基于ProE的三维标准件库的研究与开发.docx
- 文档编号:1850774
- 上传时间:2022-10-24
- 格式:DOCX
- 页数:13
- 大小:172.46KB
基于ProE的三维标准件库的研究与开发.docx
《基于ProE的三维标准件库的研究与开发.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于ProE的三维标准件库的研究与开发.docx(13页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
基于ProE的三维标准件库的研究与开发
1.绪论
1.1开发的目的和意义
标准件在机械、电子、轻工、汽车、航空航天、造船等各个领域应用广泛。
对当今机械产品的零部件分析表明,标准零部件的数量约占到60%左右,30%左右的零部件是通过变型设计得到的通用件,而根据客户特殊需求开发的零部件只有10%左右。
标准零部件不仅数量多,且在设计过程中需要频繁查阅各种设计手册。
据统计,标准零部件的选用及绘制约占全部设计时间的70%,所以,在产品设计中,标准零部件的设计是一项费时费力且带有很大重复性的操作,这显然与日趋激烈的市场竞争环境不相适应。
因此,很有必要开发各种通用和专用的标准件库来取代这一繁琐、复杂的劳动。
随着经济的发展和计算机应用的普及,尤其是信息技术、网络技术的发展,标准件库的共享己成为我国CAD技术广泛应用后所面临的难题之一。
目前国内的机械、建筑等行业的大部分企业都采用了CAD系统,如AutoCAD,Pro/ENGINEER(以下简称Pro/E),UG,CATIA,SolidWorks,SolidEdge等。
但是,大多数CAD系统本身并不包含标准件库,少数提供标准件库的CAD系统,其所包含的标准件种类及数量也都非常有限,且有一个共同的缺点:
可抑制性和软件复用性差,不能满足工程设计人员的需求。
因此,为了建立符合我国国标或各行业行标的标准件库,许多研究单位和部门都在各种CAD平台上利用其提供的二次开发接口进行了二次开发。
Pro/EngineerWidefire软件是美国PTC公司开发的新一代CAD/CAM系统,自从面世以来,以全参数化尺寸驱动、基于特征、单一全关联的数据库等优点深受顾客好评,并成为国际参数化的行业标准。
本课题采用的是基于Pro/EngineerWidefire2.0平台,通过加载Pro/Toolkit应用程序,借助第3方编译环境VC++对Pro/Engineer进行二次开发,通过参数设置,采用程序自动完成尺寸修改更新模型的方法,设计各类不同规格的产品,把零件模型的标准库和自动更新模块加入到Pro/E中,利用MFC集成方式,实现了标准件的参数化自动更新技术。
便快捷地实现产品设计者意图,有较好的实用性和推广价值。
1.2本课题所涉及的问题在国内研究现状及分析:
随着计算机的广泛应用和蓬勃发展,许多高校和科研所及公司根据我国的计算机国情和国家标准在很多领域进行了大量的二次开发工作。
但是,每项二次开发工作都有其独有的特点。
正是如此,才满足了不同层次、不同行业部门的需求。
目前,国内实际应用的CAD系统可分为两大类:
一类是国产自主版权的CAD软件,另一类是国外商品化CAD软件。
由于国外CAD软件的功能齐全,性能优良,并完成了商品化和工程化的需求,因此在国内市场占有很大的份额。
然而,此类商品化的软件一般都是通用化软件,用户在应用时必须根据各自行业的特点进行不同程度的二次开发,方能发挥出应有的效益。
因此,CAD进口软件的二次开发是具有实际应用价值的课题。
下面介绍本课题基于Pro/EngineerWidefire平台的三维标准件库的研究与开发在CAD软件应用中的研究现状及分析:
1.2.1研究现状:
PRO/E不仅提供了参数化特征造型的环境,同时PRO/E还允许用户和开发者对产品及设计过程采用二次开发方法进行参数化定制。
PRO/E提供了多种二次开发工具,在我国设计者们常用的有:
族表(FamilyTable)、用户自定义特征(UDF)、Pro/Program、J-link和Pro/Toolkit等。
1.2.2现状分析:
其中,Pro/Toolkit是基于C语言的,能实现与Pro/E的无缝集成,是Pro/E功能最为强大的二次开发工具,它采用面向对象的方法,封装了许多可以访问Pro/E底层资源的库函数与头文件,借助第三方编译环境进行编译调试,因而最为开发者所使用。
此系统以Pro/EngineerWidefire为支撑平台,应用Pro/Toolkit二次开发工具,采用面向对象的设计思想及VC++6.0编程语言,将设计代码编译成动态链接库文件,在Pro/E环境下运行,从而既利用Pro/E环境的强大功能,又利用C语言的结构化编程、运行效率高的优势,在系统界面上保持与Pro/E系统一致的风格,采用全汗化界面、菜单及丰富的对话框等接口形式。
力求提示醒目、操作简单、容错能力强,以适合从事机械设计人员实际使用的需要。
2.系统开发工具及采用的关键技术
2.1系统开发工具介绍
2.1.1Pro/Engineer的简介
Pro/Engineer软件系统是美国参数化技术公司PTC(ParametricTechnologCorporation
)的优秀产品,提供了集成产品的三维造型设计、加工、分析及绘图等功能的完整CAD/CAE/CAM解决方案。
该软件以使用方便、参数化造型和系统的全相关性而著称。
目前Pro/Engineer软件在我国的机械、电子、家电、塑料模具、工业设计、汽车、自行车、航天、家电、玩具等行业取得了广泛的应用,该软件在国内的应用数量大大超过了同类型的其它国外产品。
Pro/Engineer可谓是个全方位的3D产品开发软件,集合了零件设计、产品组合、模具开发、NC加工、饭金件设计、铸造件设计、造型设计、逆向工程、自动测量、机构仿真、应力分析、产品数据管理于一体,其模块众多。
主要由以下六大主模块组成:
工业设计(CAID)模块、机械设计(CAD)模块、功能仿真(CAE)模块、制造(CAM)模块、数据管理(PDM)模块和数据交换(GeometryTranslator)模块。
这里将介绍一下Pro/Engineer的主要特性:
(1)相关性(FullAssociativity)
相关性是指所有的Pro/Engineer的功能都相互关联.这就意味着在产品开发过程中,用户任何时候所作的变更,都会扩展到整个设计中,同时自动更新所有工程文档如部件、加工以及产品信息管理等。
全相关性鼓励在开发周期的任一点进行修改却没有任何损失一并使并行工程成为可能,所以能够使开发后期的一些功能提前发挥作用。
Pro/Engineer系统开发环境最突出的特点就在于它能够支持并行工程,通过一系列足以表现外形、装配性能的全相关性的解决方案,可以让用户同时在几个技术领域处理一个产品模型。
这些能力包括造型设计、机械设计、功能设计、加工以及产品信息管理等。
Pro/Engineer提供的参数化设计的最大的特点就是单一数据库(SingleDatabase).Pro/Engineer配合单一数据库,所有设计过程所使用的尺寸(参数)都存在数据库中,修改CAD模型及工程图不再是一件难事,设计者只需更改3D零件的尺寸,则2D工程图就会依照尺寸的修改做几何形状的变化,同样修改2D工程图的尺寸其相关的3D实体模型也会自动修改,同时装配、制造等相关设计也会自动修改,这样可确保数据的正确性,达到设计修改工作的一致性,避免发生人为改图的疏漏情形,且减少许多人为改图的时间和精力的消耗。
也正因为有参数式设计,用户才可以运用强大的数学运算方式,建立各尺寸参数间的关系式使得模型可自动计算出应有的外型,减少尺寸逐一修改的繁琐费时,并减少错误发生。
(2)基于特征的参数化建模(Feature-basedParametricModeling)
参数式设计就是将零件尺寸的设计用参数来描述,并在设计修改时通过修改参数的数值来更改零件的外形。
参数化设计的思想在工业界传播了许多年,1988年,Pro/Engineer以参数式设计的思想问世以后,业内人士即对参数式设计CAD/CAM的思想翘首以待。
Pro/Engineer:
对于传统机械设计工作来说,有相当大的帮助作用,因为Pro/Engineer中参数不只代表设计对象的外观相关尺寸,并且具有实质上的物理意义[24]。
例如我们可以运用系统参数(Systemparameters,如体积、表面积、重心、三维坐标等),或用户依设计流程所定义的用户定义参数(Userdefinedparameters,如密度、厚度等具有设计意义的物理量或字符串)加入设计构思中来表达设计思想。
这项参数化设计的功能不但改变了设计的概念,并且将设计的便捷性推进了一大步。
(3)数据管理(DataManagement)
为了在最短的时间内完成最多的开发工作,必须允许多个学科的工程师同时对同一产品进行开发。
Pro/Enginee:
数据管理功能可以管理并行工程所要求的并行作业程序,并通过全相关性达到并行工程的有的。
(4)装配管理(AssemblyManagement)
Pro/Engineer能够让用户使用贴合(Mate),插入(Insert)、对齐(Align)等直觉式指令,轻松装配零部件,保持设计意图,达到设计目的。
而高级的功能则支持大型复杂装配体的创建与管理,并且零件数目不受限制。
(5)工程数据库重用(EngineeringDateReuseEDR)
工程数据库重用就是为了达到大幅提高生产力、降低成本的目的,而以标准、公认的设计作为新产品设计的基础,它能够让用户快速开发整个产品系列。
Pro/Engineer的基本结构使EDR易于实现。
随着将来几代产品的创建,会发现从Pro/Engineer中获得的益处将大大超过最初的投资.
(6)易用性(EaseofUse)
Pro/Engineer独有的自动导引菜单为用户提供了使用方便的选项,也可以预先选定最常用的功能。
此外,系统还提供了简短的功能菜单说明和完整的在线帮助。
这些都使得Pro/Engineer具有非常好的易用性。
(7)硬件独立性(HardwareIndependence)
Pro/Engineer可以在UNIX和Windows98/2000NT/XP平台下运行,并在每个系统中都维持相同的界面,使用的感觉也一样。
用户可以根据自己的需求,选购最经济的硬件配置,再混用或搭配任何一种平台组合。
由于Pro/Engineer可以运行在不同环境中,具有独特的数据结构模式,因此可以方便地让信息在不同平台的机器之间相互转换。
2.1.2应用程序开发工具
系统程序模块的设计选择VisualC++6.0作为开发平台。
VC++6.0是运行于Windows上的交互式可视化集成开发环境,是美国MicrosoftVisualStudio的一部分。
像其它的可视化开发环境(如VisualBasic,Delphi,C++Builder)一样,VC十十6.0集程序的代码编辑、编译、连接调试等于一体,给编程人员提供了一个完整而又方便的开发界面和许多有效的辅助开发工具。
VC++6.0的应用程序向导(AppWizard)可以为很大一部分类型的程序提供框架代码,用户不需要书写代码,只需要几个按钮就可以生成一个完整的可以运行的程序网。
2.2所采用的关键技术
2.2.1参数化设计的概念
参数化设计模型是以约束来表达产品模型的形状特征,以一组参数来控制设计结果,从而能通过变换一组参数值方便地创建一系列形状相似的零件。
参数化设计的基本手段有程序驱动与尺寸驱动。
程序驱动法是通过分析图形几何模型的特点,确定模型的主参数以及各尺寸间的数学关系,将这种关系输入程序中,进而在零件设计时只要输入几个参始值就可生成所要求的模型(26]。
尺寸驱动是对程序驱动的扩展,它的基本思想是由应用程序生成所涉及的基图,该图的尺寸有一系列的标识,这些尺寸由用户在编程时输入或交互式输入,从而生成用户的模型。
传统的CAD绘图技术都用固定的尺寸值定义几何元素,输入的每一条线都有确定的位置,要想修改图面内容,只有删除原有的线条后重画。
而新产品的开发设计只需要多次反复修改,进行零件形状和尺寸的综合协调和优化。
对于定型产品的设计,需要形成系列化,以便针对用户的生产特点提供不同功率、规格的产品。
2.2.2Pro/Engineer的二次开发工具
Pro/En
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 ProE 三维 标准件 研究 开发