基于UG的渐开线斜齿轮参数化设计系统开发硕士学位论文

1、 学校代码: 10289 分类号:TP311 密 级:公 开 学 号: 0730302021 江苏科技大学硕 士 学 位 论 文(工程硕士) 基于UG的渐开线斜齿轮参数化设计系统开发 工学硕士学位论文(工程硕士) 基于UG的渐开线斜齿轮参数化设计系统开发 学生姓名指导教师副教授 江苏科技大学二OO九年十二月 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奉献的个人和集体,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当

2、。 作者签名: 日期:年 月 日 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存、使用学位论文的规定,同意学校保存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 大学可以将本学位论文的全部或局部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。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名:日期:年 月 日 导师签名:日期:年 月 日 A Thesis Submitted in Fulfillment of the Requirementsfor the Degree of Master of EngineeringParam

3、etric Design Sysem of Involute Helical Gears Based on UGSubmitted byName Song ZhiguoSupervised byProfessor Name Yan Renwu Jiangsu University of Science and TechnologyDecember, 2021 论 文 独 创 性 声 明 本人声明所呈交的学位论文是我本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,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,也不包含为获得江苏科技大学或其它教育机构的

4、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做的任何奉献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名: 日 期: 学 位 论 文 使 用 授 权 声 明 江苏科技大学有权保存本人所送交的学位论文的复印件和电子文稿,可以将学位论文的全部或局部上网公布,有权向国家有关部门或机构送交并授权其保存、上网公布本学位论文的复印件或电子文稿。本人电子文稿的内容和纸质论文的内容一致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅。 研究生签名: 导师签名: 日 期: 日 期: 摘要 UG(Unigriphics)是全球领先的CAD/CAM集成化应用软件,除了提供数字化产品开发的全部功能模

5、块外,系统所提供的开放编程语言OPEN GRIP和OPEN API具有强大的二次开发功能,能够按需实现专业化、智能化和高效化的客户应用程序定制,从而提高企业CAD/CAM应用水平。该工具集还提供常用编程语言如Visual C+等的接口工具,也可以结合数据库技术实现更强大的功能。 本文在建立渐开线斜齿轮设计的数学模型和UG软件平台根底上,利用UG二次开发语言UG/Open开发齿轮参数化模型,并结合Visual C+ MFC和Access数据库建立开放的参数化斜齿轮库,依此开发了一套渐开线斜齿轮参数化设计系统。系统采用C/S结构,具有可视化的客户界面和稳定的数据库,客户层可以实现齿轮的信息查询、齿

6、轮信息入库、齿轮信息修改、删除及参数化建模等功能;数据层可以存储齿轮数据信息,为客户层提供数据支持。系统采用开放式数据库结构,具有一定的创新性和实用性。 本文围绕“渐开线斜齿轮参数化设计系统的开发,深入探讨了UG二次开发工具、UG开发环境设置、菜单及工具条的编写、UG对话框的制作、零件参数化系统的开发,MFC及数据库技术在UG二次开发中的应用。经过程序编制、调试和反复测试,证实该程序成功地实现了上述功能,验证了其方法的正确性与实用性。 关键词:渐开线斜齿轮;参数化设计;二次开发;UG/OPENAbstract UG is the world's leading CAD / CAM in

7、tegrated software applications, in addition to digital product development, the system provides an open programming language OPEN GRIP and OPEN API which has a strong secondary development ability. Customs can achieve client application in need of the professionalization, intelligent and efficient,

8、so as to enhance CAD / CAM application level of company. The tool set also provides commonly used programming languages such as Visual C + and other interface tools, and can achieve more powerful functions combined to database technology In this paper, with the establishment of involute helical gear

9、 design of mathematical models and UG software platform, we develop gear parametric model using the UG secondary development language UG / Open, and established an open library of parameterized gear combined with Visual C + MFC and the Access database. The system uses C / S structure with a visual i

10、nterface and a stable customer database. The client layer achieved gears query information, gear information storage, gear information modify, delete, and parametric modeling capabilities; data layer can store the Gear data for the client tier to provide support data. The system uses an open databas

11、e structure, and has a certain innovation and practicality In this paper, around the "involute helical gear parametric design system," we deeply studied the UG secondary development tools, the set of UG development environment, the preparation of menus and toolbars, UG dialog box productio

12、n, spare parts parametric system development, MFC and database technology in the applications of UG secondary development. After programming, debugging and repeated tests, we confirmed that the program succeeded in achieving the above-mentioned functions, and verified the correctness and usefulness

13、of its methods Key words: involute helical gear, parametric design, secondary development, UG/OPEN 目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.1.1 参数化与特征建模技术的开展概况11.1.2 齿轮CAD系统的国内外开展概况21.2 课题的来源和主要研究内容及意义31.2.1 课题来源31.2.2 课题的主要研究内容31.2.3 课题研究的意义4第2章 基于UG二次开发的关键技术研究52.1 UG软件概述52.1.1 UG软件的技术特性52.1.2 UG主要功能模块介绍6

14、2.2 UG的二次开发技术72.2.1 二次开发技术概述72.2.2 UG/OPEN API92.2.3 UG/OPEN GRIP142.2.4 UG/OPEN MenuScript142.2.5 UG/OPEN UIStyler152.3 UG斜齿轮参数化开发系统的二次开发流程172.4 本章小结18第3章 系统菜单和主界面对话框的设计193.1 系统环境设置193.1.1 创立二次开发文件所在的文件夹193.1.2 设置二次开发的文件夹的环境变量203.2 利用MenuScript制作系统菜单203.3 利用UG/Open UIStyler定制对话框223.3.1 对话框的设计223.3.

15、2 对话框的应用程序设计253.4 本章小结28第4章 基于UG/OPEN GRIP开发斜齿轮参数化建模294.1 参数化设计概述294.2 UG/CAD中的参数化设计方法294.2.1 使用UG/Open API进行参数化设计294.2.2 使用UG/Open Grip进行参数化设计304.2.3 使用UG/Open API和UG/Open Grip进行参数化设计304.3 渐开线斜齿轮的三维参数化建模314.3.1 斜齿圆柱齿轮的当量齿轮314.3.2 斜齿轮的参数化设计流程324.3.3 斜齿轮端面齿形轮廓参数化设计324.3.4 齿形螺旋线的参数化设计364.3.5 扫描生成单齿的应用

16、程序设计384.3.6 圆周阵列生成完整齿轮的GRIP程序设计404.3.7 编译与连接404.4 使用UG/Open Grip和UG/Open API实现人机交互404.5 本章小结42第5章 渐开线斜齿轮数据库的开发435.1 概述435.1.1 关系数据模型435.1.2 数据库的表结构设计445.2 C/S结构开发模式445.2.1 C/S结构445.2.2 ODBC数据库访问接口455.2.3 Visua C+平台上基于MFC ODBC的数据库系统开发465.3 渐开线斜齿轮数据库的开发485.3.1 斜齿轮Access数据库的建立485.3.2 注册数据源505.3.3 利用API

17、和MFC实现后台数据的访问525.4 系统运行实例595.5 本章小结62结论63参考文献65致谢68 ContentsAbstract(Chinese)IAbstract(English)IIChapter 1 Introduction11.1 Background of topic11.1.1 The development of parametric and feature-based modeling technology11.1.2 The development of CAD systems at home and abroad gear21.2 The source and th

18、e main research content and significance of of the topic31.2.1 The source of the topic31.2.2 The main research content of the topic31.2.3 Significance of of the topic4Chapter 2 research of Secondary development of UG-based key technologies52.1 Overview of UG52.1.1 The technical characteristics of UG

19、52.1.2 Introduction of main function modules of UG62.2 Secondary development technology of UG72.2.1 Secondary Development Technology Overview72.2.2 UG/OPEN API92.2.3 UG/OPEN GRIP142.2.4 UG/OPEN MenuScript142.2.5 UG/OPEN UIStyler152.3 Development process helical gear based on parameterized secondary

20、development of UG172.4 Summary18Chapter 3 the design of system menu and the dialog of the main interface193.1 The set of system environment193.1.1 create the folder where the files of Secondary development193.1.2 Set the environment variable of folder secondary development203.2 Design system menu us

21、e MenuScript203.3 Design dialog use menuScript223.3.1 Design of the dialog box223.3.2 Application Design dialog253.4 Summary28Chapter 4 Development helical gear Parametric Modeling based on the UOPEN GRIP294.1 Overview of Parametric Design294.2 The method of parameters design in UG/CAD294.2.1 Using

22、UG/Open API for Parametric Design294.2.2 Using UG/Open GRIP for Parametric Design304.2.3 Using UG/ Open GRIP and UG/Open API for Parametric Design304.3 3D Parametric Modeling of involute helical gear314.3.1 The equivalent helical gears Gear314.3.2 The parameters process of design of helical gear324.

23、3.3 Parameters design of end tooth profile helical gear324.3.4 Parametric design of helical curve364.3.5 Application design of sweeping to a single-tooth384.3.6 GRIP program design of circumferential array to a completegear404.3.7 Compile and link404.4 Realization of human-computer interaction404.5

24、Summary42Chapter 5 Development of database of involute helical gear435.1 Overview435.1.1 Relational Data Model435.1.2 Structural design of the database table445.2 Development patterns of C/S structure445.2.1 C/S structure445.2.2 Interface of ODBC database access455.2.3 Development of MFC-based datab

25、ase system in Visual C+ platform465.3 Design of the database on involute helical gear485.3.1 Access Database for helical gear485.3.2 Registration database source505.3.3 The use of API and MFC to achieve access to background data525.4 Iinstance of systems running595.5 Summary62Conclusion63References6

26、5Acknowlegement68 第1章 绪论1.1 课题背景 齿轮及其齿轮产品是机械装备的重要根底件,绝大局部机械成套设备的主要传动部件都是齿轮传动。中国齿轮工业在“十五期间得到了快速开展,已成为中国机械根底件中规模最大的行业1。就市场需求与生产规模而言,中国齿轮行业在全球排名已超过意大利,居世界第四位。2021年1-10月,中国全部齿轮、传动和驱动部件制造企业实现累计工业总产值1445亿元,比上年同期增长32.92%。 中国齿轮制造业与兴旺国家相比还存在自主创新能力缺乏、新品开发慢、市场竞争无序、企业管理薄弱、信息化程度低、从业人员综合素质有待提高等问题。现阶段齿轮行业应通过自主知识产权

27、产品设计开发,大力开展有特色的制造工艺、有特色的产品,通过技改,实现现代化齿轮制造企业转型。 目前国内自主开发的齿轮设计系统较多是按国内标准,使用VB、VC等语言开发,对于外向型的齿轮制造企业来说,接受的境外订单多采取欧美标准或非标准齿轮,此外,目前齿轮正向重载、高速、高精度和高效率等方向开展,并力求尺寸小、重量轻、寿命长和经济可靠。因此,积极借鉴国外的先进CAD技术及齿轮理论和制造工艺对于目前国内齿轮行业产能虽不断扩大,但急需转型为现代化齿轮制造企业所关注2。 改变齿轮的传统的设计方法,采用现代化的设计方法(计算机辅助设计)来提高工作效率,具有特别意义。鉴于目前UG、PRO/E、CATIA等

28、主流软件已在国内企业被广泛应用,UG利用其参数化混合建模技术和UG/OPEN GRIP二次开发技术,实现渐开线齿轮的建模技术已经比较成熟。对于已经引入UG的齿轮专业厂家,希望能在此根底上,实现人机交互、后台数据库的的访问,使齿轮的参数化设计的应用更加容易实现人性化、快捷化、差异化。因此针对不同类型的齿轮的参数化设计开发一套设计系统,具有可视化的客户界面和稳定的数据库。客户层可以实现齿轮的信息查询、齿轮信息入库、删除及参数化建模;数据层可以存储齿轮数据信息,为客户层提供数据支持。对众多正积极进行技术升级,产品更新换代快的中、小规模齿轮制造企业有广阔的市场需求。1.1.1 参数化与特征建模技术的开

29、展概况 CAD系统的核心技术是建模技术,特征建模技术和参数化设计技术是当今主流CAD软件的关键技术,二者即有一定的区别,又有机集成 3。 “特征(Feature)是80年代后期为了表达产品的完整信息而提出的一个概念4,他描述零件的几何信息、工程信息及其依赖关系,是几何特征和工程特征的集成。特征模型纪录了建模的历史过程,这种基于特征的模型非常便于修改。一个完整的产品模型不仅仅是产品数据的集合,还反映出各类数据的表达方法以及相互之间的关系。只有建立在一定表达方式根底上的产品模型,才能有效地为各应用系统所接受和处理,作为完整表达产品信息的产品信息模型5。 参数化设计是新一代智能化、集成化CAD/CA

30、M系统的核心内容。所谓参数化设计就是将设计要求、设计原那么、设计方法和设计结果用灵活可变的参数来表示,根据参数来调整相关尺寸,实现尺寸对图形的驱动,以便在人机交互过程中随时对设计对象加以更改6。参数化设计促进了设计手段的更新,提高了设计柔性,在现代产品设计中发挥着越来越重要的作用7。参数化设计技术以其强有力的草图设计、尺寸驱动修改图形的功能、成为初始设计、产品建模及修改、系列化设计、多种方案比较和动态设计的有效手段。1.1.2 齿轮CAD系统的国内外开展概况 目前,市场上有很多关于齿轮传动的设计系统,但是都或多或少地存在着不完善的地方。例如,有些早期软件只具有几何参数设计功能,不能完成齿轮的参

31、数化三维模型8。后来即使实现了齿轮造型的功能,但模型精度较低,有些是使用圆弧等简单曲线代替渐开线对齿廓曲线进行造型,不能很好的表达渐开线齿廓的几何特性 9;少数单位也开发了较为完整的齿轮设计软件,虽然比较适于生产实际的需要,价格却很高。因此在生产实际中,很多设计人员为了在特定的要求下进行齿轮的设计和造型,仍然使用手动设计这一古老的方法,这种方法工作量大、效率很低、容易出错。 渐开线齿轮,由于其主要建模元素渐开线的数学模型复杂,靠传统的几何建模方法,一般设计者很难精确造型,导致最终的产品质量不高,且效率低下。随着材料技术的迅猛开展,一些非金属材料的齿轮(如塑料齿轮等)在工业产品中的广泛应用,由此

32、导致齿轮模具、快速成型及虚拟制造技术的迅速开展,用常用CAD软件对齿轮三维基体和齿面进行参数化造型设计己成为设计者的迫切需求10。 (1)齿轮类零件参数化二维CAD研究现状 关于齿轮类零件参数化二维计算机辅助设计,国内外很多学者进行了研究。这在一定程度上解决了齿轮零件的快速出图的问题。但运用AutoCAD进行二维设计存在着工作量大、不直观、容易出错和难于修改是其客观存在的缺点。实际上,基于AutoCAD的二维设计技术还不能算是一种严格意义上的设计技术,它只能说是一种辅助绘图技术。它虽然能将工程设计人员从繁重的手工绘图工作中解放出来,但对复杂投影线的生成、设计模型修改以后的图纸更新等问题,基于A

33、utoCAD的二维设计技术是无法做到的11。 (2)齿轮类零件参数化三维CAD设计研究现状 三维模型可以直观地展示产品的虚拟数字化模型,在产品的可视化设计、装配设计、仿真分析和加工等方面有着二维图形无法比较的优越性,是提高设计质量的重要手段。目前,3D CAD设计以成为市场的主流。目前我国市场上推出的商品化软件中,比较优秀的国外软件有Siemens UG、CATIA、SolidWorks、Pro/Engineer等。 关于齿轮类零件参数化三维计算机辅助设计,国内外不少学者进行了研究,李新华分析了SolidEdge软件在齿轮设计中存在的缺乏,以VBA作为开发工具,根据特征参数化造型思想,开发出了

34、基于特征的参数化齿轮系统生成模块,提高了绘图效率12。王穆选用大型软件I-DEAS作为开发平台,通过选择齿轮系各零部件有关的根本结构形式参数和主要的结构尺寸参数建立起各零部件及子系统的简化模型库13。朱风芹在Pro/Engineer环境下实现了直齿圆柱齿轮的参数化设计,只要改变相关参数就可以得到不同参数的齿轮,到达缩短齿轮设计周期、减少重复工作的目的14。刘文生通过阐述基于Pro/Engineer模型的参数化设计方法,介绍了参数化设计的根本原理和功能,给出了在Pro/Engineer下实现二次开发的过程和技术,并通过圆柱齿轮的参数化设计实例详细阐述了设计的步骤及关键技术15。宋瑞芳结合计算机辅

35、助工业CAD/CAM的需要,介绍了在Solidworks中实现参数化齿轮三维造型的技巧和方法。应用此方法可以在Solidworks环境下完成齿轮的参数化三维造型设计16。 本文在研究过程中,充分参考和吸收了国内外的最新技术成果。采用UG二次开发技术,并使用Visua C+编程技术和数据库技术,开发具有开放数据库的渐开线齿轮开发系统。1.2 课题的来源和主要研究内容及意义1.2.1 课题来源 本课题源于常州信息职业技术学院国家示范性建设重点专业建设工程?基于UG的机械零件与机构设计系统的一个子工程。渐开线圆柱齿轮的参数化设计系统是这个系统的前期工作,为后期齿轮传动设计、运动仿真等研究工作奠定根底

36、。 本文旨在通过消化吸收国内外CAD设计及零件参数化方面的研究成果,开发针对渐开线圆柱齿轮以及锥齿轮三维建模系统,利用三维软件 UG6.0和Access数据库系统实现齿轮的参数化造型和齿轮库的开发,以提高建模效率,并为其后继的设计、仿真和分析工作奠定根底。1.2.2 课题的主要研究内容 本课题在斜齿轮设计的数学模型和UG软件平台根底上,利用UG二次开发语言UG/Open Grip、UG/Open API、UG/Open MenuScript和UG/Open UIStyler开发齿轮参数化模型,并结合ODBC MFC和Access数据库建立开放的参数化斜齿轮库,主要内容如下: (1)系统菜单与对

37、话框的制作。这局部是系统的设计的重点。利用UG/Open MenuScript编写菜单脚本,制作系统菜单;利用UG/Open UIStyler进行相应程序的编写,定制斜齿轮参数化设计界面的对话框。实现UG/Open API和UG/Open Grip人机交互。 (2)渐开线斜齿轮零件参数化建模的二次开发。参数化建模主要通过UG/Open Grip程序实现,依据渐开线方程,计算关键点的数据,应用Grip中的样条指令绘制渐开线,然后根据斜齿轮的参数计算公式,得到相应的曲线,最后用实体建模命令集变换矩阵得到渐开线斜齿轮实体模型。用户界面调用斜齿轮参数化建模用函数实现。 (3)系统数据库的建立。数据库是

38、应用程序存储数据的仓库,在应用程序开发过程中占有重要的位置,简单的数据设计过程分为数据库的逻辑设计与物理设计两个局部。本系统采用ACCESS关系型数据库。 (4)后台数据库的访问功能设计。利用UG/Open API和MFC实现后台数据库的1.2.3 课题研究的意义 在UG中利用UG/Open Grip程序,通过求解斜齿轮端面齿廓渐开线和过渡曲线的交点,形成端面齿廓,再沿螺旋线拖拉,直接生成了一对斜齿轮的参数化模型,模型端面上啮合点与节点重合,便于进一步分析齿轮的齿面接触应力和齿根应力以及斜齿轮的啮合过程。通过改变相关参数及关系式,能够快速地实现齿轮的参数化造型设计和修改定型,同时也解决了渐开线

39、斜齿圆柱齿轮精确造型的难题。 利用 UG/OPEN API 对 UG进行二次开发,实现渐开线斜齿轮尺寸反向驱动建模,当零件尺寸参数发生变化时,设计人员通过调用自定义菜单和对话框实现特征参数的重新输入,保存为数据文件,驱动 UG重构三维模型并生成相应的工程图。同时建立以产品结构、特征参数为中心的数据库系统,通过人机交互界面实现管理与维护,又可与齿轮参数化设计形成的数据文件实现数据交换。 第2章 基于UG二次开发的关键技术研究2.1 UG软件概述 UG(Unigriphics)是全球主流MCAD(Mechanical Computer Aided Design)系统,是集成计算机辅助设计、辅助制造

40、、辅助工程和产品数据管理(CAD/CAM/CAE/PDM)一体化的软件系统之一。自从UG推出以来,在航空航天、汽车、通用机械、工业设备、医疗器械以及其他高科技应用领域的机械设计和模具设计、加工等领域得到了广泛的应用。 UG CAID/CAD/CAM/CAE系统提供了一种基于过程的产品设计环境,使产品开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成,从而优化了企业的产品设计与制造。UG面向过程驱动的技术是虚拟产品开发的关键技术,在面向过程驱动技术的环境中,用户的全部产品及其精确的数据模型能够在产品开发全过程的各个环节保持相关,从而有效地实现了并行工程17。2.1.1 UG软件的技术特性 UG软件不仅具有

41、强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配和生成工程图等设计功能,而且在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟,从而提高了设计的可靠性。同时,可采用建立的三维模型直接生成数控代码用于产品的加工。另外它所提供的应用开发语言UG/Open GRIP和UG/Open API功能强大、简单易学,便于用户开发专用CAD系统。具体来说,该软件具有以下特点: (l)具有统一的数据库,真正实现了CAID、CAD、CAE和CAM等模块之间无数据交换的自由切换,并且可实施并行工程。 (2)采用复合建模技术,将实体建模、曲面建模、线框建模、显式几何建模与参数化建模等建模技术融于一体。 (3)采用基于

42、特征的建模和编辑方法作为实体造型的根底,形象直观,类似于工程师传统的设计方法,并能采用参数驱动。 (4)曲面设计采用非均匀有理B样条作为根底,可用多种方法生成复杂曲面,特别适合于汽车外形和汽轮机叶片等复杂曲面的造型。 (5)二维图功能强大,可方便地从三维实体模型直接生成二维工程图,可以按照ISO标准和国标生成各种剖视图、标注尺寸、形位公差和汉字说明等。 (6)以Parasolid为实体建模核心,目前许多著名CAD/CAE/CAM软件均以此作为实体造型的根底。 (7)提供了界面良好的应用开发工具,并能通过高级语言接口,使UG的图形功能与高级语言的计算功能紧密结合,便于用户开发专用CAD系统。2.

43、1.2 UG主要功能模块介绍 UG是一套完整的数字化产品开发软件18,包含产品的最初概念设计到最终的产品制造的完成过程,包含众多的应用模块,下面简单介绍它的主要功能 (1)工业设计和造型CAID 提供先进的自由曲面建模、分析和可视化功能,可以自由地研究和细化产品概念。通过UG UG产品组合内全面集成工业设计和造型的解决方案,这些专用工具和传统的CAD、CAE和CAM工具相结合,提供可获得的最完整的工业设计和最高级的外表处理解决方案。 (2)几何建模(Modeling) UG UG的混合建模提供了多种高性能工具,包括基于特征的参数化设计、传统的显式建模以及独特的直接建模,能够处理任何复杂的几何模

44、型。该模块支持实体建模Solid Modeling、特征建模Features Modeling、自由形状建模Free-form Modeling等建模方式,该模块是其他应用模块的根底。 (3)用户自定义特征(User-Defined Features:利用用户定义特征以交互方式捕捉、存储并重复使用各个特征的智能局部。可以在任何参数化实体模型中,以特征变量和各个参数间关系的方式添加零件知识。这些用户定义的智能特征可以存储在知识库里面,以便在创立零件的时候调用该特质,也可以在UG/OPEN API程序中调用它。 (4)钣金设计(Sheet Metal Design)。UG钣金设计解决方案为专业设计

45、人员提供了一整套工具,根据材料特性和制造过程方面的知识高效地创立并管理钣金零件。钣金部件的折叠和展开视图既可以用于三维环境,又可以用于下游的二维文件和制造。 (5)装配设计(Assembly Design)。装配建模支持协同、高层次的设计方法。UG 支持自上而下和自下而上两种装配设计方法,提供高级装配管理和导航。装配环境里面的干扰、余隙和质量特性分析工具可以检测拟合、重量以及重心问题。UG的装配管理功能,可以轻易地管理和操纵大多数产品里面都有的复杂产品关系,包括产品配置、选项和变型。 (6)工程制图(Drafting) UG绘图模块提供了一套综合性的自动化工具,利用已经建立的参数化实体模型和装

46、配模型的信息创立符合标准的零件图和装配图。由于UG采用相关主模型数据库管理,图纸上的尺寸随着模型的改变而自动更新,确保了图纸尺寸和模型尺寸的一致性,从而极大地提高了工作效率。 (7)数字化仿真分析CAE 为了在产品开发环境中实现最优的数字仿真水平,UGS提供了一套综合的CAE解决方案,包括高级仿真环境(Advanced Simulation)、设计仿真环境(UG Design Simulation)、运动仿真环境(UG Motion Simulation)和一系列设计验证(Quick Check)工具。 (8)计算机辅助制造(CAM)。CAM提供了同一个系统中的各种NC编程功能(包括车削、根本

47、铣削和钻孔、固定轴铣削、可变轴铣削、基于特征的自动编程、支持多功能加工和线切割等),还包括后处理器创立和编辑工具以及全面的3D机床仿真。 (9)编程和自定义(Programming&Customization) 利用UG? 数字产品开发解决方案提供的编程和定制化工具,公司可以根据自身的特定需要扩展和自定义各项UG解决方案功能。这些工具可以支持UG的知识驱动型的自动化功能,可供产品开发人员和应用程序开发人员使用。2.2 UG的二次开发技术2.2.1 二次开发技术概述 随着CAD/CAM应用领域的不断扩大和应用水平的不断提高,用户需求与CAD/CAM系统规模之间的矛盾日益增加,没有一个CA

48、D/CAM系统能够完全满足用户的各种需求。作为商品化的CAD/CAM软件产品,是否拥有一个开放的体系结构,是衡量该软件的优劣性、适用性和生命力的重要标志,而是否拥有一个开发简便、运行高效的二次开发平台又是开放式体系结构的核心和关键19。目前,主流的CAD/CAM软件都具有用户定制功能并提供二次开发工具。 通过CAD/CAM软件的二次开发工具可以把商品化、通用化的系统用户化、本地化,即以CAD系统为根底平台,在软件开发商所提供的开发环境与编程接口根底之上,根据自身的技术需要研制开发符合相关标准和适合企业实际应用的用户化、专业化、知识化、集成化软件,以进一步提高产品研发的效率。在通用CAD/CAM

49、根底上融入专业知识构建专用CAD/CAM系统是当前深化CAD/CAM应用的潮流20。 把用户的设计思想转化为特定的新功能需要以下根本要素,这些根本要素构成了CAD/CAM软件二次开发平台的根本结构21。图2.1 CAD二次开发的层次结构Figure 2.1 The hierarchical structure of CAD secondary development (1)通用CAD/CAM软件?管理层。通用CAD/CAM软件是整个开发的根底,是二次开发应用程序的宿主。它应具有比较完备的根本功能,即使没有二次开发应用程序,它也能满足根本的使用需求。在二次开发平台结构中,通用CAD/CAM软件属

50、于管理层,它所负责的工作主要包括用户界面定制、图形显示、文档数据管理、交互流程控制、消息分发和应用程序的管理等。 (2)编程开发环境?开发层。开发者采用某种计算机高级语言(如C/C+等)在特定的开发环境中进行应用程序的开发。由于通用的集成开发环境(如VC+、VB和Delphi等)具有功能强大、使用简单、可靠性强和生成代码效率高等优点,目前一般都在通用的集成开发环境中进行二次开发。在二次开发平台结构中,编程开发环境属于开发层,它主要包括应用程序源代码的编辑、编译、链接、调试和代码优化等。 (3)应用程序编程接口(API)?支持层。编程开发环境仅提供了一般性的语言支持,在二次开发过程中,还需要提供

51、相应的API支持。通过这些API接口,二次开发应用程序可以建立与原软件应用程序的链接,使新开发的功能和原有的功能无缝集成。在二次开发平台结构中,应用程序编程接口属于支持层,它是用户开发的应用程序与CAD软件之间进行链接、通信和互操作的通道。 (4)开发者的设计思想?知识层。一般来说,CAD/CAM软件开发商通过以上3个层的引入就为用户提供了二次开发的工具和方法。此外,二次开发应用系统还需要融入开发者的设计思想。开发者将其设计思想通过二次开发工具和方法,并结合原有的CAD/CAM系统功能,才能构成具有实用价值的应用程序。在二次开发平台结构中,用户设计思想属于知识层,它是开发者知识和能力的表达,是二次开发技术的应用和实践。 UG二次开发(又称应用开发