基于UG的秸稈壓塊機零部件參數化系統設計

郭微

（安徽水利水電職業技術學院機械工程系，安徽 合肥 231603）

農林生物質能源具有很高的開發潛力，是未來能源利用的重要途徑［1］。壓塊機是農作物秸稈固化成型的一個主要技術裝備。由于壓塊機產品的結構性能參數較多，設計、繪圖工作量較大，而無法滿足個性化設計的需求。因此壓塊機生產企業對其產品進行參數化設計就顯得十分重要［2－3］。

目前國內外關于對壓塊機結構參數化設計的研究報道尚少。本研究基于UG NX6.0及VC＋＋軟件對壓塊機各零部件進行了參數化設計。該系統集造型、設計計算、裝配為一體，在給定設計參數后，能自動完成壓塊機的設計。

1 系統設計

1.1 UG二次開發的具體步驟

UG軟件中的OPEN／API模塊可以對模型進行參數化設計，即在建立模板圖形文件的基礎上進行修改，從而得到新的模型；OPEN／GRIP模塊再通過調用相關函數進行模型圖的生成。本研究中的壓塊機參數化系統將這2種方法有機結合起來進行開發，即通過函數編寫的方式對不能全部參數化的部件實現參數化設計，再利用模版文件方式對可以實現全部參數化的零部件進行參數化設計［4－7］。

在UG環境下進行二次開發的具體步驟如下:（1）設置工作目錄。在計算機硬盤中建立工作文件夾，如D:＼user，再在user目錄下分別建立application、startup和ug＿part用于儲存開發設計過程中所形成的文件。（2）設置計算機的環境變量。如:UGII＿USER＿DIR＝D:＼user。 （3）繪制參數化圖形。（4）編寫自定義菜單。（5）設計零件參數化對話框。（6）運用VC＋＋軟件編寫程序，生成參數化過程中所需的動態鏈接庫文件。

1.2 壓塊機參數化系統總體設計

根據實際需求將開發的壓塊機造型系統劃分為功能嵌入、設計計算、數據存儲和三維建模4個模塊［8－11］。系統的流程為:通過內嵌方式在UG6.0中加載壓塊機三維設計系統，當用戶點擊二次開發的菜單項時，進入相應的零部件設計模塊，在計算時由程序自動根據用戶輸入的初始條件，進行壓塊機的設計，根據計算結果提供零部件建模尺寸參數，建模模塊接收到參數信息后，自動繪制各零部件的三維模型，進而用于裝配設計 （圖1）。

2 秸稈壓塊機參數化關鍵技術

秸稈壓塊機主要包括動力總成、機體總成和物料運輸總成3大總成部件 （圖2）。

由于零部件較多，所以本研究重點以壓塊機的物料罩為例，進行參數化造型的具體說明，其他部件就不再一一贅述。

2.1 物料罩參數化設計

零件圖形的參數化設計的難點主要是尋找尺寸的關聯性，參數化設計首先根據所繪圖形的基本特征，找出主要設計尺寸，通過設計尺寸進行參數化設計。

通過分析后得出物料罩的設計參數，并在UG中建立公式 （圖3）。

2.2 對話框的創建

啟動UG，打開用戶界面編輯器，根據參數化中分析的參數情況，進行對話框的創建 （圖4）。

圖1 壓塊機參數化系統結構圖

圖2 壓塊機零部件

圖3 物料罩主要參數界面

圖4 物料罩參數化設計界面

2.3 編輯UG自定義MENU菜單

以記事本形式輸寫UG自定義菜單，如下所示［4］:

最終編輯形成的自定義菜單如圖5所示。

2.4 UG／OPEN API編程

2.4.1 VC編程

（1）進入 VC＋＋6.0創建 Project:File→New→Project。選UG／OPEN Wizard創建名為wuliaozhao的Workspace；

（2）配置程序頭文件dt.h及庫文件dt.lib的目錄路徑:在project settings對話框中的link項中輸出路徑設置為D:＼yakuaiji＼wuliaozhao.dll；

（3）配置Project:project→settings→Debug， “Gategory”欄是 General，在“Exeutable for debug session:”欄輸入C:＼UGNX6.0＼UGII＼Ugraf.exe；

（4）在Project中添加模板文件wuliaozhao＿template.cpp；

（5）修改模板文件wuliaozhao.cpp；

（6）生成wuliaozhao.dll文件。

2.4.2 用戶入口函數

（1）通過menu調用dlg文件［5］

圖5 UG中壓塊機自定義菜單

2.4.3 編寫關鍵函數

物料罩對話框的參數化設計主要涉及4個回調函數，依次為:

2.4.4 開發效果

啟動UG，單擊 “壓塊機零件”→ “物料罩”，啟動對話框，例如修改圖4中部分參數，修改物料罩參數L1＝465、H1＝150（L1為物料罩底圓直徑，H1為其底圓深度），點擊界面 “確定”按鈕，圖形重構，結果如圖6所示。

2.5 其他零件的參數化設計

物料罩中還包含螺栓、螺母等標準件，可以直接使用UG建立的標準件庫進行調用，其他零部件可以根據設計需要改變主要參數或獲得模型，如圖7、圖8所示。

2.6 壓塊機總成的自動裝配

在完成壓塊機零部件的參數化設計之后，在UG環境中進行總成件的裝配，如圖9所示。

圖6 重構后的物料罩模型

圖7 壓塊機主軸

圖8 偏心軸

圖9 壓塊機總裝配圖

3 小結

本研究所開發的系統是壓塊機零部件參數化的主要組成部分，它具有以下特點:（1）能夠快速地建立企業所需的壓塊機零部件三維模型，極大地縮短了企業產品的研發周期，符合市場競爭的需要；（2）面向后期裝配，能夠提供相關的零部件，適應裝配設計的需求。

［1］霍麗麗，田宜水，孟海波，等.模輥式生物質顆粒燃料成型機性能試驗 ［J］.農業機械學報，2010，41（12）:121－125.

［2］姚宗路，田宜水，孟海波，等.生物質固體成型燃料加工生產線及配套設備 ［J］農業工程學報，2010，26（9）:280－285.

［3］霍麗麗，孟海波，田宜水，等.粉碎秸稈類生物質原料物理特性試驗 ［J］農業工程學報，2012，28（17）:189－194.

［4］張小波，陳昆山.客車空氣懸架結構件參數化設計系統研究 ［J］重慶交通大學學報 （自然科學版），2013，32（1）:126－130.

［5］林子雨，楊冬青，王騰蛟，等.基于關系數據庫的關鍵詞查詢 ［J］.軟件學報，2010，21（10）:2454－2476.

［6］鄭泉，陳黎卿，何欽章.面向UG的差速器CAD系統開發 ［J］機械傳動，2009，33（1）:38－40.

［7］史麗媛，祝錫晶，馬繼召.基于UG參數化設計系統的研究 ［J］圖學學報，2013，34（2）:108－112.

［8］辛虹.系列零部件三維參數化設計方法研究 ［J］機械設計與制造，2013，（4）:202－204.

［9］黃勇，張博林，薛運鋒.UG二次開發與數據庫應用 ［M］.北京:電子工業出版社，2008:7－29.

［10］王孝寧.基于UG二次開發的三維環境下產品參數化設計及虛擬裝配研究 ［D］.合肥:合肥工業大學，2011.

［11］董正衛，田立中，付宜利.UG／open API編程基礎 ［M］.北京:清華大學出版社，2002:1－267.