UG軟件的二次開發(fā)

王 喆

(天津機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300131)

UG軟件的二次開發(fā)

王 喆

(天津機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300131)

通過比較UG常用標(biāo)準(zhǔn)件庫中的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，對UG/OPEN二次開發(fā)程序現(xiàn)存的熱點問題進(jìn)行分析比較，設(shè)計出基于UG的汽車鈑金設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)件庫相應(yīng)的二次開發(fā)程序。尤其在汽車鈑金模具標(biāo)準(zhǔn)件庫動態(tài)加載模塊的設(shè)計上，注重了用戶體驗的構(gòu)建，使人機交互性更順暢，在設(shè)計師構(gòu)建曲面等模型時能夠“快準(zhǔn)全新穩(wěn)”，系統(tǒng)地完成汽車鈑金件三維參數(shù)化建模的研發(fā)工作，基本實現(xiàn)了企業(yè)向時間要效益、設(shè)計師靠軟件新功能提效率的模式。

二次開發(fā)；UG；標(biāo)準(zhǔn)件庫

隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新月異、先進(jìn)制造技術(shù)的迅猛崛起和移動互聯(lián)技術(shù)的發(fā)展，人們已經(jīng)不僅僅滿足于智能手機給生活帶來的便捷，在制造業(yè)基于UG的計算機輔助制造、逆向工程、CAD/CAM的應(yīng)用在眾多領(lǐng)域發(fā)展尤為迅速，幾乎達(dá)到了普及的程度。特別是在新產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計上，針對曲面造型，我國也普遍地使用UG軟件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計?？梢哉f，通過基于大數(shù)據(jù)構(gòu)架之下的制造鏈，不僅能提高設(shè)計師的工作效率，同時也能提高資源利用的效率，一個全新的設(shè)計模式正在逐漸形成。這就使得設(shè)計師必須在明確市場需求、縮短技術(shù)準(zhǔn)備周期、更快速進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)上下功夫，以保證產(chǎn)品試制、加工、生產(chǎn)、投放市場等方面占有明顯的線上優(yōu)勢。

一、UG軟件及開發(fā)工具的介紹

UG以其強大的曲面造型、實體裝配功能、參數(shù)化功能征服了市場，還為客戶提供了UG/OPEN二次開發(fā)功能。

現(xiàn)行的三維設(shè)計軟件中，使用汽車鈑金模具的設(shè)計系統(tǒng)都或多或少地存在一些差強人意的地方。例如，一些設(shè)計軟件功能只突出參數(shù)化設(shè)計的功能，雖然實現(xiàn)了對于曲面造型的初步創(chuàng)建功能，但產(chǎn)出的模型與實際數(shù)據(jù)差距較大，不能直接輸出應(yīng)用于大規(guī)模的實際生產(chǎn)；還有一些二次開發(fā)軟件，忽略了一些經(jīng)驗參數(shù)值的選取與設(shè)定，在建庫過程中沒有注重設(shè)計者的主觀能動性，直接使用了系統(tǒng)的默認(rèn)值，不能根據(jù)實際生產(chǎn)進(jìn)行有效的參數(shù)設(shè)置，初始值一旦輸入，輸出值唯一，導(dǎo)致結(jié)果唯一，功能單一、通用性差；有極其少數(shù)的建模軟件，雖然開發(fā)了成套使用的汽車鈑金模具設(shè)計的快捷鍵，適用于企業(yè)在實際生產(chǎn)中的需要，但是開發(fā)價格高，投入大，企業(yè)對投入與產(chǎn)出比持觀望態(tài)度。因此，在現(xiàn)行的模具設(shè)計過程中，企業(yè)中的很多設(shè)計人員根據(jù)自身需要，為了在特定的要求下完成工作，針對單次重復(fù)性高的模具進(jìn)行設(shè)計和曲面造型時，雖然感覺以前做過很多次，但不得不再次設(shè)計，導(dǎo)致電腦會重復(fù)保存數(shù)值不同但類型相同的基礎(chǔ)件，這種傳統(tǒng)設(shè)計手法不僅工作量大，一再重復(fù)繪制線與面，而且工作效率低，在高強度繪圖過程中還容易出錯，使企業(yè)浪費了不必要的研發(fā)設(shè)計成本。

在實際使用中，汽車鈑金模具件由于其工件的復(fù)雜性，一般工程師都很難精確造型。隨著模具逆向工程的廣泛應(yīng)用和虛擬制造技術(shù)及快速成型的迅猛崛起，用相應(yīng)的CAD軟件對模具進(jìn)行參數(shù)化造型和三維基體建模設(shè)計已成為設(shè)計師的迫切需求。

利用UG軟件進(jìn)行二次開發(fā)，是目前企業(yè)針對自身狀況，適應(yīng)設(shè)計師研發(fā)而進(jìn)行的。本文所涉及的部分UG的應(yīng)用程序或加載的小系統(tǒng)，不僅方便了企業(yè)設(shè)計師內(nèi)部使用，而且為其他企業(yè)在同類問題上的處理能夠有一定的借鑒作用。本文介紹的UG軟件二次開發(fā)使用UG/OPEN鏈接的程序，能夠幫助設(shè)計者解決UG軟件針對性設(shè)計不強帶來的迷茫，而且減少了一些反復(fù)繪制不同尺寸的圖例。在此次開發(fā)過程中，我們對相關(guān)企業(yè)進(jìn)行了調(diào)研，搜集了部分單位常用標(biāo)準(zhǔn)，在實際使用中得到了企業(yè)的廣泛認(rèn)同和好評。

通過此次開發(fā)，汽車鈑金模具標(biāo)準(zhǔn)件庫能夠自動加載在UG軟件標(biāo)題欄下方的主菜單上，一次加載次次受用，不僅方便了使用者，加載的快捷鍵視覺上明了，操作上便捷，繪圖使用方便，用戶體驗反饋良好，而且能夠?qū)崿F(xiàn)與UG主系統(tǒng)的無縫對接，具有良好的人機交互性、可擴(kuò)充性、可移植性。這種設(shè)計模式在汽車沖模標(biāo)準(zhǔn)件庫的二次開發(fā)得到了充分的運用，并且為其他產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)件建庫及CAD/CAM系統(tǒng)的二次開發(fā)提供了一定參考。

二、二次開發(fā)的關(guān)鍵程序

前臺采用UG/Open UIStyler對話框，在編寫參數(shù)化設(shè)計程序時使用Visual C++和UG/Open API，生成Dynamic Link Library文件，它能在UG啟動時自動運行并加載在主菜單上，形成與UG融合而統(tǒng)一的界面；單擊按鈕后彈出的對話框和UG自帶對話框風(fēng)格一致，使用者直接調(diào)用即可；二次開發(fā)設(shè)計還針對汽車鈑金標(biāo)準(zhǔn)件庫的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中存在的風(fēng)險進(jìn)行了探討，提出了適合設(shè)計者的程序開發(fā)流程，能夠完成三維參數(shù)化汽車鈑金標(biāo)準(zhǔn)件庫的設(shè)計工作。在創(chuàng)建個性化汽車沖模標(biāo)準(zhǔn)件庫的過程中，我們還需要完成如下程序。

(一)個性化庫函數(shù)的創(chuàng)建與接入

要實現(xiàn)設(shè)計師快速繪制常用數(shù)據(jù)，就需要創(chuàng)建一個庫。針對本案例，設(shè)計出的汽車鈑金模具所用到的UG/Open API程序，能通過編譯生成*.dll實現(xiàn)庫文件鏈接。在汽車沖模標(biāo)準(zhǔn)件庫通過UG啟動安裝后，使用UG軟件前，庫內(nèi)不包含任何之前設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)件，相當(dāng)于一個“空庫”。當(dāng)設(shè)計者設(shè)計某一規(guī)格的模具時，動態(tài)鏈接會通過菜單查詢調(diào)用庫中所需的標(biāo)準(zhǔn)件，一直沒有被使用的標(biāo)準(zhǔn)件在緩存系統(tǒng)中仍然不會存在，這種“輕量化”對軟件高速運行有積極的作用。

在汽車沖模標(biāo)準(zhǔn)件庫開發(fā)的過程中，如何在對話框與菜單之間建立聯(lián)系，是此次設(shè)計程序所需應(yīng)用程序接口的首要設(shè)計內(nèi)容：

void ufsta(char param．Int retcode．int rlen)

{{

char fail_msg [133]；

UF-get-fail_msg (error_code，fail_msg)；

printf("%s ".fail_msg);}

UF-terminate()；}

return；}

通過以上接口程序我們能夠看出，主程序的入口主要通過ufsta()函數(shù)進(jìn)行連接。如若不能連接，軟件將會報錯，有助于我們進(jìn)行下一步的可執(zhí)行操作。

(二)快捷鍵的鏈入

此次設(shè)計借助UG/OPEN MenuScript能夠?qū)⒄系墓δ軕?yīng)用程序引入到UG的標(biāo)準(zhǔn)菜單中，能夠一鍵調(diào)入UG/OPEN UIStyler；UG/OPEN API和UG/OPEN GRIP應(yīng)用程序。在Modeling模塊的設(shè)計過程中，(1)建立標(biāo)準(zhǔn)零件庫；(2)在表達(dá)式的對話框中一一對應(yīng)的建立表達(dá)式參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)件庫可變參數(shù)之間的關(guān)系；(3)重命名參數(shù)表達(dá)式標(biāo)準(zhǔn)件的變量名所對應(yīng)的參數(shù)表達(dá)式；(4)進(jìn)入組群，選出相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)件可變參數(shù)，列表；(5)在生成的電子表格內(nèi)輸入標(biāo)準(zhǔn)件的零件系列號和它所對應(yīng)的可變參數(shù)值；(6)選擇標(biāo)準(zhǔn)件族的下拉列表，保存標(biāo)準(zhǔn)件族，存儲表格。

在設(shè)計過程中，對設(shè)計師要求的功能逐一進(jìn)行整合。鏈入快捷菜單，工具條載入只需要完成以下步驟：左鍵單擊工具-自定義-加載-需要選擇路徑再左鍵雙擊 “stamp.die.tbr”即可完成。

entity/obj(10),pt(4 ),cur,xian(10),dian(10),face(2),result(10),$

jin(3),pot(10),mian

number/a,b,c(3),d(3),e(3),f(3),g,h,i(3),j,n(3),l,m, o,p,q,r,s,t,x,y,z,xyz(3)

$$選擇三個點生成坐標(biāo)系。

data/xyz,0,0,50

l10:

gpos/'指定筋位置',x,y,z,resp

jump/l10:,trm:,,resp

obj(2)=point/x,0,0

blank/obj(2) $$自定義與筋垂直的參考線。

xian(1)=line/0,0,0,1000,0,0

blank/xian(1) $$生成參考面。

obj(3)=plane/perpto,xian(1),thru,obj(2)

blank/obj(3)

delete/obj(2),xian(1)

mask/71 $$選擇兩個相交的曲面或平面。

l70:

ident/'選擇水平放置面',face(1),resp

jump/l10:,trm:,,resp

l80:

ident/'選擇豎直放置面',face(2),resp

jump/l70:,trm:,,resp $$生成相交曲線1。

obj(4)=intsec/face(1),with,obj(3) $$解組求端點

result(1)=&gent(obj(4),1)

ungrp/obj(4)

dian(1)=point/endof,2,result(1)

n(1..3)=&point(dian(1))

l=n(3)-10

pot(4)=point/n(1),n(2),l $$生成相交曲線2。

obj(5)=intsec/face(2),with,obj(3) $$解組求端點

result(2)=&gent(obj(5),1)

ungrp/obj(5)

dian(2)=point/endof,6,result(2)

delete/result(2) $$dian(2)降低2mm,并重新生成直線。

f(1..3)=&point(dian(2))

g=f(3)-2

h=f(2)+10

pot(1)=point/f(1),f(2),g $$pot(7)是45度面上的點。

p=f(2)-122

q=f(3)-70

pot(7)=point/f(1),p,q $$pot(6)是pot(1)沿長線上的點。

r=f(1)+50

pot(6)=point/r,f(2),g $$pot(7),pot(6),pot(1)三點構(gòu)面。

mian=plane/pot(7),pot(6),pot(1)

……

r=f(1)+50

pot(6)=point/r,f(2),g

mian=plane/pot(7),pot(6),pot(1) $$pot(7),pot(6),pot(1)三點構(gòu)面。

pot(2)=point/f(1),h,g

dian(3)=point/endof,5,result(1)

i(1..3)=&point(dian(3))

j=i(2)+10

m=i(3)-10

do/l20:,indx,1,6

&layer(result(indx))=256

jin(1)=solext/result(1..6),height,12.5,axis,1,0,0 $$生成筋

jin(2)=solext/result(1..6),height,12.5,axis,-1,0,0

jin(3)=unite/jin(1),with,jin(2)

jump/l10:

trm:

halt

由此可以看出，在充分考慮設(shè)計師設(shè)計梯形筋的必要過程的同時，將參數(shù)與公式融入其中進(jìn)行后臺計算，就能夠快速地實現(xiàn)點、線、面的重構(gòu)，自行封閉曲面與對應(yīng)面之間的交接，從而使設(shè)計師擺脫了繁雜的試數(shù)過程。

(三)梯形筋仿真

1.使用快捷鍵的方法

2.未使用快捷鍵的方法

如果沒有梯形筋快捷按鈕，按照UG軟件自己的工具按鈕繪制的話，要測量出大概的尺寸分別作長方體，對長方體做倒角，倒角大小通過測量得出，與刀塊進(jìn)行布爾加。設(shè)計者需要測量尺寸，反復(fù)試制，不能智能的繪制出合適尺寸的刀塊筋，加大了繪圖中的工作量。如圖2所示：

圖1 梯形筋快捷鍵做法示意圖

圖2 梯形筋做法示意圖之比較做法圖

通過比較以上兩種方法，可以發(fā)現(xiàn)，使用快捷按鈕，能夠充分體現(xiàn)復(fù)雜適應(yīng)性理論，使設(shè)計者從繁復(fù)的工作中脫離出來，提高了工作效率，使繪圖更加智能化，人性化。

三、結(jié)束語

汽車鈑金模具設(shè)計系統(tǒng)的二次開發(fā)是分層次分需求的系統(tǒng)工程，此次二次開發(fā)設(shè)計不僅調(diào)研了企業(yè)的需求，針對設(shè)計師，增大了用戶體驗的比例，而且設(shè)計團(tuán)隊的分工協(xié)作能力有了新的提升。作為集成軟件平臺的UG，更加融合了現(xiàn)代CAD/CAM/CAE設(shè)計潮流，此次開發(fā)UG/OPEN方面有一定的摸索，但時間倉促，水平有限，只完成了用戶體驗的主要功能。在其他一些方面存在一些不盡如人意的地方，今后在二次開發(fā)程序完善的過程中，需從專業(yè)化角度完善Modeling模塊，增加其他鈑金覆蓋件的設(shè)計量，使模塊標(biāo)準(zhǔn)件庫在汽車鈑金設(shè)計方面更專業(yè)，建立起從汽車鈑金模具出模到模具設(shè)計、工藝流程編制、仿真、加工中心加工的全過程生產(chǎn)制造一體化的計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)，結(jié)合柔性一體化系統(tǒng)，更全面地體現(xiàn)制造業(yè)的現(xiàn)代化，走上模具設(shè)計的可靠性、連續(xù)性和系列化加工生產(chǎn)之路。

在繪圖方面，完善汽車鈑金標(biāo)準(zhǔn)件庫的設(shè)計，進(jìn)一步完成繪制出的三維非渲染模型向二維圖紙的自動轉(zhuǎn)化、線性可變尺寸的標(biāo)注、鈑金件有限元分析報告、部件裝配的智能化等方面用戶需求功能集成化。探索數(shù)模點對點信息傳輸?shù)街圃炷K數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和不同制造系統(tǒng)數(shù)據(jù)之間轉(zhuǎn)換的一致性。無縫集成輸出制造是UG二次開發(fā)接下來研究的重點。爭取使標(biāo)準(zhǔn)件庫工藝參數(shù)更全備，更加智能化，為現(xiàn)代裝備制造業(yè)提供更好的用戶體驗。

[1]劉吉兆,何將三,鄧朝暉.基于 UG 的高精度棱體成形車刀 CAD/CAM 系統(tǒng)[J].中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2006,(06).

[2]李原,彭培林,邵毅等. 基于 CATIA 的標(biāo)準(zhǔn)件庫設(shè)計與實現(xiàn) [J].計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報,2005,(08).

[3]苗振騰.UG齒輪參數(shù)化設(shè)計的二次開發(fā)[J].機械工程與自動化，2013，(03).

[4]吳娜,高軍霞,劉志剛.利用 UG 建立三維標(biāo)準(zhǔn)件庫的研究[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì),2007, (21).

Re-development of the UG Software

WANG Zhe

(TianjinMachineryandElectricVocationalTechnicalCollege,Tianjin, 300131)

Through the comparison of system architecture of the commonly used UG standard parts library, the paper compares and analyzes the popular issues existed in the re-development of UG/OPEN program, designs a re-developed program according to the standard parts library of automobile sheet metal based on the UG software. Especially on the design of the dynamically loaded module of the standard parts library of automobile sheet metal model, the construction of user experience is paid attention to, making the human-computer interaction more smoothly. When designing modules like curved surface, the designers can make the process less time consuming, accurate, comprehensive, new and stable. The systematic completion of the development of the parameterized 3D automobile sheet metal modeling basically realize the “company asks for profits from time, designers improve the efficiency by the new functions of software” pattern.

re-development; UG; standard parts library

2014-11-01

王喆(1982-)，女，天津市人，天津機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣系講師，主要從事工業(yè)設(shè)計研究。

TG74+ 9

A

1673-582X(2015)04-0097-05