蔡建良

(寧波國際投資咨詢有限公司，浙江 寧波 315100)

在當(dāng)前的Pro／ENGINEER 的CAD 應(yīng)用中，主要應(yīng)用集中在三維造型和二次開發(fā)上。作為三維特征實體，其特征在建立后是可以通過一定的方式進(jìn)行控制的?，F(xiàn)在主要的方式是使用VC 進(jìn)行Pro／ENGINEER 二次開發(fā)。通過program 可以控制零件中特征的出現(xiàn)與否、尺寸的大小和裝配中零件的出現(xiàn)與否及零件的個數(shù)等，從而可以很方便的設(shè)計不同產(chǎn)品。當(dāng)完成零件或裝配件的Program 設(shè)計后讀取零件或裝配件時，根據(jù)其各種變化情況，通過問答式的方式得到不同的幾何形狀，能夠使工程設(shè)計人員不需要考慮細(xì)節(jié)而能盡快草擬零件圖，并可以通過變動某些約束參數(shù)來更新設(shè)計圖,使產(chǎn)品設(shè)計更加具有彈性，從而更加容易建立產(chǎn)品的零件庫。以實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計的要求。

1 回轉(zhuǎn)窯的基本結(jié)構(gòu)

回轉(zhuǎn)窯屬于大型回轉(zhuǎn)圓筒類設(shè)備，筒體內(nèi)砌有耐火磚襯，以低速回轉(zhuǎn)。雖然回轉(zhuǎn)窯的燒成工藝種類較多，但從機(jī)械結(jié)構(gòu)來看，均由筒體、滾圈、支承裝置、傳動裝置和窯頭、窯尾密封等部分組成，如圖1所示。下面簡介各部分的結(jié)構(gòu)和作用。

2 回轉(zhuǎn)窯建模的思路選擇

以浙江同力重型機(jī)械制造有限公司生產(chǎn)的回轉(zhuǎn)窯為例。很多產(chǎn)品都是定型產(chǎn)品，產(chǎn)品現(xiàn)在已經(jīng)實現(xiàn)了系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化。進(jìn)行產(chǎn)品如圖2 參數(shù)化設(shè)計的工作原理設(shè)計采用的數(shù)字模型及產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)都是固定不變的，所不同的只是產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)尺寸,而結(jié)構(gòu)尺寸的差異是由于相同數(shù)目類型的已知條件在不同規(guī)格的產(chǎn)品設(shè)計中取不同的值造成的。對于這類產(chǎn)品，可以將已知條件和其它隨產(chǎn)品規(guī)格變化的基本參數(shù)用相應(yīng)的變量代替，然后根據(jù)已知條件和基本參數(shù)，由計算機(jī)自動查詢圖形數(shù)據(jù)庫，或由相應(yīng)的軟件計算出繪圖所需的全部數(shù)據(jù)，由專門的繪圖生成軟件在屏幕上自動設(shè)計出圖形。

3 二次開發(fā)工具的選擇

3.1 對于幾何特征的自動建模

Pro／ENGINEER 為用戶提供了四種開發(fā)方法：

3.1.1 表(Family Table)：族表可以集合共同變化的尺寸，以表(Tab1e)編輯的方式生成零件，不需要一一創(chuàng)建每一個零件，所以常用此方式建立標(biāo)準(zhǔn)零件庫。

3.1.2 用戶自定義特征 (User Define Feature，UDF)：用戶自定義特征是集合數(shù)個特征使其成為一個群組(Group)特征，并給予名稱。完整定義該群組特征的放置參考、可變尺寸及可變尺寸的符號(Symbo1)等，形成為特別情況而生的獨(dú)特特征，以后綴為gph 的文件保存在UDF 數(shù)據(jù)里。

3.1.3 Pro／Program ：Pro／Program 是 Pro／ENGINEER 提供的一個可程序化工具，有簡單的使用語法，對于每一個模型，它會將模型樹中的每個特征的詳細(xì)信息記錄下來，用戶可以根據(jù)設(shè)計需要來編輯該模型的Program，使其作為一個程序來工作。

3.1.4 Pro／TOOLKIT：Pm／TOOLKIT 是 Pro／ENGINEER 自帶的功能最強(qiáng)大的二次開發(fā)工具，它是基于C 語言的。Pm／TOOLKIT 能實現(xiàn)與Pro／ENGINEER 的無縫集成，它封裝許多針對Pro／ENGINEER 底層資源調(diào)用的庫函數(shù)與頭文件，借助第三方編譯環(huán)境進(jìn)行調(diào)試。使用時我們應(yīng)根據(jù)開發(fā)功能的難易程度、設(shè)計人員的能力高低和產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)綜合考慮選取。鑒于該產(chǎn)品在Pro／ENGINEER 環(huán)境中定制了大量用戶化命令，需要與它低層的數(shù)據(jù)庫信息進(jìn)行大量交互，完成較復(fù)雜的操作。因此，在這里我們主要選擇Pro／TOOLKIT 工具包作為開發(fā)工具。

3.2 Pro／TOOLKIT 二次開發(fā)的步驟

3.2.1 編寫源文件

源文件包括資源文件和程序源文件：資源文件包括菜單資源文件、窗口資源文件、對話框資源文件等；程序源文件指我們所要編寫的c++程序。

3.2.2 生成可執(zhí)行文件

Pro／toolkit 應(yīng)用程序在 Visual C++環(huán)境下編譯無誤后，須在命令提示符下編譯和鏈接，生成可執(zhí)行的.exe 或.dll。

3.2.3 可執(zhí)行文件在Pm／ENGINEER 中注冊并運(yùn)行

4 回轉(zhuǎn)窯的設(shè)計流程和建模過程

完整的成套產(chǎn)品的分系統(tǒng)包括：窯頭裝置、支承裝置、滾圈、喂料管、傳動裝置、筒體裝置、窯尾裝置為例，其建模過程是這樣的：在Pro／ENGINEER 環(huán)境下，采用交互設(shè)計的方法，建立參數(shù)驅(qū)動的各零部件的實體模型，包括齒輪、窯頭罩、窯尾罩等零件和電機(jī)、減速器、聯(lián)軸器等部件。設(shè)置所需的參數(shù)，給其命名并賦初始值，添加合理的參數(shù)驅(qū)動關(guān)系，調(diào)試無誤后，存儲模型作為參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)的原始模型。然后按照Pro／TOOLKIT 的開發(fā)步驟完成源文件、執(zhí)行文件等程序的編寫。程序注冊完成后，就可以進(jìn)行相應(yīng)操作了。

建立的所有完整模型，對于每個用戶的需求，只需改變原來建立模型的基本參數(shù)就能生成所需的新實體。這里對于窯頭和窯尾及筒體的建模和參數(shù)化設(shè)計相對比較復(fù)雜，但是如果能形成完整的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)，對于整個系統(tǒng)的設(shè)計能達(dá)到事半功倍的效果。當(dāng)完成所有的設(shè)計后，可以使用Pm／MECHANICA 模塊對各個分系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動仿真和有限元分析。并且可以進(jìn)行各個部分的應(yīng)力應(yīng)變分析，確定設(shè)計方案的正確性，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計的目的。或者模擬整個裝配過程，進(jìn)行動畫演示，方便工人學(xué)習(xí)，并且通俗易懂，同時可以直接生成詳細(xì)系統(tǒng)工程圖、零件屬性列表和細(xì)化文檔。生成的工序圖也可以直接用于各個車間的生產(chǎn)，提高整個設(shè)計到投入生產(chǎn)的效率。

5 結(jié)束語

回轉(zhuǎn)窯是生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，它的運(yùn)行好壞直接關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。本文介紹了利用 pro／toolkit 對 pro／E 進(jìn)行二次開發(fā)的方法和步驟，該系統(tǒng)通過使用Pro／E 二次開發(fā)工具及其提供的應(yīng)用程序用戶接口，利用參數(shù)化設(shè)計程序通過設(shè)計變量來控制零部件三維模型的生成，具有用戶擴(kuò)充零件庫數(shù)據(jù)功能。能方便地建立標(biāo)準(zhǔn)件和企業(yè)常用零件數(shù)據(jù)庫，大大提高設(shè)計效率和零部件的通用性，并能滿足同一零部件設(shè)計的系列化要求。利用該方法開發(fā)的系統(tǒng)極大地降低了勞動量，提高了設(shè)計效率和質(zhì)量，促進(jìn)了設(shè)計工作的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，具有集成性好，數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確快速，界面友好，圖文并茂等優(yōu)點(diǎn)。

綜上所述，典型零件智能化三維CAD 系統(tǒng)實現(xiàn)了復(fù)雜典型零件的智能化建模，其設(shè)計思想和方法不僅適用于機(jī)械行業(yè)，對其他行業(yè)工程設(shè)計同樣具有很大的參考價值。

[1]張繼春.Pro/En-一二次開發(fā)使用教程[K].北京：北京大學(xué)出版社，2003.

[2]李世國.Pro／TOOLKIT 程序設(shè)計[M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[3]李其其格，武建新，賀向新.Pro／Engineer 軟件二次開發(fā)技術(shù)(英文)[J].內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2003(2).