基于UG的采煤机零件参数化设计系统研究_刘卫校

第39卷第3期煤炭科学技术Vol.39No.32011年3月CoalScienceandTechnologyMarch2011基于UG的采煤机零件参数化设计系统研究刘卫校，杨兆建，丁华(太原理工大学机械工程学院，山西太原030024)摘要:为了避免采煤机零件的重复设计，减少采煤机新产品设计开发工作量，对采煤机零件的参数化设计方法进行了研究，并综合应用UG二次开发工具UG/OpenAPI、UG/OpenMenuScript、UG/OpenUIStyler和MicrosoftVisualC++6.0编程软件开发了基于UG的采煤机零件参数化设计系统。以采煤机截割部摇臂油位计壳体为例详细地介绍了系统开发设计的具体过程，通过实例验证了该方法的有效性。研究表明，参数化设计系统缩短了零件设计分析周期，减少了设计分析人员的工作量。关键词:UG二次开发;采煤机;参数化;零件中图分类号:TD421文献标志码:A文章编号:0253－2336(2011)03－0080－03StudyonPartsParameterizationDesignSystemofCoalShearerBasedonUGLIUWei-xiao，YANGZhao-jian，DINGHua(SchoolofMechanicalEngineering，TaiyuanUniversityofTechnology，Taiyuan030024，China)Abstract:Inordertoavoidtherepeateddesignsonthepartsofcoalshearerandtoreducethedevelopmentworkloadofthenewproductdesignforthecoalshearer，astudywasconductedontheparameterizationdesignmethodofthepartsforthecoalshearer．TheUGsecond-arydevelopmenttolldUG/OpenAPI，UG/OpenMenuScript，UG/OpenUIStylerandtheMicrosoftVisualC++6.0programingsoftwarewereappliedtodeveloptheparameterizationdesignsystemofthepartsforthecoalshearerbasedontheUG．Takingthecaseoftheoillevelmeteroftherangingarminthecoalshearercuttingunitasanexample，thepaperindetailintroducedthecertainprocessofthesys-temdevelopmentdesign．Thevalidityofthemethodwasconfirmedwiththepracticalcases．Thestudyshowedthattheparameterizationdesignsystemcouldshortentheanalysisperiodofthepartdesignandcouldreducetheworkloadofthedesignandanalysispersonal．Keywords:UGsecondarydevelopment;coalshearer;parameterization;parts基金项目:“十一五”国家科技支撑计划资助项目(2007BAB13B01－02)1概述在机械产品的开发、设计和加工过程中，经常存在大量的尺寸系列化标准件和通用件以及几何拓扑结构相同或者相似、尺寸规格不同的企业专用零件等非标准专用零件［1］。机械工艺设计人员通常会因为这些结构相似、尺寸不同的零件而做大量的重复设计，耗费大量人力、物力，产品的开发周期较长。随着现代计算机辅助设计技术的迅速发展，参数化设计技术应运而生。目前，采煤机设计人员改动设计的通常都是采煤机关键零部件，其改动都是在原有零件基础上进行的，改动设计得到的零部件与原有零部件在结构形状上极具相似性甚至相同，所不同的通常是结构位置或尺寸大小的不同。因此，对采煤机关键零部件进行参数化设计是非常有必要的。近年来，国内很多学者对参数化设计技术进行了研究。薛鸿源［2］在几何约束的表示和求解上提出了新思路和新方法。闫骏［3］研究了基于UG(Unigraphisc，是一个交互式CAD/CAM系统)的转子泵参数化。宿月文［4］研究开发基于SolidWorks和ADAMS的连续采煤机智能设计系统。陶嵘等［5］通过软件编程和参数化CAD设计初步实现了采煤机滚筒的三维模型化设计。但是，基于UG的采煤机零件参数化设计方面仍未见相关研究报道。本文以UG为平台，运用其建模功能及二次开发工具UGOpen开发采煤机零件参数化设计系统，实现采煤机零件参数化设计过程。08DOI10.13199/j.cst.2011.03.85.liuwx.031刘卫校等:基于UG的采煤机零件参数化设计系统研究2011年第3期2参数化设计方法参数化设计是指零件形状比较固定，用一组尺寸参数或约束表示该几何图形的形状与大小，设计对象与参数有着显式对应关系，当赋予其不同参数序列值时，可驱动其得到新的几何图形，该设计结果是包含设计信息的模型。参数化设计主要应用于标准化、系列化和通用化程度比较高的定型产品，采用尺寸驱动方法，以已有零件三维模型为基础，根据要求，借助开发人员编写的参数化程序完成对零件设计参数的检索和修改，把最终修改后的参数返回到原模型中，以驱动零件模型的变化，完成对模型几何外形的控制。3采煤机零件参数化设计方法1)采煤机的关键零部件。采煤机关键零部件分类如图1所示，其中，滚筒、摇臂等部件也由各种关键零件构成。图1采煤机关键零部件2)采煤机零件的参数化设计流程。基于UG平台对采煤机零部件进行参数化设计，主要有2种方法:一种是应用UG/OpenAPI对零件进行参数化，另一种是应用UG/OpenGrip对零件进行参数化。其中，对于结构比较简单的零件，应用UG/OpenGrip进行参数化比较简单方便，但对于结构比较复杂的零件，实现起来较为困难。本文采用第1种方法对采煤机零件进行参数化设计，参数化设计流程如图2所示。4采煤机零件参数化设计系统开发以采煤机截割部摇臂油位计壳体为例详细介绍系统开发具体过程。1)油位计壳体参数化建模。此处建立的模型被用来作为零件参数化的模板，建立的三维模型要图2采煤机关键零部件参数化设计流程能够进行参数化。针对参数化来讲，零件建模可分为普通建模和参数化建模2种。普通建模在实际中应用最普遍，不管模型是如何建立的，其只要求能准确无误地建立起零件的三维模型即可。对油位计壳体采用参数化建模方法，参数化建模不仅要求建模准确无误，还要求建模过程中模型所有参数化尺寸显示在表达式中，改变表达式参数值时，对应的模型结构形状或大小随之变动。这要求建模者在建模过程中要特别注意其建模的方法与技巧。2)设置环境变量。在“我的电脑”→“属性”→“高级”选项卡中设置环境变量。新建用户变量，变量名为UGII_USER_DIR，变量值为D:\\UGOpen\\caimeiji。其中D:\\UGOpen\\caimeiji为用户定义工程路径，UG系统规定的工程目录startup和application就建立在该路径之下。在路径D:\\UGOpen\\caimeiji下创建st-artup和application两文件夹。3)定制参数化菜单。应用UG/OpenMenu-Script模块创建用户化的菜单，生成符合自己要求的菜单文件，把这些用户化菜单添加到UG相应标准菜单栏处，集成用户参数化(二次开发)的特殊应用。创建文本文件，应用Windows的记事本编辑器编辑该文本文件，并添加相应的菜单代码，另存为菜单文件caidan.men(“caidan”为文件名，可根据需要相应定义)，剪切该菜单文件到工程目录startup中。启动UG，定制的用户参数化菜单自动加载，如图3所示。图3参数化菜单4)创建参数化人机交互界面。UG/Open中提供了用于开发UG对话框(参数化人机交互界面)182011年第3期煤炭科学技术第39卷的可视化工具———UG/OpenUIStyler，其包含全部UG的标准可视控件。应用UIStyler创建的对话框可以被由UG/OpenMenuScript定制的菜单调用，实现用户程序与UG的无缝连接，从而让用户更方便、快捷、高效地与UG进行交互操作。应用该工具可避免复杂的图形用户接口UGI的编程，直接将对话框中的基本控件组合和布局，生成功能不同的UG风格的对话框［6］。在UG界面下，点击UserInterfaceStyler菜单，进入UIStyler可视化界面，综合应用提供的各种控件，创建油位计壳体参数化对话框。保存对话框文件，系统生成youweijiketi.dlg、youweijiketi.h和youweijiketi_template.c三个文件。5)编写程序并编译和链接。UG对话框程序文件(youweijiketi.dlg)必须经过编译、链接后才能被运行。此处采用内部UF方式，在WindowsXP系统下通过利用MicrosoftVisualC++6.0对其进行编译、链接，生成动态链接库youweijiketi.dll文件［7］。把生成的动态链接库youweijiketi.dll文件复制到UG工程目录startup下。至此，采煤机截割部摇臂油位计壳体的参数化设计完成。5应用实例参数化设计系统包含采煤机各关键零部件参数化程序，点击相应零件的参数化设计程序菜单，系统弹出零件参数化人机交互界面，填写参数(决定所要涉及零件几何图形的大小与形状)，系统采用尺寸驱动的方法，在已有零件三维模型的基础上自动完成对零件设计参数的检索和修改，并把修改的参数返回到原模型中，驱动模型发生变化，实现对其几何外形的控制，完成零件的设计。现以采煤机截割部摇臂油位计壳体为例，演示该系统的实际应用操作:启动UG，点击用户化菜单“电牵引采煤机数字化设计系统”→“参数化CAD系统”→“截割部参数化建模”→“左摇臂”→“油位计”→“油位计壳体”，系统弹出“油位计壳体参数化建模”对话框(图4)，根据具体建模要求修改对话框中原始参数，点击“确定”按钮，系统自动驱动参数生成所要建立的模型。现改动对话框中参数“槽数量N”的值“6”为“4”，其他参数值不变，点击“确定”，系统生成三维模型，如图5所示。图4油位计参数化建模对话框图5油位计模型6结语在分析参数化设计方法的基础上，根据采煤机零件的特点和设计要求，采用UG二次开发工具UG/OpenAPI实现了采煤机零件参数化设计的全过程。采用此方法开发的采煤机零件参数化系统不仅实现了对采煤机CAD零件模型的参数化实时驱动，而且与UG集成环境有机地结合，操作方便，具有良好的人机交互性、可扩充性和可移植性，定制的菜单规范，便于系统的开发。目前该系统已经成功应用于太矿集团，很好地满足了企业零件参数化设计的需要，提高了设计效率和企业综合竞争能力。参考文献:［1］张磊.UG参数化设计微波器件建库模块的研究与开发［D］．南京:东南大学，2004．［2］LIUXi－juan，WANGYing－lin，JIANGShou－wei.Multi－strategiesinCaseBasedDesignKnowledgeManagementonWeb［J］．JournalofDonghuaUniversity，2003，20(1):94－99．［3］闫骏.转子泵参数化设计及其UG二次开发［D］．沈阳:东北大学，2005．［4］宿月文，朱爱斌，陈渭，等.连续采煤机智能设计系统的研究与开发［DB/OL］．(2008－01－11)［2010－07－26］．