基于UG_Grip的客车设计辅助程序组的开发.doc

基于UG/Grip的客车设计辅助程序组的开发郝守海，徐茂林（东风汽车有限公司商用车技术中心 湖北省武汉市 430056）摘要以UG为设计平台，利用UG的二次开发工具UG/Open GRIP编制适合于客车设计应用的辅助程序，将开发完成的辅助程序集成分类形成便于在UG平台中直接调用的程序菜单，从而形成一套可以快捷应用的设计开发工具。关键词 CAD;UG；客车；设计；二次开发；语言0 前言计算机辅助技术的发展将产品设计带入一个全新的时代，CAD、CAE、CAM、CAPP技术的大规模应用在降低成本、缩短产品设计周期并提高设计效率等方面起了积极作用。在客车制造业，通过利用计算机辅助技术，许多企业已经实现了整车的数字化建模、结构优化设计和功能模拟分析，这极大地提高了客车的设计质量和速度。UG（Unigraphics）是Unigraphics Solutions公司（简称UGS）公司出品的一个产品工程解决方案，它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段，具有高性能的机械设计和制图功能，为制造设计提供了高性能和灵活性，能够满足客户设计任何复杂产品的需要，因此在客车设计和制造中得到了广泛应用。UG作为一个通用的CAD/CAM软件能够满足设计要求，但在客车设计中存在许多专业性较强的应用，如果利用UG自带的基础功能来实现，则会导致操作繁琐，耗时过多，同时也造成了设计过程复杂，结果不统一。因此，必须利用UG的二次开发功能建立客车设计辅助程序，以提高设计效率，规范操作过程。1 UG二次开发语言UG/Open GRIPUG/Open GRIP是UG软件提供的二次开发工具之一，是UG内嵌的专用图形交互编程语言，具有简单、易学、易用的特点，常被工程师用来开发一些规模较小的程序，与UG交互运行，完成某些专业上需要的特定功能。利用UG/GRIP进行二次开发，就是应用GRIP语言编译程序，完成与UG的各种交互操作，使重复性工作程序化，减轻工程师的繁杂劳动。GRIP程序可以完成UG下的大部分操作，如实体建模、工程制图、制造加工、系统参数控制、文件管理和图形修改等。建立GRIP程序，通常需要四个主要步骤：（1） 编写源代码：利用文本编辑写源代码，并以扩展名“.grs”存盘。（2） 编译源程序：将源程序进行编译生成扩展名为“.gri”的编译文件。（3） 链接程序：将扩展名为“.gri”的文件链接生成可执行的GRIP文件，扩展名为“.grx”。（4） 运行程序：“.grx”文件可以通过用户化的菜单或对话框调用，也可以通过UG的菜单项File-Execute UG/Open-GRIP直接运行。2 利用UG/GRIP开发客车设计辅助程序客车结构具有其自身的特点，其车身主要采用矩形钢骨架加蒙皮的结构形式。利用UG进行客车设计时经常会遇到以下两个问题：（1） 重复性操作过多就车身结构而言，对于不同的车型，骨架往往规格相同或相近。以顶盖骨架为例，目前客车顶盖骨架结构基本相同，主要由横梁和纵梁组成，对于不同的客车而言，不同的仅仅是横梁的弯曲形状和布置位置，而纵梁都是直的型钢，仅有长度和位置变化。同样，对于侧围骨架和地板骨架而言，也存在着类似的现象。因此，在实际操作中就会存在重复性工作，从而降低设计者的建模效率。（2） 安装定位困难以气动撑杆的设计为例，其上下支架的固定点定位是一个难题，以往都是设计者根据经验采用绘制简图的方法确定，但结果往往与希望值有差距，因此需要寻找一种新的解决方案。采用UG作图搜索法便是一个很实用的方法，具体思路是：假定在舱门关闭时气动撑杆上支架旋转轴中心点在舱门的最上端，然后根据各部件的位置关系和气动撑杆的压缩长度确定下支架旋转轴中心点的位置，再根据气动撑杆最大伸展长度绘制出舱门开启时上支架旋转轴中心点的位置，最后判断该结果是否达到设计要求，如果结果不满足要求，将气动撑杆上支架旋转轴中心点下移一段距离，重复进行绘制比较，直至完成定位。利用这种方法设计侧舱门时对气动撑杆定位准确，但另一方面也导致了重复性操作过多，费时费力。同样，对于折叠门门泵的定位也存在类似的问题。总结发现，上述两方面问题利用UG软件的基础功能完全可以实现，但重复性操作过多，影响工作效率，而且对于不同的客车车型，还要再次重复这些，对设计师而言是一种繁杂的重复工作。利用UG/GRIP语言编译设计辅助程序可以解决这些问题，通过调用GRIP程序，使UG自动进行其中的重复性工作，设计者只要完成一些关键性的操作即可。使设计师从繁杂的工作中解脱出来，同时可以大大的提高设计效率。目前，针对客车设计开发出了气动撑杆设计及定位程序、顶盖骨架建模程序、侧舱门设计程序、折叠门门泵定位程序和曲线圆弧拟合程序等基于UG/GRIP的客车设计辅助程序。这些辅助程序的应用有效地节省了设计时间，并且形成了规范化的设计，同时也实现了优化设计的目的。设计者在应用GRIP程序进行设计时，常常利用File Execute UG/Open Grip命令来调用程序，由于程序增多，容易造成了管理上的混乱，有时还会遗忘了GRIP程序所在的文件夹，因此需要考虑建立客车车身扩展程序组，将常用的GRIP程序编制成类似于UG的命令菜单，使设计者在应用时像点击UG命令一样方便。3 程序组菜单的定制菜单是用户界面的重要组成部分，是人机交互的重要方式之一，也是决定用户界面是否友好的重要因素。基于UG软件的菜单制作技术是二次开发中基本的框架构建技术，是构建模块框架进行二次开发工作的基础，大多数二次开发成的应用模块都要通过菜单与UG平台集成。菜单的用户化定制utd（User Tool Definition）技术是一种方便有效的菜单制作技术，可按用户的开发内容，有选择地定制UG的系统菜单。这就可以灵活地调用UG系统功能，却不破坏原有系统；并对已有二次开发的内容、动态链接库、位图、宏等都可调用集成。利用菜单用户化定制技术对客车设计辅助程序进行集成，建立UG个性化菜单，具体编制方法如下：（1） 将GRIP程序文件放在同一个文件夹下，如文件夹“SSS”，并将该文件夹放置在UG根目录下，使GRIP程序文件都集中在目录“D:UGSSSS”下。（2）绘制GRIP程序文件对应的图标，可以为BMP格式的图像文件，为了便于查找，应保证图像文件名与GRIP程序文件名相同，同时所有图像的图面大小也应该一致。（3）绘制BMP格式的扩展程序组图标，图片尺寸为48*48，保存为bus.bmp，该图标将显示在UG的工具栏菜单中，作为程序组的第一级菜单按钮。（4）利用记事本建立bus.utd文件，扩展名为“.utd”，文件内容如下：TITLE 客车车身扩展程序VERSION 0ICONSLABEL 客车车身设计COLUMNS 3 NAME 气动撑杆 BITMAP D:UGSSSSqicheng.bmp TYPE GRIP ACTION D:UGSSSSqicheng.grx NAME 顶盖骨架 BITMAP D:UGSSSSdinggai.bmp TYPE GRIP ACTION D:UGSSSSdinggai.grx NAME 侧舱门 BITMAP D:UGSSSScangmen.bmp TYPE GRIP ACTION D:UGSSSScecangmen.grx NAME 折叠门门泵 BITMAP D:UGSSSSmenbeng.bmp TYPE GRIP ACTION D:UGSSSSmenbeng.grx NAME 侧窗玻璃外表面轮廓线圆弧拟合 BITMAP D:UGSSSSbolibanjing.bmp TYPE GRIP ACTION D:UGSSSSbolibanjing.grx NAME 取点坐标值 BITMAP D:UGSSSSpt_data.bmp TYPE GRIP ACTION D:UGSSSSpt_data.grxICONSLABEL 工程图应用COLUMNS 3 NAME 坐标网格线 BITMAP D:UGSSSSgridline18.bmp TYPE GRIP ACTION D:UGSSSSgridline18.grx NAME 剖面箭头 BITMAP D:UGSSSSpoumianxian.bmp TYPE GRIP ACTION D:UGSSSSpoumianxian.grx NAME 箭头 BITMAP D:UGSSSSjiantou.bmp TYPE GRIP ACTION D:UGSSSSjiantou.grx以上为文件bus.utd中的具体内容，其中“TITLE”后面为扩展程序组的名称，显示在命令条的左上方，“LABEL”后面为命令按钮的分组名称，在此将GRIP 程序分成两组，“COLUMNS”后面的数字3 表示该命令条每行显示3个GRIP程序按钮。“NAME”开始的后四句内容可以根据GRIP程序进行修改，“NAME”后面的内容为鼠标在按钮上方时显示的提示信息，“BITMAP”后面为GRIP程序的图标地址和文件名，“ACTION”后面为GRIP程序所在地址和文件名。（5） 利用记事本建立bus.tbr文件，扩展名为“.tbr”，文件内容如下：TITLE 客车车身VERSION 170DOCK TOP BUTTON 客车车身设计 LABEL 客车车身设计 BITMAP D:UGSSSSbus.bmp ACTION D:UGSSSSbus.utd图1 客车车身扩展程序组菜单（6）在GRIP程序组文件夹建好后，还需要将UG路径指引到该文件夹，以便UG每次启动后自动调用该命令按钮。在目录“D:UGSUGIImenus”找到custom_dins.dat文件，利用记事本打开custom_dins.dat文件，并在文件末端加入“D:UGSSSS”，然后保存。（7）单击UG下拉菜单“Tools”中的“Customize”命令，会弹出Customize对话框，单击“Toolbars”页面左侧的“Load”按钮，弹出Load Toolbar File对话框，在此对话框中选择D:UGSSSS文件夹下的BUS.tbr文件，然后单击“OK”按钮。（8） 返回到Customize对话框后，下拉Toolbars菜单栏的滚动条，在此菜单栏的最下一行会出现“客车车身”选项，这样就实现了工具栏菜单的制作。客车车身扩展程序的工具栏菜单制作完成后，每次运行UG时，在UG的菜单中都会显示“客车车身设计”按钮，单击该按钮后，UG会弹出“客车车身扩展程序”菜单（见图1）。在“客车车身扩展程序”菜单中列出了GRIP程序按钮，设计者通过这些按钮可以直接调用GRIP程序。“客车车身扩展程序”菜单的建立改变了原先通过File-Execute UG/Open GRIP-Grip命令调用GRIP程序的烦琐方式，使GRIP程序命令显示更形象，便于了解程序的功能，也避免了找不到GRIP程序所在文件夹的缺陷。4 结束语利用UG/GRIP二次开发工具，编制完成了气动撑杆设计、轮廓线圆弧拟合、折叠门门泵定位、顶盖骨架建模和侧舱门设计等辅助程序，并定制了UG调用菜单，形成了以客车设计规范为基础内容的设计辅助程序组，并