于 对u g 软件操作界面进行用户化开发，无须编程即可对u g 标准菜单进行添加、 重组、剪裁或在u g 软件中集成用户自己开发的软件功能。利用u g o p e n m e n u s c r i p t 可以很方便的实现用户化的菜单。它支持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宏文 件( m a c r o s ) 、u g o p e ng r i p 或u o l o p e i la p i 二次开发程序、打开u 对话框、 u s e rt o o l s 文件及操作系统命令等。应用u g o p e nm e n u s c r i p t 编程可以通过添 加菜单文件和编辑标准菜单文件两种方法可以实现菜单用户化 3 5 , 3 6 】。 1 2 武汉理工大学硕士学位论文 表2 - 2 函数u f _ p a r t _ o p e n 0 1 q 参数描述 参数输入输出类型描述 p a r ta n n i e输入c h a r 宰部件文件的绝对路径 部件的标识，失败时为 p a r t输出 t a g _ t 木 n u l lt a g 加载失败时包含其错误代码和 e r g o r _ s t a t u s输出 l 咂p a r tl o a ds t a u st 部件名称，使用结束后必须释 放内存 u g o p e nm e n u s e r i p t 提供了一套用于定义u g 菜单的脚本语言，u g 的菜单 也是用该语言写成的，菜单脚本文件的扩展名为+ m e n ( 文本文件) 。对脚本文件 的内容不需要专门编辑，u g 在启动时会按照脚本文件的内容自动形成用户设计 的菜单。 u g o p e nm e n u s c r i p t 脚本语言的语法解释如下： v e r s i o n1 2 0 菜单脚本文件的版本信息 e d i tu g g a t e w a y m a i n m e n u b a r 编辑u g 主菜单 b e f o r eu g h e l p 将主菜单置于h e l p 菜单之前 c a s c a d eb u t t o nc u s t o mu im e n u l a b e l 模锻件c a p p e n do fb e f o r e m e n u c u s t o m u i m e n u c a s c a d e b u t t o nc u s t o m u i m e n u l 定义二级菜单的d ，它是下拉菜单 l a b e l 参数化建模 b u t t o nc u s t o mu ib u t t 2 定义二级菜单的d ，它是按钮 1 3 定义主菜单m 定义主菜单的标题 结束主菜单编辑 编辑二级菜单 定义二级菜单名称 武汉理工大学硕士学位论文 l a b e l 复杂系数分析 a c t i o n sz h h f xa c t i o n s e n u u r e n d0 f 眦n u 定义二级菜响应 分割线 结束二级菜单编辑 m e n u c u s t o m _ u 1m e n u i 2 义三级菜单中的第一个菜单 b u t t o n b u t i d n _ n a m e _ c l p2 义三级菜单的i d ，它是按钮 啪o fh 皿n u ，结束三级菜单中的最后菜单定义 保存以上添加的脚本文件，将用户工程路径注册到文件c u s t o md i r s 山t ( 位于 $ u g i i _ b a s ed i r u g i i h e n u s 文件夹下) ，然后启动u g ，在主菜单中将出 现如图2 - 2 所示的菜单项。 梗锻件c 时p 帮助遄) 参数化建梗 - 复杂系数分析 生成程具 生产报价 匝堰目懈 标最拦填写 公差标| 芏 工艺拦填写 图2 - 2 利用u g o p e n m c r i p t 定制的菜单 2 2 3u g o p e nu i s t y l e r 2 23 1u l s t y l e r 可视化界面 在u g 启动界面中选择菜单命令a p p l i c a t