覃存君

(東風(fēng)柳州汽車(chē)有限公司，廣西柳州 545000)

基于UG的腳本驅(qū)動(dòng)技術(shù)在汽車(chē)覆蓋件模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

覃存君

(東風(fēng)柳州汽車(chē)有限公司，廣西柳州 545000)

UG二次開(kāi)發(fā)在汽車(chē)覆蓋件模具設(shè)計(jì)中有著極其重要的地位，但由于其專(zhuān)業(yè)性需求、開(kāi)發(fā)和維護(hù)均依賴(lài)于某個(gè)或某幾個(gè)專(zhuān)業(yè)性人員，限制了中小型模具企業(yè)的發(fā)展。為了解決這個(gè)矛盾，引入腳本引擎的概念，使用腳本引擎來(lái)簡(jiǎn)化UG二次開(kāi)發(fā)工作，并通過(guò)具體的應(yīng)用案例證明了該方案的可行性，既提高了UG二次開(kāi)發(fā)的效率，又有效降低了UG二次開(kāi)發(fā)的成本。

覆蓋件；模具設(shè)計(jì)；UG二次開(kāi)發(fā)；腳本引擎；腳本語(yǔ)言

0 引言

UG 是一款功能強(qiáng)大的 CAD/CAE/CAM 一體化軟件，已成為中國(guó)航空航天、機(jī)械、汽車(chē)、模具等領(lǐng)域首選軟件[1]。UG 軟件在三維產(chǎn)品模具設(shè)計(jì)和裝配過(guò)程中有很大的優(yōu)勢(shì)，它的應(yīng)用可以使用戶(hù)方便快捷地把腦海中的想法轉(zhuǎn)變成立體可觀的三維實(shí)體圖形，但是由于UG軟件沒(méi)有針對(duì)某一個(gè)特定專(zhuān)業(yè)進(jìn)行定制化開(kāi)發(fā)，因此具體產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效率較低，這就需要對(duì) UG 系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的二次開(kāi)發(fā)。在汽車(chē)覆蓋件模具設(shè)計(jì)領(lǐng)域，UG二次開(kāi)發(fā)在標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)、非標(biāo)件庫(kù)、設(shè)計(jì)規(guī)范、非標(biāo)斜楔、模塊化設(shè)計(jì)、自動(dòng)出圖、自動(dòng)材料表等方面，正發(fā)揮著極其重要的作用，提高了模具設(shè)計(jì)效率，有效縮短了模具開(kāi)發(fā)的周期。

1 問(wèn)題的提出和解決方案

由于UG二次開(kāi)發(fā)專(zhuān)業(yè)性比較強(qiáng)，需要熟練掌握VC++或VB.NET編程技術(shù)、有一定軟件設(shè)計(jì)功底、熟練使用UG軟件，通常要設(shè)置專(zhuān)人進(jìn)行UG二次開(kāi)發(fā)工具的開(kāi)發(fā)和維護(hù)。但是，對(duì)于UG軟件應(yīng)用局限于圖紙查看的企事業(yè)單位，是沒(méi)有必要設(shè)置這一專(zhuān)職崗位的，小型民營(yíng)企業(yè)更是沒(méi)有足夠的資源支撐這一專(zhuān)職崗位。

所以，提出了簡(jiǎn)化UG二次開(kāi)發(fā)過(guò)程的需求，降低開(kāi)發(fā)門(mén)檻，讓普通的UG設(shè)計(jì)人員只需要經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的培訓(xùn)，就可以對(duì)UG進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，提高工作效率。

為此，作者設(shè)計(jì)一套腳本語(yǔ)言，借助于編譯原理對(duì)常用的UG/Open API函數(shù)進(jìn)行封裝，開(kāi)發(fā)出一套腳本引擎，以腳本驅(qū)動(dòng)的方式對(duì)UG軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。

2 腳本語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)

腳本語(yǔ)言(Scripting Language)通常被看作是計(jì)算機(jī)式的語(yǔ)言，更加接近于自然語(yǔ)言。以簡(jiǎn)單的方式快速完成某些復(fù)雜的事情是創(chuàng)造腳本語(yǔ)言的重要原則?；谶@項(xiàng)原則，腳本語(yǔ)言通常比C語(yǔ)言、C++語(yǔ)言或Java之類(lèi)的系統(tǒng)程式語(yǔ)言要簡(jiǎn)單容易，也讓腳本語(yǔ)言另有一些屬于腳本語(yǔ)言的特性[2]：

(1)語(yǔ)法和結(jié)構(gòu)通常比較簡(jiǎn)單；

(2)學(xué)習(xí)和使用通常比較簡(jiǎn)單；

(3)通常以容易修改程式的“直譯”作為執(zhí)行方式，而不需要“編譯”；

(4)程式的開(kāi)發(fā)產(chǎn)能優(yōu)于執(zhí)行效能。

3 腳本語(yǔ)言的設(shè)計(jì)

UG二次開(kāi)發(fā)腳本語(yǔ)言采用初步描述語(yǔ)言的書(shū)寫(xiě)格式，并將基本操作動(dòng)詞形式化為類(lèi)似于C語(yǔ)言的函數(shù)調(diào)用語(yǔ)句。主要功能腳本分別舉例如下：

(1)新建幾何元素：新建 點(diǎn) x坐標(biāo),y坐標(biāo),z坐標(biāo),對(duì)象標(biāo)識(shí)

指定屏幕上一點(diǎn)(x,y,z)，新建一個(gè)點(diǎn)，并返回點(diǎn)的對(duì)象標(biāo)識(shí)。

(2)新建幾何特征：特征 倒斜角 雙偏置,對(duì)象標(biāo)識(shí),邊緣序號(hào)列表,偏置值,偏置值

第1個(gè)參數(shù)“雙偏置”為偏置類(lèi)型，第2個(gè)參數(shù)“對(duì)象標(biāo)識(shí)”為執(zhí)行倒斜角命令的幾何元素，第3個(gè)參數(shù)“邊緣序號(hào)列表”指定該幾何元素體上的特定邊緣，第4、第5個(gè)參數(shù)分別表示雙偏置的第一個(gè)和第二個(gè)偏置值。

(3)變換幾何元素：變換 旋轉(zhuǎn) 對(duì)象標(biāo)識(shí)列表,復(fù)制/移動(dòng),x0,y0,z0,方向x,方向y,方向z,角度,對(duì)象標(biāo)識(shí)列表

參數(shù)“對(duì)象標(biāo)識(shí)列表”表示需要執(zhí)行旋轉(zhuǎn)命令的幾何元素列表，參數(shù)“復(fù)制/移動(dòng)”表示旋轉(zhuǎn)是否保留原幾何元素，參數(shù)(x0,y0,z0)指定旋轉(zhuǎn)中心點(diǎn)坐標(biāo)，參數(shù)(方向x,方向y,方向z)指定旋轉(zhuǎn)方向矢量，參數(shù)角度指定旋轉(zhuǎn)的角度值，單位為(°)。

(4)輸入語(yǔ)句：輸入 浮點(diǎn)型 命令行提示,標(biāo)題,變量

對(duì)浮點(diǎn)型變量進(jìn)行賦值，參數(shù)“命令行提示”表示要在UG軟件狀態(tài)欄內(nèi)顯示的內(nèi)容，參數(shù)“標(biāo)題”表示對(duì)話框的標(biāo)題內(nèi)容，參數(shù)“變量”指定需要賦值給哪一個(gè)浮點(diǎn)型變量。

(5)輸出語(yǔ)句：輸出 信息窗口 字符串,表達(dá)式

顯示信息窗口，并在信息窗口內(nèi)輸出指定表達(dá)式的內(nèi)容，該內(nèi)容支持變量運(yùn)算。

(6)圖層設(shè)置：圖層分類(lèi) 新建 分類(lèi)名,圖層列表[,分類(lèi)描述]

參數(shù)“分類(lèi)名”指定該圖層分類(lèi)的名稱(chēng)，參數(shù)“圖層列表”指定該圖層分類(lèi)包含的圖層序號(hào)，參數(shù)“分類(lèi)描述”指定該圖層分類(lèi)的描述內(nèi)容。

(7)用戶(hù)交互：選取 樣條曲線 信息,標(biāo)題,對(duì)象標(biāo)識(shí)

參數(shù)“信息”表示要在UG軟件狀態(tài)欄內(nèi)顯示的內(nèi)容，參數(shù)“標(biāo)題”表示選取對(duì)話框的標(biāo)題內(nèi)容，參數(shù)“對(duì)象標(biāo)識(shí)”表示將該對(duì)象賦值給哪一個(gè)變量。

4 腳本引擎的開(kāi)發(fā)

腳本引擎的運(yùn)作流程圖如圖1所示。

圖1 腳本引擎的運(yùn)作流程圖

讀入腳本程序，先后通過(guò)詞法解析、語(yǔ)法解析、語(yǔ)法檢查、調(diào)用執(zhí)行，完成UG二次開(kāi)發(fā)的簡(jiǎn)易開(kāi)發(fā)。

4.1 詞法解析的設(shè)計(jì)

詞法解析的流程如圖2所示。

圖2 詞法解析流程圖

此處設(shè)計(jì)的腳本解析按照行來(lái)讀取，輸入一行字符，由詞法解析器分解字符，按照腳本定義的規(guī)則分解出變量。

4.2 語(yǔ)法解析

語(yǔ)法解析采用遞歸調(diào)用的方式進(jìn)行。

4.3 創(chuàng)建運(yùn)行時(shí)變量

運(yùn)行時(shí)變量的創(chuàng)建在腳本解析的過(guò)程中承擔(dān)著重要的作用，運(yùn)行時(shí)變量是腳本解析過(guò)程中以及腳本解析調(diào)用后傳遞數(shù)據(jù)的載體。運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)是一個(gè)結(jié)構(gòu)體，里面包含了運(yùn)行時(shí)變量在調(diào)用過(guò)程中記載的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)[3]。

運(yùn)行時(shí)變量數(shù)據(jù)由腳本解析過(guò)程中的語(yǔ)法分析器負(fù)責(zé)創(chuàng)建，并將變量處理過(guò)程中的相關(guān)數(shù)據(jù)存放到運(yùn)行時(shí)變量的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體中。

運(yùn)行時(shí)變量數(shù)據(jù)的創(chuàng)建包括如下5步處理：

(1)從腳本中解析出變量定義。

(2)創(chuàng)建一個(gè)存放運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)體。

(3)解析腳本規(guī)則定義，將賦值語(yǔ)句的計(jì)算結(jié)果值賦給變量。

(4)使用運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)。

(5)注銷(xiāo)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)。

4.4 調(diào)用執(zhí)行

調(diào)用的主要UG/Open API函數(shù)如表1所示。

表1 調(diào)用的主要UG/Open API函數(shù)

注：所有函數(shù)均提取自UG幫助文件。

5 用戶(hù)界面的設(shè)計(jì)

采用Block Styler設(shè)計(jì)功能對(duì)話框，獲得與UG/NX軟件完全一致的對(duì)話框風(fēng)格，實(shí)現(xiàn)良好的用戶(hù)體驗(yàn)。對(duì)話框布置如圖3所示。

圖3 用戶(hù)交互對(duì)話框

對(duì)話框內(nèi)放入一個(gè)文件夾瀏覽器、一個(gè)列表框。用戶(hù)通過(guò)點(diǎn)擊按鈕選擇腳本文件所在的文件夾；然后程序自動(dòng)檢測(cè)該文件夾內(nèi)的所有腳本文件，并顯示于列表框中；用戶(hù)選擇列表框內(nèi)對(duì)應(yīng)的腳本，并點(diǎn)擊“確定”按鈕，激活腳本文件，并開(kāi)始解析執(zhí)行腳本內(nèi)容。

6 編寫(xiě)工具條

腳本引擎制作完成后，生成一個(gè)ScriptEngine.dll文件和一個(gè)ScriptBlock.dll文件，需要將它們掛載至UG軟件中，方便調(diào)用。掛載步驟如下：

(1)在D盤(pán)創(chuàng)建一個(gè)ScriptEngine文件夾；

(2)在ScriptEngine文件夾內(nèi)創(chuàng)建一個(gè)startup文件夾和一個(gè)application文件夾；

(3)將ScriptEngine.dll文件存入application文件夾內(nèi);

(4)將ScriptBlock.dll文件存入application文件夾內(nèi);

(5)在startup文件夾中新建一個(gè)ScriptEngine.tbr文件;

(6)ScriptEngine.tbr的文件內(nèi)容如圖4所示；

圖4 ScriptEngine.tbr內(nèi)容

(7)設(shè)置系統(tǒng)環(huán)境變量UGII_USER_DIR=D:ScriptEngine。

至此，UG掛載完成，打開(kāi)UG后，工具條顯示如圖5所示。

圖5 將腳本引擎加載至UG軟件中

7 應(yīng)用案例

以上是腳本引擎的制作方法和制作過(guò)程，下面重點(diǎn)說(shuō)明一下使用方法。

打開(kāi)記事本，編輯內(nèi)容如圖6所示。

圖6 圖層規(guī)范.txt內(nèi)容

保存為“圖層規(guī)范.txt”，運(yùn)行結(jié)果如圖7所示。

圖7 圖層規(guī)范.txt運(yùn)行結(jié)果

8 實(shí)用性對(duì)比

8.1 代碼編寫(xiě)內(nèi)容對(duì)比

以設(shè)置實(shí)體顏色為例，VC++編寫(xiě)的代碼如圖8所示。

圖8 設(shè)置實(shí)體顏色VC++主要代碼

腳本編寫(xiě)的代碼如圖9所示。

圖9 設(shè)置實(shí)體顏色腳本全部代碼

普通的UG二次開(kāi)發(fā)代碼晦澀難懂，需要具備一定的英文基礎(chǔ)以及VC++編程經(jīng)驗(yàn)。腳本代碼短小精湛，且通俗易懂。

8.2 代碼量對(duì)比

典型案例代碼量對(duì)比如表2所示。

表2 典型案例代碼量對(duì)比

汽車(chē)覆蓋件模具自動(dòng)端頭運(yùn)行效果如圖10所示。

8.3 開(kāi)發(fā)周期對(duì)比

以最簡(jiǎn)單的圖層設(shè)置為例，普通的UG二次開(kāi)發(fā)編寫(xiě)加測(cè)試使用了2天時(shí)間，而腳本代碼編寫(xiě)加測(cè)試僅僅使用了1.5 h，極大地縮短了開(kāi)發(fā)周期。

8.4 運(yùn)行效率對(duì)比

總體上，普通的UG二次開(kāi)發(fā)程序運(yùn)行速度優(yōu)于腳本代碼程序，速度上快了500 ms～2 s。運(yùn)行效率上，腳本代碼程序稍有劣勢(shì)，但與開(kāi)發(fā)周期對(duì)比，此劣勢(shì)可以忽略不計(jì)。

9 結(jié)束語(yǔ)

由以上對(duì)比可知，腳本驅(qū)動(dòng)的優(yōu)勢(shì)很明顯，腳本代碼短小精煉，通俗易懂，容易編寫(xiě)，門(mén)檻低，開(kāi)發(fā)周期短，既能提高設(shè)計(jì)效率，又有效簡(jiǎn)化了UG二次開(kāi)發(fā)流程，使得普通的模具設(shè)計(jì)工程師也可以勝任編寫(xiě)，完全消除了對(duì)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)技能的依賴(lài)。

以汽車(chē)覆蓋件為例，該方案適用于以下企業(yè)：

(1)中小型模具企業(yè)等設(shè)計(jì)量大但資金不充裕的企業(yè)；

(2)部分沖壓廠、主機(jī)廠等對(duì)UG圖紙修改量小但UG使用量大的企業(yè)。

【1】侯勇濤,丁向陽(yáng).UG/Open二次開(kāi)發(fā)與實(shí)例精解[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007:2-53.

【2】文中華,謝深泉.知識(shí)點(diǎn)腳本語(yǔ)言的設(shè)計(jì)[J].湘潭大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào),1999,21(2):133-137. WEN Z H,XIE S Q.The Design of the Knowledge Point Script Language[J].Natural Science Journal of Xiangtan University,1999,21(2):133-137.

【3】童時(shí)中.模塊化原理設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用[M].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2000:19-305.

【4】AHO A V，LAM M S，SETHI R，et al.Compilers:Principles,Techniques & Tools[M].2nd Ed.New York:Pearson Education,Inc.,2007:39-356.

【5】李穎.基于腳本解析器的績(jī)效考核系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].沈陽(yáng):東北大學(xué),2012.

【6】楊宗亮,吳兆華.UG二次開(kāi)發(fā)技術(shù)及其開(kāi)發(fā)技巧[D].桂林:桂林電子科技大學(xué),2012.

【7】張錦盛.基于腳本驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方法[D].昆明:云南大學(xué),2010.

【8】楊曉紅,張邦成.汽車(chē)覆蓋件拉深模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模板化CAD系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2007,38(11):149-152. YANG X H,ZHANG B C.Stencil CAD System of Auto Panel Die Drawing and Extending Mould Structure Design[J].Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery,2007,38(11):149-152.

【9】王志峰,高錦輝,趙維民.基于UG的汽車(chē)覆蓋件模具的模板化設(shè)計(jì)[J].模具工業(yè),2007,33(5):8-11. WANG Z F,GAO J H,ZHAO W M.UG-based Templating Design of Die for Automobile Metal Sheets[J].Die & Mould Industry,2007,33(5):8-11.

【10】方正,王耕耘.基于UG的汽車(chē)覆蓋件模具智能化標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的實(shí)現(xiàn)[J].鍛壓裝備與制造技術(shù),2007,42(2):106-110. FANG Z,WANG G Y.The Implement of Intelligent Standard Part Library for Panel Die Based on UG[J].China Metalforming Equipment & Manufacturing Technology,2007,42(2):106-110.

【11】毛雨輝,邱長(zhǎng)華.基于UG的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的研究和建立[J].工程圖學(xué)學(xué)報(bào),2007,28(1):157-161. MAO Y H,QIU C H.The Research and Establishment of Standard Part Library Based on UG[J].Journal of Engineering Graphics,2007,28(1):157-161.

【12】李素萍,劉劍,劉根生,等.基于UG參數(shù)化快速設(shè)計(jì)方法的研究及應(yīng)用[J].鍛壓技術(shù),2006,31(2):85-88. LI S P,LIU J,LIU G S,et al.Study and Application of the Parameterized Quick Design Method Base on Unigraphics[J].Forging & Stamping Technology,2006,31(2):85-88.

【13】蔣德云,朱德泉,周杰敏,等.基于UG平臺(tái)沖壓模三維標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的建立[J].機(jī)械工程師,2006(3):25-27.

【14】徐國(guó)生,周志雄,劉正恒.UG二次開(kāi)發(fā)技術(shù)在汽車(chē)沖模標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用[J].模具制造,2004(4):4-7.

【15】鄭清春,徐燕申,侯亮,等.汽車(chē)覆蓋件模具模塊化快速設(shè)計(jì)技術(shù)的研究[J].成組技術(shù)與生產(chǎn)現(xiàn)代化,2001,18(3):11-14. ZHENG Q C,XU Y S,HOU L,et al.The Research on Modular Design Technology in Automobile Panel Dies Oriented to Rapid Manufacturing[J].Group Technology & Production Modernization,2001,18(3):11-14.

【16】王慶林.UG/Open GRIP實(shí)用編程基礎(chǔ)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2002:16-277.

Application of Script Driven System in Die Design for the Automobile Body Panel Based on UG

QIN Cunjun

(Dongfeng Liuzhou Motor Co.,Ltd.,Liuzhou Guangxi 545000,China)

The secondary development of UG plays an important role in the design of automobile panel dies. But because of its professional demand, development and maintenance are dependent on one or several professional personnel, it limits development of small and medium-sized mold enterprises. In order to solve this contradiction, the concept of the script engine was introduced, the script engine was used to simplify the secondary development of UG. The feasibility of this scheme was proved through some specific examples. It not only improves the efficiency of the secondary development of UG, but also effectively reduces the cost of the secondary development of UG.

Body panel; Die design; Secondary development of UG; Script engine; Script language

2017-05-03

覃存君(1984—)，男，工學(xué)學(xué)士，主要從事汽車(chē)白車(chē)身沖壓工藝方案分析及模檢具制造項(xiàng)目技術(shù)工作。E-mail：blueeyes008@163.com 。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.05.002

U461.99

B

1674-1986(2017)05-008-05