基于ProE的三维标准件库的研究与开发【优秀机械毕业设计论文】
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基于
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三维
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机械
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文档包括:
说明书一份。31页，11600字。
PPT答辩稿一份。
开题报告一份。
文献综述一份。
- 内容简介：
-
1 毕业设计 题目 ： 基于 的三维标准件库的研究与开发 院 （系）： 机械电气工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 2 目录 中文摘要 英文摘要 .发的目的和意义 .课题所涉及的问题在国内研究现状及分析 . 研究现状 . 现状分析 .统开发工具介绍 . 简介 .应用程序开发工具 .采用的关键技术 .参数化设计的概念 . . 的环境设置 .C+介 .建工程及更改设置 .用程序的开发 .件包简介 .安装和使用 . 系统要求和软件安装 . 安装 . 测试 . 编译和连接 . 注册 . 应用 程序的执行 .于 二次开发 .工作模式的区别 .用程序的基础知识 .3 文件 . 主程序 . 用户自定义函数 .用程序的开发 .建立 程 . 对话框的创建 .序的编译 .序文件的注册和启动 . 程序文件的注册 . 程序文件的启动 .考文献 . 4 摘要 参数化设计方法作为一种全新的设计方法现在已广泛被工业界所采用。它所具有的高效性、实用性等特点使其成为设计工作的发展方向。参数化设计应用水平的高低直接决定了企业设计效率与设计质量的高低和企业核心竞争力的强 弱。这是关系到企业长久生存与发展的重大问题。 本论文介绍了国内外 数化技术的理论及研究现状、 此基础上，充分运用 行参数化设计研究与开发工作。在此基础上，进一步运用 C+发出参数化的标准件库系统。该系统具有直观、友好的对话框界面，包含了各种不同类型的标准件 ，使用时只需要输入一些基本的参数就可以生成相应的三维模型，给标准件的三维建模工 作带来的极大的便利。 该标准件库减少了产品设计中对于标准件设计中繁琐且重复性的工作。文中所提到建库方法具有一定的推广性，专门应用领域的用户可用文中所提到的方法来扩充自己所需的标准件库和通用件库，提高开发效率和质量。 关键词 参数化设计 标准件库 二次开发 5 as an of by as it it of It of of s of to of in is of a of of AD of On s on of On C +6.0 of D to D of It to in of in in in 6 1. 绪论 标准件在机械、电子、轻工、汽车、航空航天、造船等各个领域应用广泛。对当今机械产品的零部件分析表明，标准零部件的数量约占到 60%左右， 30%左右的零部 件是通过变型设计得到的通用件，而根据客户特殊需求开发的零部件只有 10%左右。标准零部件不仅数量多，且在设计过程中需要频繁查阅各种设计手册。据统计，标准零部件的选用及绘制约占全部设计时间的 70%，所以，在产品设计中，标准零部件的设计是一项费时费力且带有很大重复性的操作，这显然与日趋激烈的市场竞争环境不相适应。因此，很有必要开发各种通用和专用的标准件库来取代这一繁琐、复杂的劳动。随着经济的发展和计算机应用的普及，尤其是信息技术、网络技术的发展，标准件库的共享己成为我国 前国 内的机械、建筑等行业的大部分企业都采用了 下简称 ), 是，大多数 数提供标准件库的 所包含的标准件种类及数量也都非常有限，且有一个共同的缺点：可抑制性和软件复用性差，不能满足工程设计人员的需求。因此，为了建立符合我国国标或各行业行标的标准件库，许多研究单位和部门都在各种 从面世以来，以全参数化尺寸驱动、基于特征、单一全关联的数据库等优点深受顾客好评，并成为国际参数化的行业标准。 本课题采用的是基于 过加载 借助第 3方编译环境 对 通过参数设置 ， 采用程序自动完成尺寸修改更新模型的方法 ， 设计各类不同规格的产品 ， 把零件模型的标准库和自动更新模块加入到 中 ， 利用 现了标准件的参数化自动更新技术。 便快捷地实现产品设计者意图，有较好的实用性和推广价值。 本课题所涉及的问题在国内研究现状及分析 ： 随着计算机的广泛应用和蓬勃发展，许多高校和科研所及公司根据我国的计算机国情和国家标准在很多领域进行了大量的二次开发工作。但是，每项二次开发工作都 有其独有的特点。正是如此，才满足了不同层次、不同行业部门的需求 。 目前，国内实际应用的 一类是国产自主版权的 一类是国外商品化 于国外 能优良，并 完成了商品化和工程化的 7 需求，因此在国内市场占有很大的份额。然而，此类商品 化的软件一般都是通用化软件，用户在应用时必须根据各自行业的特点进行不同程度 的二次开发，方能发挥出应有的效益。因此， 用价值的课题。 下面介绍本课题基于 标准件库的研究与开发 在 不仅提供了参数化特征造型的环境，同时 还允许用户和开发者对产品及设计过程采用二次开发方法进行参数化定 制。 提供了多种二次开发工具，在我国设计者们常用的有：族表 （ 、 用户自定义特征 （ 其中 ， 语言的，能实现与 的无缝集成，是 功能最为强大的二次开发工具，它采用面向对象的方法，封装了许多可以访问 底层资源的库函数与头文件，借助第三方编译环境进行编译调试，因而最为开发者所使用。 此系统以 应用 用面向对象的设计思想及 设计代码编译成动态链接库文件，在 环境下运行，从而既利用 环境的强大功能，又利用 行效率高的优势，在系统界面上保持与 系统一致的风格，采用全汗化界面、菜单及丰富的对话框等接口形式。力求提示醒目、操作简单、容错能力强，以适合从事机械设计人员实际使用的需要。 2. 系统开发工具及采用的关键技术 介 的优秀产品，提供了集成产品的三维造型设计、加工、分析及绘图等功能的完整 软件以使用方便、参数化造型和系统的全相关性而著称。目前 子、家电、塑料模具、工业设计、汽车、自行车、航天、家电、玩具等行业取得了广泛的应用，该软件在国内的应用数量大大超过了同类型的其它国外产品。 是个全方位的 3合了零件设计、产品组合、模具开发、 金件设计、铸造件设计、造型设计、逆向工程、自动测量、机构仿真、应力 8 分析、产品数据管理于一体，其模块众多。主要由以下六大主模块组成 :工业设计 (块、机械设计 (块、功能仿真 (块、制造 (块、数据管理 (块和数据交换(块。这里将介绍一下 (1)相关性 (相关性是指所有的 这就意味着在产品开发过程中，用户任何时候所作的变更，都会扩展到整个设计中，同时自动更新所有工程文档如部件、加工以及产品信息管理等。全相关性鼓励在开发周期的任一点进行修改却没有任何损失一并使并行工程成为可能，所以能够使开发后期的一些功能提前发挥作用。 过一系列足以表现外形、装配性能的全相关性的解决方案，可以让用户同时在几个技术领域处理一个产品模型。这些能力包括造型设计、机械设计、功能设计、加工以及产品 信息管理等。 有设计过程所使用的尺寸 (参数 )都存在数据库中，修改 计者只需更改 3 2样修改 2时装配、制造等相关设计也会自动修改，这样可确保数据的正确性，达到设计修改工作的一致性，避免发生人为改图的疏漏情形，且减少许多人为改图 的时间和精力的消耗。也正因为有参数式设计，用户才可以运用强大的数学运算方式，建立各尺寸参数间的关系式使得模型可自动计算出应有的外型，减少尺寸逐一修改的繁琐费时，并减少错误发生。 (2)基于特征的参数化建模 (参数式设计就是将零件尺寸的设计用参数来描述，并在设计修改时通过修改参数的数值来更改零件的外形。参数化设计的思想在工业界传播了许多年， 1988年， 内人士即对参数式设计 翘首以待。 于传统机械设计工作来说，有相当大的帮助作用，因为 且具有实质上的物理意义 24。例如我们可以运用系统参数 (体积、表面积、重心、三维坐标等 )，或用户依设计流程所定义的用户定义参数 (密度、厚度等具有设计意义的物理量或字符串 )加入设计构思中来表达设计思想。这项参数化设计的功能不但改变了设计的概念，并且将设计的便捷性推进了一大 步。 (3)数据管理 (为了在最短的时间内完成最多的开发工作，必须允许多个学科的工程师同时对同一产品进行开发。 据管理功能可以管理并行工程所要求的并行作业程序，并通过全相关性达到并行工程的有的。 9 (4)装配管理 (插入 (对齐 (直觉式指令，轻松装配零部件，保持设计意图，达到设计目的。而高级的功能则支持大型复杂装配体的创建与管理，并 且零件数目不受限制。 (5)工程数据库重用 (工程数据库重用就是为了达到大幅提高生产力、降低成本的目的，而以标准、公认的设计作为新产品设计的基础，它能够让用户快速开发整个产品系列。 着将来几代产品的创建，会发现从 (6)易用性 (可以预先选定最常用的功 能。此外，系统还提供了简短的功能菜单说明和完整的在线帮助。这些都使得 (7)硬件独立性 (000在每个系统中都维持相同的界面，使用的感觉也一样。用户可以根据自己的需求，选购最经济的硬件配置，再混用或搭配任何一种平台组合。由于 有独特的数据结构模式，因此可以方便地让信息在不同平台的机器之间相互 转换。 系统程序模块的设计选择 +美国 其它的可视化开发环境 (如 C+ 样， 译、连接调试等于一体，给编程人员提供了一个完整而又方便的开发界面和许多有效的辅助开发工具。 以为很 大一部分类型的程序提供框架代码，用户不需要书写代码，只需要几个按钮就可以生成一个完整的可以运行的程序网。 参数化设计模型是以约束来表达产品模型的形状特征，以一组参数来控制设计结果，从而能通过变换一组参数值方便地创建一系列形状相似的零件。参数化设计的基本手段有程序驱动与尺寸驱动。程序驱动法是通过分析图形几何模型的特点，确定模型的主参数以及各尺寸间的数学关系，将这种关系输入程序中，进而在零件设计时只要输入几个参始值就可生成 10 所要求的模型 (26。尺寸驱动是对程 序驱动的扩展，它的基本思想是由应用程序生成所涉及的基图，该图的尺寸有一系列的标识，这些尺寸由用户在编程时输入或交互式输入，从而生成用户的模型。 传统的 入的每一条线都有确定的位置，要想修改图面内容，只有删除原有的线条后重画。而新产品的开发设计只需要多次反复修改，进行零件形状和尺寸的综合协调和优化。对于定型产品的设计，需要形成系列化，以便针对用户的生产特点提供不同功率、规格的产品。 强大的三维产品设计软件。它融入了单一数据库、参数化、基于特征、全相关的设计概念，可以将设计至生产全过程集成到一起，让所有的用户能够同时进行同一产品的设计制造工作，即实现所谓的并行工程。 析、制造功能的同时，也为用户提供了多种二次开发工具。常用的二次开发工具有 :族表(用户定义特征 ( (1)族表 ( 族表是一个用表格来驱动模型的工具，通过 族表可以方便地管理具有相同或相近结构的零件，特别适用于标准零件的管理。族表可以将事先定义好的模型 (称为“ 零件 )中可供驱动的尺寸参数、特征、模型参数等放入表格中，通在表格中输入参数值就可创建一个新的零件 (称为“ 零件 )。族表的产生过程是，首先建立一个具有代表性的零件，此零件称为通用零件或原始零件 (然后，根据可变情况编辑族表项目，可变项目可以是 :尺寸 (参数 (特征 ( 、与组件 (。完成族表内容后，需进行校验，然后系统会自动一一再生，从而生成若干子零件 ( (2)用户定义特征 ( 用户定义特征是将若干个系统特征融合为一个自定义特征，使用时作为一个整体出现。系统将 利于设计者根据产品特征快速生成几何模型。 (3) 在零件的设计过程中，如果零件的外形具有高度的重复性，那么经常重复同样的步骤便显得不具效率。为了提高工作效率， 序化的工具 建立一个模型，都会有一个宏文件记录模型的产生过程，如果能够对这个宏文件进行修改，则可以控制模型的建立过程，从而控制所生成的模型。这个宏文件是由类似 户可以根据设计需要来编辑模型的其作为一个程序来工作。通过运行该程序，系统通过人机交互的方法来控制系统 11 参数、特征出现与否和特征的具体尺寸。利用此工具可以将某些经常要更改的步骤或尺寸，事先以语句的方式写入，使得每个使用这些零件的普通人员也能明白如 何操作，在使用当中只需输入关键的参数。便可直接生成零件，从而大大地提高了零件设计效率明。 (4) 户通过 (5) 自带的二次开发工具。不过它是基于 实现与 无缝集成，是 带的功能最强大的二次开发工具 3. 的环境设置 C+介 司推出的目前使用极为广泛的基 台的可视化编程环境。其特点是： (1)与操作系统紧密配合，不存在兼容问题。 (2)功能强大，适用面广。 (3)操作简单。 指的是面向对象的 供 户只需在此基础上增加代码即可。此外， 层操作能力强，数据占有资源可以准确控制等优点。 建工程及更改设置 动 用向导 建一个工程，使用“ LL , 打开 话框，更改工程的设置如下： 1)c/c+ _)c/c+ - )c/c+ - 择 )- - 12 5)选中 开工具 |选项 |目录，选 “ E:入到路径中。“ E”代表 安装盘符 图 同 样 的 目 录 中 ， 选 把“ E:486_入到路径中。 图 13 4 用程序的开发 件包简介 司提供专门用于对 进行二次开发的软件包， 即应用程序接口（ 。它为用户或第三方软件程序提供了与 的无缝链接 件包提供了大量的 利用 的功能。 的函数库，该函数库能够使用户或第三方的应用程序以一 种可控制的、安全的方式访问 的数据库和应用。 客户和第三方能够在 统中添加所需地功能。 此，用于 和应用程序之间传递信息的数据结构对应用程序来讲是不可见的，而只能通过 的函数来访问，这就是我们所说的 底层函数。在 最基本的两个概念是对象（ 行为（ 它们是构成底层函数的关键。 安装和使用 统要求和软件安装 想要利用 行 次 开 发 ， 首 先 必 须 正 确 安 装 所以下面先介绍如何安装 然后再介绍如何测试 否已经安装成功。 安装 安装 时候选 择 安装组件步骤，打开组件 选中 项，如 下 图所示， 会随着 起安装在用户的机器上。 如图： 测试 安装完 ，应该马上通过编译、连接和运行一个简单的 序来检验 否安装成功，以免给后面的开发工作带来不必要的麻烦。 件包提供了一个简单的测试程序 下面通过此程序叙述测试过程。 译和连接 根据 供的 件 “ 进行编译和连接。此文件位于 (安装目录） 有两种编译方法，一种方法是采用 式，另一种编译方法是在 境中进行编译。两种方法最后生成的的 件完全一样，只是这两种方法的调试环境不同，一般推荐采用 发环境作为调试方法，主要是因为在 试环境下可以反复修 14 改源程序。 本 设 计 采 用 在 境 中 进 行 编 译 ， 首 先 将 文 件 名 为 然后利用 发环境打开此文件，生成 程项目文件，然后执行 令编译连接，最后生成一名为 文件。 图 4. 1 册 在此工作目录下，建立一个注册文件 件。注册文件是一个专门用来告知 统应用程序相关信息的文件，以便 统能够识别并执行我们的 用程序。 此 件的内容如下： 15 E:555888 E:.026 应用 程序的执行 以包含上面的 件的目录为启动目录启动 统， 启动应用程序 当该程序正确执行时，在 统的 单下会增添一个新的命令 当用户单击此命令时，就会在 口中弹出一个对话框，在该对话框中显示出 “ 的信息 。 图 4. 2 图 16 于 二次开发 步模式 在同步模式下， 生各自的进程。每个进程都能发送消息（请求），请求执行某个操作，之后每个进程都在等待返回消息，以报告操作的完成。控制权在两个进程间交换，总有一个进程处于等待状态。因此，在同步模式下， 之间不是并行工作的。 步模式 在异步模式下， 用程序和 够并行，也就是说能够同时进行各自的操作。在应用程序与 通信方面，异步模式采用远程程序调用（ 式。 异步模式和同步模式的另一个主要区别在于 异步模式下，应用程序（包含自己的 主函数）能够独立于 启动，然后启动与正在运行的 程连接；而在同步模式下， 据注册文件的信息启动应用程序。 由于异步模式使用了远程调用，程序的运行要比同步模式慢的多。考虑到 境的，所以除非万不得已，一般不主张采用异步模式。 用程序的基础知识 文件、主程序、自定义函数。 文件 ：每个 在所有文件之前。 程序 ： 和两个函数。函数 在应用程序被加载、图形窗口创建之后，用户和 数 在 户自定义函数： 这是用户自己编写的部分，他对应 些动作通过函数来实现。以紧固件为例，添加的菜单函数有（ 以标准件库为例）： 标准件库 ， 标准件库 ， 标准件库 主菜单在
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