基于UG二次開發技術的CAD/CAE/CAM軟件集成方法研究

秦闖，劉戰強，葉洪濤，龐繼有

(1. 山東大學機械工程學院，山東濟南250061;2. 山東大學高效潔凈機械制造教育部重點實驗室，山東濟南250061;3. 沈陽黎明航空發動機(集團)有限責任公司，遼寧沈陽110043)

0 前言

CAD/CAE/CAM 技術利用計算機的高速運算能力、巨大存儲能力和邏輯判斷能力，與人的創造能力相結合，在國內外航空、航天、汽車、機床制造等工業部門都得到了廣泛應用，實現了產品的設計自動化，縮短了從設計到生產的周期，提高了產品的制造質量［1－2］。

CAD/CAE/CAM 技術已成為新一代生產技術發展的核心技術，正朝著集成化的方向發展。集成是指把CAD、CAE、CAM 等各種功能不同的軟件有機地結合起來，用統一的執行控制程序來組織各種信息的提取、交換、共享和處理，保證系統內部信息流的暢通并協調各個系統有效地運行［3］。在工程應用中，集成化體現在軟件系統上，有物理集成與信息集成兩個方面。物理集成軟件系統能夠在單一軟件界面應用多軟件功能，可以從一個軟件環境迅速切換到另一個軟件環境，而不用復雜的軟件外操作，在需要多軟件共同協作的工作中，可以提高工作效率。信息集成的軟件系統可利用專用數據接口，在不同軟件之間通暢地進行數據傳遞，避免再次輸入這些信息時帶來錯誤及重復工作［4］。

本文作者基于UG 軟件平臺，應用UG 二次開發技術，在UG 軟件界面增加CAE 軟件的啟動菜單，實現單一軟件界面多軟件的啟動，提出軟件物理集成方法。配置CAM 仿真軟件VERICUT 與UG 的接口NXV，給出其具體應用實例，實現信息集成兩個軟件之間的數據傳遞。

1 UG 二次開發工具

UG 是先進的CAD/CAM/CAE 高端軟件平臺之一，為用戶提供了強大的二次開發工具，用戶能夠根據自身需求，對UG 進行二次開發，拓展軟件功能。UG/Open 是UG 二次開發工具的總稱，主要由二次開發語言模塊UG/Open GRIP、UG/Open API 及二次開發輔助工具UG/Open MenuScript、UG/Open UIStyler等組成［5］。

UG/Open GRIP 和UG/Open API 是兩種不同的二次開發語言模塊，都具有與外部高級開發語言的接口。GRIP 是UG 的內嵌語言，主要實現圖形繪制、裝配、工程圖的生成和一定的文件管理功能，可以完成與UG 的各種交互操作［6］。UG/Open API 程序使用的是功能豐富的C 語言，使得UG/Open API 在使用上具有更大的靈活性［7］。利用UG/Open API 可以建立與原UG 軟件應用程序的鏈接，使新開發的功能和原有功能無縫集成［8］，在實踐中得到廣泛應用。其中一個應用是開發UG 軟件與其他軟件的接口，使具有不同數據結構的不同軟件之間能夠進行數據交換［9］。文中應用的UG 與VERICUT 軟件之間的接口NXV 就是基于UG/Open API 開發的。

輔助工具UG/Open MenuScript 和UG/Open UIStyler 為UG 開發用戶菜單、界面提供了有效支持。UG/Open UIStyler 是建立UG 風格對話框的工具，應用此模塊制作用戶對話框界面，能方便地與UG 數據模型進行交互操作［10］。UG/Open MenuScript 是UG/Open 中制作下拉菜單及工具條的模塊，它可用于編輯UG 系統的菜單，也可創建用戶自行開發的應用程序菜單。菜單采用腳本語言編制，生成腳本文件。腳本文件是文本文件且腳本語言語法簡單，用戶可方便地進行編制。菜單制作分為三步，分別是:定義開發文件目錄、系統環境設置及菜單腳本文件編輯［11］。菜單腳本文件可通過“ACTIONS”語句指定菜單項對應的響應行為，如GRIP 程序、UG/Open API 程序或用戶工具自定義文件等［9］。應用實例在“ACTIONS”后直接指定CAE 軟件啟動程序實現軟件啟動。

2 UG 軟件界面增加CAE 軟件啟動菜單

在實際應用中，需要利用UG 軟件建模，采用專用CAE 軟件進行分析，發揮各個軟件的長處并協同應用。使用UG 二次開發菜單制作技術，在UG 軟件界面增加CAE 軟件的啟動命令，實現軟件環境的迅速切換。文中選取AdvantEdge 等CAE 軟件，在計算機中安裝完成后，應用UG/Open MenuScript 技術建立軟件啟動菜單過程如下:

(1)在自定義目錄下創建startup 和application 兩個文件夾，分別存放具體的二次開發內容，實例的目錄為D:USER。

(2)定義用戶環境變量“UGII_USER_DIR”，如圖1 所示。

圖1 用戶環境變量

(3)在UG 安裝程序目錄“$ UGII_BASE_DIR UGII menus”下找到custom_dirs. dat 文件，用記事本編輯此文件，在最后一行增加第一步設置的文件目錄(如圖2)。

圖2 用戶開發目錄

以上兩步指明用戶的二次開發文件目錄，完成了菜單制作的系統環境設置。也可以采取修改文件ugii_env. dat 的方式［11］進行設置，該文件包含UG 系統的全部環境變量及路徑定義，在目錄$ UGII_BASE_DIR UGII 下可以找到。在該文件中找到語句:#UGII_VENDOR_DIR = ${UGALLIANCE-DIR}vendor 及#UGII_SITE_DIR = ${UGALLIANCE-DIR}site，將語句前的符號“#”刪掉，激活語句，UG/Open 就可以從這些目錄下得到二次開發的功能擴展。

(4)在startup 目錄下建立菜單腳本文件:menu. men。在記事本中應用菜單腳本語言編輯該文件，部分程序內容為:

程序中包括了菜單位置、名稱、類型及響應命令等信息的定義。其中，“ACTIONS”后菜單響應命令是CAE 軟件啟動程序在計算機中的文件路徑。

(5)在application 文件夾里增加圖片文件，拓展名為“. bmp”，作為菜單圖標。

完成以上步驟，即實現了UG 界面CAE 軟件啟動菜單的建立，啟動UG，界面會出現CAE 軟件啟動菜單(圖3)。在實際應用中，UG 模型建立完成后需要應用其他CAE 軟件進行分析時，單擊菜單中的啟動命令，即可啟動相應CAE 軟件，實現結果如圖4所示。

圖3 UG 界面啟動CAE 軟件菜單

圖4 DEFORM-3D 軟件啟動

3 UG 與VERICUT 接口配置與技術應用

VERICUT 是由美國CGTech 公司開發的面向制造業的數控加工仿真軟件，具有CAD/CAM 接口，能與UG 等軟件進行嵌套運行，實現兩個軟件之間的集成應用［12］。

3.1 NXV 環境變量配置方法

NXV 是基于UG/Open API 開發的第三方軟件接口，通過NXV 可以實現UG 與VERICUT 之間的數據傳遞，但在使用之前需要進行軟件之間接口的配置，使UG 每次啟動時NXV 自動加載到UG 菜單中，文中使用UG7.5 版本與Vericut7.0 版本，兩個軟件安裝后，其配置方法如下:

在計算機系統中定義接口環境變量。NXV 接口配置需要設定“CGTECH_PRODUCTS”、 “UGII_VENDOR_DIR”及“LSHOST”3 個系統環境變量，加上軟件安裝時自動產生的“CGTECH_INSTALL”，系統環境變量中應有4 個NXV 配置變量，如表1 所示。

表1 NXV 環境變量

表1 中，“%CGTECH_INSTALL%”是VERICUT的安裝路徑， “server_name”是完整的計算機名稱。配置后啟動UG 軟件，即可在Manufacturing 模塊出現NXV 接口圖標，如圖5 所示。

圖5 UG 工具欄中NXV 圖標

3.2 NXV 應用實例

在UG 中進行建模與數控編程，NXV 將所有的毛坯、夾具和設計模型等數據自動傳入VERICUT 進行程序的仿真檢驗，簡化了使用VERICUT 軟件時二次輸入數據信息的過程，使設置、仿真及NX 程序的優化等操作更加簡單有效［13］。接口應用過程如下:

(1)在UG 中完成建模、編程等工作(如圖6)。

圖6 UG 中建模編程

(2)接口設置。在UG 編程完成后，單擊NXV圖標進行接口配置，包括主界面配置:輸出路徑、項目文件模板、程序組及幾何體參數等;NXV 選項配置:包括輸出模型、輸出模型格式、輸出模型公差、輸出模型的相對坐標系等，如圖7、8 所示。

圖7 NXV 主界面

圖8 NXV 選項配置界面

(3)接口配置后可直接啟動VERICUT，進入VERICUT 界面，從VERICUT 項目樹中可以看到，UG中的零件模型、坐標、刀具及加工程序等數據信息已自動導入，如圖9 所示。此時，可以在VERICUT 中進行和實際生產完全匹配的機床加工過程模擬［14］(圖10)，得到程序仿真報告(圖11)。

圖9 VERICUT 項目樹

圖10 VERICUT 程序仿真

圖11 VERICUT 仿真報告

4 結束語

基于UG 二次開發技術，在UG 軟件中集成CAE 軟件啟動菜單，實現了UG 軟件界面CAE 軟件啟動功能，配置了UG 與VERICUT 接口并給出了其應用實例，實現了兩個軟件之間的數據傳遞。從CAD/CAE/CAM 集成應用角度，提出了CAD/CAE/CAM 軟件的物理集成與信息集成方法。集成的軟件系統將不同用途的軟件有機結合起來，用統一的執行控制程序來組織各種信息的傳遞，保證系統內信息流暢通，并協調各子系統有效運行，有利于提高工程技術人員的工作效率和企業的生產效益。

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