辛運(yùn)勝,王亞新,姚平喜

(1.太原理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，太原 030024；2.太原礦山機(jī)器集團(tuán)有限公司,太原 030032)

Pro/E二次開發(fā)在液壓集成塊設(shè)計(jì)中的應(yīng)用*

辛運(yùn)勝1,王亞新2,姚平喜1

(1.太原理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，太原 030024；2.太原礦山機(jī)器集團(tuán)有限公司,太原 030032)

在液壓集成塊的設(shè)計(jì)中，應(yīng)用Pro/E二次開發(fā)技術(shù)，建立了安裝板的參數(shù)化模型，通過ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)其尺寸信息實(shí)現(xiàn)錄入和存儲(chǔ)。利用尺寸聯(lián)動(dòng)機(jī)制設(shè)置約束條件，確定基準(zhǔn)點(diǎn)的位置，生成標(biāo)準(zhǔn)安裝板模型。依據(jù)安裝板上的孔和閥孔對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)液壓閥的準(zhǔn)確擺放與對(duì)應(yīng)油孔及安裝孔的一次生成。簡(jiǎn)化整個(gè)設(shè)計(jì)過程，提高了設(shè)計(jì)效率，最終實(shí)現(xiàn)液壓集成塊系統(tǒng)的準(zhǔn)確設(shè)計(jì)。

液壓集成塊;參數(shù)化設(shè)計(jì);二次開發(fā); ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)

0 引言

自上世紀(jì)80年代起，液壓集成塊[1]就因其典型性和復(fù)雜性，吸引了國(guó)內(nèi)外眾多研發(fā)機(jī)構(gòu)和學(xué)者的研究興趣，但長(zhǎng)久以來在原理圖繪制、孔道校核等方面缺乏專業(yè)、直觀的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。隨著CAD技術(shù)的不斷發(fā)展，將三維設(shè)計(jì)作為基本手段對(duì)液壓集成塊進(jìn)行再設(shè)計(jì)，就能夠更好地建立液壓集成塊的參數(shù)化系統(tǒng)，彌補(bǔ)在液壓集成塊設(shè)計(jì)中的缺陷，提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量[2]。

利用對(duì)三維參數(shù)化軟件Pro/E的二次開發(fā)，有助于將液壓集成塊錯(cuò)綜復(fù)雜的孔道設(shè)計(jì)趨于標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。通過尺寸驅(qū)動(dòng)生成三維參數(shù)化模型等功能模塊，解決液壓集成塊中液壓閥的精確定位，可以直觀、可靠的傳遞出整個(gè)液壓集成塊的設(shè)計(jì)過程，在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)用中幫助設(shè)計(jì)師完成液壓集成塊的精確快速設(shè)計(jì)。

1 液壓集成塊設(shè)計(jì)技術(shù)路線

參數(shù)化設(shè)計(jì)是三維實(shí)體軟件應(yīng)用的核心技術(shù)。所謂參數(shù)化設(shè)計(jì)即是根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)來確定需要參數(shù)化的尺寸，尺寸間也需要設(shè)置一些約束條件，這些參數(shù)決定產(chǎn)品某一結(jié)構(gòu)形式下的模型。作為產(chǎn)品建模的一個(gè)重要手段，它以約束條件來控制產(chǎn)品模型的特征, 以一組參數(shù)來控制設(shè)計(jì)結(jié)果,從而能通過更改設(shè)計(jì)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)模型的再生和創(chuàng)建。因此，在系列化產(chǎn)品設(shè)計(jì)中得到廣泛的應(yīng)用。

液壓集成塊上可安裝不同廠家的不同規(guī)格的各種液壓閥，這些閥的外型可以有差別，但其油口以及連接尺寸都是標(biāo)準(zhǔn)化，系列化的。因此，液壓集成塊上與液壓閥對(duì)應(yīng)的油口及安裝螺紋孔也是標(biāo)準(zhǔn)化和系列化的[3]。系列產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)相似度很高，這為實(shí)現(xiàn)其參數(shù)化提供了條件[4]。參數(shù)化系統(tǒng)開發(fā)主要對(duì)零件的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)參數(shù)的檢索、修改，最后調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)里面用戶定義的參數(shù)值來生成新的三維模型的功能。液壓集成塊的參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)是先通過參數(shù)化軟件Pro/E創(chuàng)建三維模型，并且設(shè)置內(nèi)部的拓?fù)潢P(guān)系，同時(shí)，通過關(guān)系來進(jìn)行尺寸間的約束來確定模型中的主參數(shù)，生成UDF文件。最后用程序調(diào)用模型并在程序中實(shí)現(xiàn)交互設(shè)計(jì)，生成可執(zhí)行的應(yīng)用程序。其設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

圖1 設(shè)計(jì)流程

2 Pro/E二次開發(fā)與ACCESS應(yīng)用

Pro/E具有基于特征、全相關(guān)性、實(shí)體造型、參數(shù)化及數(shù)據(jù)可重用等特點(diǎn)，還具有強(qiáng)大的設(shè)計(jì)、分析、制造功能[5]。借助軟件內(nèi)部的二次開發(fā)模塊可以實(shí)現(xiàn)自定義設(shè)計(jì)功能。本系統(tǒng)用UDF和Pro/Toolkit作為開發(fā)工具進(jìn)行液壓集成塊安裝板系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

2.1 二次開發(fā)工具

UDF工具可以將現(xiàn)有的特征融合在一起，這些特征以*.gph文件保存，作為一個(gè)整體特征使用。根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)，可以快速準(zhǔn)確的生成某一特定特征的三維模型。

Pro/Toolkit是Pro/E提供的功能最強(qiáng)大的應(yīng)用程序接口(API)[6]。用戶可以調(diào)用其內(nèi)部封裝的所有的函數(shù)，借助VC++編程工具生成的可執(zhí)行的應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)與Pro/E的無縫連接[7]。從而實(shí)現(xiàn)用戶想要的設(shè)計(jì)功能。

2.2 ACCESS應(yīng)用

用ACCESS存儲(chǔ)系列產(chǎn)品模型的尺寸信息，減少UDF模型制作數(shù)量。在UDF文件中包含了特征中的所有約束關(guān)系和尺寸信息，這些尺寸信息分為定位尺寸和形狀尺寸。雖然每一種安裝板的形狀尺寸固定不變，但是同一系類的安裝板形狀也有細(xì)微的差別。將尺寸存儲(chǔ)起來就能生成對(duì)應(yīng)的模型，在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，只要在ACCESS中添加或刪除特征尺寸信息就能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部模型庫(kù)的編輯。

3.集成塊設(shè)計(jì)過程

3.1 繪制標(biāo)準(zhǔn)的液壓集成塊安裝孔

液壓集成塊的設(shè)計(jì)主要是孔道和安裝孔的設(shè)計(jì)[8]。安裝板和閥是一一對(duì)應(yīng)的。因此，集成塊的設(shè)計(jì)主要是孔的安裝位置和孔的類型的設(shè)計(jì)。通過Pro/E內(nèi)部的關(guān)系的約束來驅(qū)動(dòng)每個(gè)孔的位置。具體過程如下。

1)對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)安裝板尺寸和參數(shù)約束關(guān)系繪制安裝孔，選中特征并進(jìn)行編輯修改尺寸特征的屬性，將其名字改為自定義的名字。

2)按照標(biāo)準(zhǔn)安裝孔的約束信息，螺紋孔的尺寸特征是相同的，因此，通過尺寸聯(lián)動(dòng)機(jī)制可知，確定一個(gè)孔的信息即可確定所有螺紋孔形狀尺寸。最后在Pro/E內(nèi)部的關(guān)系選項(xiàng)中進(jìn)行尺寸之間的關(guān)系設(shè)定。如圖2所示。

圖2 尺寸關(guān)系約束

3)同樣的設(shè)置各個(gè)油孔的尺寸屬性，以一個(gè)點(diǎn)作為整個(gè)安裝板的定位尺寸，其他的所有的孔定位都是通過與點(diǎn)的相對(duì)位置進(jìn)行參照的。因此，確定一個(gè)點(diǎn)的位置便可以生成整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的安裝孔。拓?fù)潢P(guān)系如圖3所示。

圖3 拓?fù)潢P(guān)系

3.2 制作用戶定義特征文件

點(diǎn)擊“工具”菜單下的“UDF庫(kù)”來制作gph格式的文件。設(shè)置UDF的參考并通過參考提示來指引用戶選擇相應(yīng)的參照[9]。本實(shí)例中的參照是一個(gè)放置安裝孔的平面，還有三個(gè)位置參照的平面。每一個(gè)參照都對(duì)應(yīng)著相關(guān)的提示信息，讓用戶做出正確的參照選擇。同時(shí)，將內(nèi)部的尺寸設(shè)置成可變尺寸，這樣就能通過函數(shù)調(diào)用這些可變參數(shù)，實(shí)現(xiàn)將ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)中參數(shù)賦值給模型中的參數(shù)。內(nèi)部選項(xiàng)還可以對(duì)UDF的基本屬性進(jìn)行設(shè)置等。如圖4所示。

圖4 UDF模型創(chuàng)建

3.3 VC++2005中編程生成應(yīng)用程序

在VC++2005中調(diào)用pro/Toolkit內(nèi)部封裝的函數(shù)，實(shí)現(xiàn)用戶定義特征的相關(guān)的功能。同時(shí)，通過添加VC++內(nèi)部的相關(guān)控件來制作系統(tǒng)的人機(jī)界面，最后生成可執(zhí)行的應(yīng)用程序，為整個(gè)集成塊的設(shè)計(jì)帶來方便。其中UDF核心代碼如下所示。

error = ProSelect("surface", 1, NULL, NULL, NULL, NULL, &m_sel, &n_sel); // 選擇面

ProSelectionCopy(m_sel[0], &m_sel);

ProUdfreferenceAlloc(L"place_surface", m_sel, PRO_B_FALSE, &udf_ref);

ProUdfdataReferenceAdd(udf_data, udf_ref);

// 設(shè)置udf的參考

error = ProUdfvardimAlloc(L"xdian", m_1,

PROUDFVARTYPE_DIM, &udf_dim);

error = ProUdfdataUdfvardimAdd(udf_data, udf_dim);

// 設(shè)置udf的尺寸數(shù)據(jù)

error = ProUdfCreate((ProSolid)mdl_curr, udf_data, NULL, NULL, 0, &udf); // 創(chuàng)建udf

ProWindowRepaint (PRO_VALUE_UNUSED);

// 刷新窗口顯示

3.4 Pro/E中程序的運(yùn)行和結(jié)束

點(diǎn)擊“工具”下的“輔助應(yīng)用程序”找到先前編輯好的DAT文件，點(diǎn)擊“啟動(dòng)”按鈕。應(yīng)用程序開始運(yùn)行在系統(tǒng)菜單中生成一個(gè)“液壓集成塊設(shè)計(jì)”的菜單。這個(gè)菜單就是集成塊的設(shè)計(jì)入口。如圖5所示。

圖5 應(yīng)用程序的啟動(dòng)與停止

3.5 人機(jī)界面展示

點(diǎn)擊“液壓集成塊設(shè)計(jì)”調(diào)出整個(gè)的設(shè)計(jì)界面，選擇想要的類型的安裝孔，輸入基準(zhǔn)點(diǎn)的位置尺寸，所有儲(chǔ)存在ACCESS中的尺寸信息被調(diào)出，并顯示在各個(gè)編輯控件上，根據(jù)先前設(shè)計(jì)提示進(jìn)行相關(guān)的參照選擇，整個(gè)安裝板上的標(biāo)準(zhǔn)孔將會(huì)自動(dòng)擺放到集成塊上。如圖6所示。

圖6 集成塊設(shè)計(jì)的人機(jī)界面

3.6 設(shè)計(jì)結(jié)果輸出

安裝好了想要的安裝板后，可以進(jìn)行安裝板的位置的調(diào)節(jié)以及油路孔的深度的調(diào)整，閥的擺放與安裝板一一對(duì)應(yīng)，設(shè)計(jì)時(shí)只需要將最初的點(diǎn)位置變化，整個(gè)安裝孔和閥自動(dòng)變換位置，實(shí)現(xiàn)特征聯(lián)動(dòng)，方便液壓集成塊的設(shè)計(jì)，最終得到符合設(shè)計(jì)功能液壓集成塊。其最終結(jié)果如圖7所示。

圖7 集成塊設(shè)計(jì)結(jié)果

4 結(jié)論

通過Pro/E二次開發(fā)設(shè)計(jì)生成液壓安裝板的標(biāo)準(zhǔn)件，通過一個(gè)點(diǎn)的定位就能準(zhǔn)確生成安裝板的三維模型，移動(dòng)點(diǎn)的位置可以實(shí)現(xiàn)安裝板的整體位移。同時(shí)，通過增減ACCESS存儲(chǔ)的尺寸信息，實(shí)現(xiàn)模型尺寸和數(shù)目的增減，避免安裝板的重復(fù)制作。在液壓集成塊的設(shè)計(jì)中，為設(shè)計(jì)師節(jié)省大量的時(shí)間和精力，提高設(shè)計(jì)效率和精度。

[1]高衛(wèi)國(guó),徐燕申,牛文鐵.面向設(shè)計(jì)的液壓閥庫(kù)建模方法及應(yīng)用研究[J].組合機(jī)床自動(dòng)化加工技術(shù), 2005(2):22-24.

[2]楊萍,陳曉東.基于Pro/E平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)零件庫(kù)的二次開發(fā)[J]. 組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù), 2005(6):100-103.

[3] 劉萬輝,田樹軍,賈春強(qiáng),等.液壓集成塊CAD/CAM系統(tǒng)的研究與開發(fā)[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào), 2008(4):587-590.

[4]程俊峰,沈精虎.基于Pro/E二次開發(fā)的零件參數(shù)化設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代制造工程,2008(2):77-79.

[5]Parametric Technology Corporation. Pro/E Wildfire 4.0 Pro/TOOLKIT User’s Guide June 2009 [M].USA:PTC,2009.

[6]繆燕平,何柏林.Pro/TOOLKIT 對(duì)Pro/E二次開發(fā)參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造, 2008(9):185-187.

[7]吳循箴,湯國(guó)興,張柏清,等.基于閥件裝配的液壓集成塊CAD軟件開發(fā)[J].機(jī)床與液壓 2006(10):189-191.

[8]Rinkinen J.A., Rahkonen E., Luomanranta M., et al., HYBLO-CAD/CAM -Interactive program package for hydraulic cartridge valve blocks, International Conference on Fluid Power, Tampere, Finland, 1987: 111-128.

[9] Gao, W.G., Niu, W.T., Zhang, D.W.. Dynamic flow path feature based hydraulic manifold block design[J]. Materials Science Forum, 2009, 628-629: 275-280.

(編輯 趙蓉)

Application of Pro/E Advanced Development in Hydraulic Manifold Block Design

XIN Yun-sheng1,WANG Ya-xin2,YAO Ping-xi1

(1.College of Mechanical Engineering,Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024,China；2. Taiyuan Mining Machinery Group Co., Ltd.,Taiyuan 030032,China)

Advanced development technology of the Pro/E is applied in the design of the hydraulic manifold block. Parametric model of hydraulic mounting board are Established, thus achieving their size information input and storage through the ACCESS database. Constraints can be set according to Size linkage mechanism. While ascertaining the position of reference point, a standard hydraulic mounting board model will be generated. Based on the congruent relationship of mounting hole and the valve port, hydraulic valve can be accurately placed, and the oil hole and mounting hole can be generated once. The hydraulic manifold block can be designed accurately because the whole design process has been simplified and design efficiency has been improved.

hydraulic integrated block;parametric design;advanced development;ACCESS database

1001-2265(2014)06-0028-03

10.13462/j.cnki.mmtamt.2014.06.008

2013-09-12；

2013-10-14

山西省研究生優(yōu)秀創(chuàng)新項(xiàng)目(20123033)；山西省煤礦裝備研究生教育創(chuàng)新中心(TK2011-010)

辛運(yùn)勝(1987—)，男，黑龍江訥河人太原理工大學(xué)碩士研究生，主要研究方向?yàn)橐簤杭夹g(shù)、CAD/CAM技術(shù)，(E-mail)120181624@qq.com；通訊作者：姚平喜(1963—)，男，山西蒲縣人，太原理工大學(xué)教授，博士，主要研究方向?yàn)镃AD/CAM技術(shù)、機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論、液壓系統(tǒng)節(jié)能等方面，(E-mail)yaopx0872@163.com。

TH137；TG65

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