基于UG二次開發的折疊式艙口蓋參數化設計

徐 健， 王明強

(江蘇科技大學 機械工程學院， 江蘇 鎮江 212003)

基于UG二次開發的折疊式艙口蓋參數化設計

徐 健， 王明強

(江蘇科技大學 機械工程學院， 江蘇 鎮江 212003)

文章以折疊式艙口蓋為研究對象，結合UGOpen GRIP高效、便捷、交互性能強的編程特點和UGOpen API操作簡單、控制用戶界面方便的優勢，依托UGOpen UIStyler制作靈活、多樣的人性化界面和UGOpenMenuScript生成用戶菜單，在對折疊式艙口蓋結構分析的基礎上，引入UG二次開發技術對折疊式艙口蓋進行參數化建模系統設計，達到改變折疊式艙口蓋部件參數值輸入就能迅速建立新模型的目的。經過對參數化建模系統程序調試，系統能夠正確、簡便、迅速完成折疊式艙口蓋部件參數化建模功能。該系統減少了折疊式艙口蓋設計周期，提高了設計效率，為折疊式艙口蓋參數化建模設計提供參考依據。

參數化建模設計 折疊式艙口蓋 UG二次開發 UGOpen GRIP

1 引言

參數化設計通常是指在零件和部件形狀的基礎上，用一組尺寸參數和約束定義該幾何圖形的形狀，尺寸參數和約束與所建立的幾何形狀是一一對應的關系。當尺寸或者約束發生改變時，所對應的幾何形狀也會隨之變化，其可達到驅動幾何形狀的目的。參數化設計可以顯著提高模型的生成和修改速度，在產品的系列設計、相似設計及專用CAD系統開發方面都具有較大應用價值。

由于參數化設計技術擁有簡便操作、產品建模快、準確性高的特點，因此依托該技術可以減少產品設計周期、提高產品設計效率，從而提高設計競爭性。目前圍繞參數化設計，諸多學者、高校、企業針對UG、PROE、CATA等三維設計軟件都進行參數化建模設計研究。針對三維設計軟件UG二次開發，華中科技大學吳家洲[1]、華南理工大學周敏[2]等學者圍繞UG二次開發技術過程進行基礎性設計研究，華中科技大學嚴婷[3]圍繞UG三維參數化標準件庫作出研究和開發，于紅英[4]、平朗[5～7]等學者運用UG對汽輪機用卡板、塞板、齒輪設計完成參數化系統開發。

鑒于船舶行業存在的局限性，大多處于人工設計制圖、建模階段。僅有少數學者,如:江蘇科技大學劉志強[8]在船舶舾裝設計中的錨系設計階段完成基于UG錨系參數化設計軟件開發，并且在企業使用階段得到良好的反饋。對于折疊式艙口蓋的設計目前仍處于傳統的人工CAD制圖、三維設計建模設計階段。

艙口蓋是船舶舾裝設計的一個重要組成部分，而液壓折疊式艙口蓋是當前最主要的三種艙口蓋之一，文章以折疊式艙口蓋為研究對象，在對UG二次開發技術研究的基礎上，對其進行參數化設計研究及開發。研究主要依托UG提供的UGOpen GRIP和UGOpen API工具，完成專用折疊式艙口蓋的參數化設計軟件，如圖1所示。經過實際折疊式艙口蓋建模驗證，軟件可方便簡潔地完成折疊式艙口蓋部件的參數化建模。

2 基于UG的三維折疊式艙口蓋的系統結構設計

2.1 UG二次開發技術

由于UG軟件開放性較好，其為用戶提供了較為完整的二次開發工具集，開發人員掌握其工具集的操作后，可獨立對UG系統開發出滿足用戶自身需求的專用軟件程序，從而使UG軟件更加適合用戶自身實際應用需求。UG/Open是一系列UG開發工具的總稱，是UG軟件為用戶或第三方開發人員提供的最主要的開發工具。它主要由UG/Open API、UG/Open GRIP、UG/Open Menu Script和UG/Open UI Styler四個部分組成，如圖2所示。利用UG二次開發工具，可以在UG軟件平臺上，結合具體的應用需求，開發出面向行業和設計流程的用戶專用系統。

2.2 基于UG的三維折疊式艙口蓋的系統結構

根據圖1對折疊式艙口蓋參數化設計流程分析和圖2對UG二次開發工具集的研究，可以充分利用UG二次開發工具，結合所提出的折疊式艙口蓋參數化設計，實現折疊式艙口蓋參數化系統建立。圖3為基于UG的折疊式艙口蓋參數化設計系統結構和開發流程。

3 折疊式艙口蓋用戶界面設計

3.1 UG開發環境設置與折疊式艙口蓋菜單設計

設置UG開發環境是建立折疊式艙口蓋參數化設計的基礎，在D盤新建GRIP文件夾，然后建立startup和application兩個子文件夾。設置電腦環境變量，新建名為UGII_USER_DIR的變量名，變量值為D:GRIP。

UGOpen Menu Script是UG二次開發的工具之一,利用這一工具可以實現用戶化菜單,UG/Open Menu Script支持UG主菜單和快速彈出式菜單的設計和修改,通過它可以改變UG菜單的布局,實現菜單的集成制作技術。設置好環境變量后，在startup文件夾中新建菜單文件(.men),根據UGOpen Menu Script菜單語法格式[9]折疊式艙口蓋菜單進行編輯，折疊式艙口蓋菜單編輯如下：

VERSION 170

EDIT UG_GATEWAY_MAIN_MENUBAR

AFTER UG_HELP

CASCADE_BUTTON UG_MYREVERSE

LABEL 折疊式艙口蓋自動建模系統

END_OF_BEFORE

……

BUTTON BUTTON_MYREVERSE_6

LABEL 滑輪裝置 模型建模

ACTIONS GUNLUN.DLG

END_OF_MENU

編輯完成后，打開UG軟件，在UG軟件工具欄顯示我們創建的折疊式艙口蓋參數化建模系統專用菜單。

3.2 折疊式艙口蓋UIStyler對話框設計與API應用程序接口創建

UGOpen UIStyler是開發UG對話框的可視化工具，其生成的對話框能與UG集成，用戶可以方便、高效地與UG進行交互操作。利用該工具設計對話框，可以避免復雜的圖形用戶界面GUI(Graphical User Interfac)[10～12]編程，只需通過組合和布局對話框中的基本控件，就可以制作UG風格對話框，實現不同的用戶功能。

折疊式艙口蓋其是由主動蓋板、從動蓋板、中間鉸鏈、支撐結構、滾輪裝置和橫縱限位塊組成，根據對折疊式艙口蓋實際結構研究分析，忽略其微小細節特征，選取其中最主要的參數作為參數化設計結構參數，然后對其部件分別建立UIStyler界面，如圖4所示。

UGOPEN API是UG與外部應用程序之間的接口，它是UG提供的一系列函數和過程的集合。通過CC++語言編程調用這些函數和過程可以實現如下功能：(1) 對UG文件及相應模型進行操作，包括UG模型的構建、編輯、裝配，以及工程的創建等；(2) 在UG界面中創建交互式程序界面；(3) 創建并管理用戶定義對象等。

對于折疊式艙口蓋的參數化設計，由于可以使用更加便捷的GRIP編程，因此在折疊式艙口蓋的參數化系統中就可以選擇其創建交互式程序界面與外部應用程序之間的接口功能。

結合UGOPEN API與UGOPEN GRIP混合進行參數化設計，主要是運用UGOPEN API調用UGOPEN GRIP程序的函數UF_call_grip和UGOPEN GRIP接受參數的命令UFARGS。

UF_call_grip相應的函數原型為

Extern int UF_call_grip(char*grip_executable,

int count, UG_args_p_t UFARGS);

UFARGS數組的結構為

Struct UF_args_s

{ int type;int length;void*address}

4 基于GRIP折疊式艙口蓋的參數化編程與建模裝配

GRIP是與UG系統集成的一種專用圖形交互編程語言。利用GRIP編程，可以簡便地實現UG下大部分操作，如創建和編輯幾何體、控制系統參數、文件管理、訪問數據庫等。

GRIP語言與一般的通用語言一樣，有其自身的語法結構、程序結構、內部函數以及與其它通用語言程序相互調用的接口。GRIP程序一般在UG環境下編制，由一系列GRIP語句組成。GRIP程序編寫完成以后，同樣需要經過編譯、鏈接后生成可執行文件才能運行。使用GRIP編程的一般步驟如下:(1) 編寫GRIP源程序,以擴展名.grs存盤。(2) 編譯GRIP源程序，生成擴展名為.gri的編譯文件。(3) 鏈接程序，把編譯成功的.gri文件進行鏈接，生成可執行的.grx文件。(4) 執行程序。通過用戶化的菜單或對話框調用.grx文件進行參數化建模。

根據grip編程規則對折疊式艙口蓋主動板、從動板、支撐裝置、滾輪裝置等部件進行編程，以從動板GRIP參數化編程片段為例：

ENTITY/P(100),Pt(100),Ln(100),S(100),O(100),Le(100),PE(100),li(100)

NUMBER/m(50,12)

string/PATH(132)

PATH=envvar/'UGII_USER_DIR',ask

UFARGS/L,W,H,HD1,HD2,HD3,HD4,HD5,$

HD6,X1,X2,X3,Y1,Y2,Y3,Y4,$

Y5,l1,l2,L3,m1,n,T1,A1,B1,T2,$

A2,B2,p1,p2,p3,q,q1,hd7,$

hd8,hd9,r,E1,E2,E3,F1,F2,$

HD10,HD11,R1,$

zi1,zi2,zi3,zh1,zh2,zh3,zh4,zh5,$

zh6,zh7,zl1,zl2,zl3,zl4,zl5,zl6

U1=H-HD1-HD2

U2=H-HD1-HD2

S(1)=&WCS

o(1)= SOLBLK/ORIGIN,0,0,-hd1,SIZE,l,w,hd1

……

o(43)=subtra/o(38),with,o(39..42)

blank/pe(1..19)

blank/li(1..19)

m(15,1..12)=matrix/mirror,s(16)

o(44)=TRANSF/m(15,1..12),o(43)

o(44)=unite/o(21),with,o(43..44)

fdel/PATH+'partCDB.prt'

file/part,PATH+'partCDB'

halt

經過對折疊式艙口蓋主動板、從動板、支撐裝置、滾輪裝置等部件程序編程、編譯、接口連接后，輸入以48 500 dwt折疊式艙口蓋為例的實際數據信息，生成折疊式艙口蓋模型，如圖5所示。

運用UG三維裝配功能，加入折疊式艙口蓋的其他部件建模，運用UG裝配功能將其裝配成折疊式艙口蓋模型，如圖6所示。

5 結論

本文在對UG二次開發研究的基礎上，綜合UG所提供的工具集UGOpen GRIP、UGOpen Menu Script、UGOpen API、UGOpen UIStyler的優勢所在，在對折疊式艙口蓋部件結構分析的前提下，對折疊式艙口蓋部件進行參數化設計。程序完成后，以48 500 dwt折疊式艙口蓋為例進行程序驗證，程序運行后，再對其進行三維裝配模型。經過程序實現，得到折疊式艙口蓋專用參數化設計系統，對系統建立過程進行分析，得出以下結論：

(1) 在對基于UG二次開發技術的研究基礎上，結合UG工具集UGOpen GRIP、UGOpen Menu Script、UGOpen API、UGOpen UIStyler的優勢，在對折疊式艙口蓋結構分析后，建立折疊式艙口蓋專用參數化設計系統；

(2) 將參數化設計技術引入折疊式艙口蓋設計中，可以避免傳統設計中反復三維建模的過程，為設計人員提供了一種方便簡潔的工具，為以后舾裝參數化設計提供參考依據；

(3) 經過實際編程實現，以48 500 dwt折疊式艙口蓋為例，提取其CAD數據信息，在專用參數化

[][]

設計系統中進行數據輸入后建模，然后進行裝配，得到正確的折疊式艙口蓋模型；

(4) 參數化設計是當前最主要的三維建模技術，但是基于UG二次開發的的參數化建模在細小特征的處理上操作還是有所不足，其所設置的參數數量還是比較有限。若完全滿足用戶需求，還需要在參數化建模后對模型進行細微的修改，或者結合人機互動的操作方式來進行參數化建模。

[ 1 ] 嚴婷. 基于UG的三維參數化標準件庫的研究與開發[D].武漢：華中科技大學，2007,32-36.

[ 2 ] 吳家洲,吳波,楊叔子. UG軟件的二次開發[J]. 精密制造與自動化, 2002,1(149):29-31.

[ 3 ] 周敏,鄧學雄,陳君梅. UG二次開發技術及其應用[J]. 工程圖學學報, 2005,26(5):42-44.

[ 4 ] 于紅英,唐德威. 基于UG的汽輪機用卡板、塞板參數化設計軟件開發[J].農業機械學報, 2006,37(11):119-121.

[ 5 ] 平朗. 基于UG OPEN的參數化齒輪設計系統開發[D]. 合肥：合肥工業大學, 2009,7-23.

[ 6 ] ZHA X F, LIM S YE,FOK S C. Integrated knowledge based approach and System for product design for assembly[J].INT．J computer Integrated Manufacturing,1999,12(3):211-237．

[ 7 ] Daabub M, Abdalla H S. A Computer based Intelligent System for Design for Assembly[J].Computers & Industrial Engineering，1999，37(2)：111-115．

[ 8 ] 劉志強,王明強,邱小虎,朱永梅.基于Siemens NX開發的錨系設計與拉錨試驗仿真專家系統[J].船舶設計通訊,2010:S2.

[ 9 ] 慶林．UG/Open GRIP實用編程基礎[M].北京：清華大學出版社，2002,1：1-16．

[10] 正衛，田立中，付宜利．UG/OPEN API編程基礎[M].北京：清華大學出版社,2002.

[11] UDS.UG/Open API Programmer’S Guiding[S]．1997．

[12] UDS.UG/Open API Reference[S]．1997．

Parametric Design of Folding Batch Cover Based on UG Secondary Development

XU Jian, WANG Ming-qiang

(School of Mechanical Engineering, Jiangsu University of Science and Technology， Zhenjiang Jiangsu 212003， China)

Selecting folding batch cover as the research object, combining the programming features of UG/Open GRIP(efficient, convenient and good interactivity)with the advantages of UG/Open API(easy operation and intuitive user interface), relying on the flexible human interface of UG/Open UIStyler and the member menu generated by UG/OpenMenuScript, based on the structural analysis of folding batch cover, the parametric design of folding batch cover based on UG secondary development is provided. The system can finish the parametric modeling of the folding batch cover in a correct, convenient and efficient way through the debugging of parametric modeling system program. This system can reduce the design cycle of folding batch cover, improve the design efficiency, and provide a reference for the parametric modeling of folding batch cover in the future.

Parametric modeling design Folding hatch covers UG secondary development UGOpen GRIP

徐 健(1989-)，男，碩士研究生。

U672

A