液壓支架立柱的三維參數化建模

2015-12-31 11:06:22郝明銳

機械工程與自動化 2015年3期

任潔，郝明銳

（1.太原工業學院機械工程系，山西太原 030008；2.中國煤炭科工集團太原研究院，山西太原 030006）

0 引言

在機械設計和機械制造中，對機件進行優化分析、仿真、實驗等都需要依托于機件的三維模型。而在機械設計中，三維模型的實際大小或者尺寸并不是一成不變的，要根據優化結果進行不斷的調整。這就要求三維建模時設置一些參數，使之改變參數后可以快速地生成新的模型［1］，所以參數化三維建模在現代機械優化設計中得到越來越廣泛的應用。本文就是針對這一問題，對所研究的液壓支架立柱進行了參數化的三維建模。

1 建模軟件的介紹

針對本課題中參數化要求的特點，選用的建模軟件為Pro/E，因為它最大的特點便是參數化［2］，而且在后續的分析中所用的軟件ANSYS，可以在安裝時實現與Pro/E軟件的無縫連接［3］，如圖1所示。

圖1 Pro/E軟件和ANSYS的無縫連接

2 基于Pro/Engineer的立柱參數化三維建模

2.1 參數化建模介紹

Pro/E軟件最大的特點就是強大的二次開發功能，Pro/E軟件中自帶有Pro/Toolkit，可以很方便地實現各種庫函數及頭文件的調用［4］。本課題中使用了C＋＋語言來完成課題所需的針對Pro/E軟件的二次開發［5］。參數化設計的流程圖見圖2。

2.2 菜單欄的制作

本課題的參數化建模，首先需要在Pro/E的菜單欄中添加自定義的菜單和下拉子菜單。制作Pro/E的菜單欄是二次開發中最基本的通用技術，需要使用編程語言編繪源文件程序和文本文件，并且注冊運行程序成功［6］。本文中采取的方法是手動注冊，需要強調的是注冊文件的后綴一定要寫成.dat格式，以保證其正確運行。

圖2 參數化設計流程圖

本文中所用的注冊文件如下：

因篇幅問題，編譯程序在此文中不做詳細展示。制作完成的菜單欄如圖3所示。

圖3 菜單欄

2.3 對話框的制作

做出菜單欄后，還要有對話框進行人機對話才能實現零件的三維參數化建模。目前對話框主要有UI對話框和 MFC對話框兩種形式［8］，兩者的比較見表1。本文采用MFC對話框進行制作，制作的一般過程見圖4。

表1 UI對話框和MFC對話框的比較

圖4 創建MFC對話框的一般過程

2.4 立柱零件的參數化建模

對零件進行參數化建模首先需要在零件中提取出相應的參數［9］，然后按照需要對這些參數進行更改，最后根據參數的變化重新生成變化后的模型［10］。建模過程如圖5所示。

圖5 零件的參數化建模實現過程

本文以液壓支架立柱的外缸為例介紹參數化建模的過程。首先在Pro/E軟件中建立外缸的三維模型并且指定設計的參數和其之間的相互關系，如圖6所示；接著利用C＋＋建立人機交互界面用以寫入設計模型中提取出的相應參數，并且利用自帶的Pro/Toolkit調用軟件中的底層函數將其傳輸到Pro/E建立好的模型中；然后進行菜單欄和對話框的制作并開發生成可執行文件，實現模型和用戶界面之間的無縫連接［11］。