郭微
(安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系,安徽 合肥 231603)
農(nóng)林生物質(zhì)能源具有很高的開發(fā)潛力,是未來(lái)能源利用的重要途徑[1]。壓塊機(jī)是農(nóng)作物秸稈固化成型的一個(gè)主要技術(shù)裝備。由于壓塊機(jī)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能參數(shù)較多,設(shè)計(jì)、繪圖工作量較大,而無(wú)法滿足個(gè)性化設(shè)計(jì)的需求。因此壓塊機(jī)生產(chǎn)企業(yè)對(duì)其產(chǎn)品進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)就顯得十分重要[2-3]。
目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于對(duì)壓塊機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計(jì)的研究報(bào)道尚少。本研究基于UG NX6.0及VC++軟件對(duì)壓塊機(jī)各零部件進(jìn)行了參數(shù)化設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)集造型、設(shè)計(jì)計(jì)算、裝配為一體,在給定設(shè)計(jì)參數(shù)后,能自動(dòng)完成壓塊機(jī)的設(shè)計(jì)。
UG軟件中的OPEN/API模塊可以對(duì)模型進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì),即在建立模板圖形文件的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改,從而得到新的模型;OPEN/GRIP模塊再通過(guò)調(diào)用相關(guān)函數(shù)進(jìn)行模型圖的生成。本研究中的壓塊機(jī)參數(shù)化系統(tǒng)將這2種方法有機(jī)結(jié)合起來(lái)進(jìn)行開發(fā),即通過(guò)函數(shù)編寫的方式對(duì)不能全部參數(shù)化的部件實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì),再利用模版文件方式對(duì)可以實(shí)現(xiàn)全部參數(shù)化的零部件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)[4-7]。
在UG環(huán)境下進(jìn)行二次開發(fā)的具體步驟如下:(1)設(shè)置工作目錄。在計(jì)算機(jī)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(chǔ)存開發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程中所形成的文件。(2)設(shè)置計(jì)算機(jī)的環(huán)境變量。如:UGII_USER_DIR=D:\user。 (3)繪制參數(shù)化圖形。(4)編寫自定義菜單。(5)設(shè)計(jì)零件參數(shù)化對(duì)話框。(6)運(yùn)用VC++軟件編寫程序,生成參數(shù)化過(guò)程中所需的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)文件。
根據(jù)實(shí)際需求將開發(fā)的壓塊機(jī)造型系統(tǒng)劃分為功能嵌入、設(shè)計(jì)計(jì)算、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和三維建模4個(gè)模塊[8-11]。系統(tǒng)的流程為:通過(guò)內(nèi)嵌方式在UG6.0中加載壓塊機(jī)三維設(shè)計(jì)系統(tǒng),當(dāng)用戶點(diǎn)擊二次開發(fā)的菜單項(xiàng)時(shí),進(jìn)入相應(yīng)的零部件設(shè)計(jì)模塊,在計(jì)算時(shí)由程序自動(dòng)根據(jù)用戶輸入的初始條件,進(jìn)行壓塊機(jī)的設(shè)計(jì),根據(jù)計(jì)算結(jié)果提供零部件建模尺寸參數(shù),建模模塊接收到參數(shù)信息后,自動(dòng)繪制各零部件的三維模型,進(jìn)而用于裝配設(shè)計(jì) (圖1)。
秸稈壓塊機(jī)主要包括動(dòng)力總成、機(jī)體總成和物料運(yùn)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(diǎn)以壓塊機(jī)的物料罩為例,進(jìn)行參數(shù)化造型的具體說(shuō)明,其他部件就不再一一贅述。
零件圖形的參數(shù)化設(shè)計(jì)的難點(diǎn)主要是尋找尺寸的關(guān)聯(lián)性,參數(shù)化設(shè)計(jì)首先根據(jù)所繪圖形的基本特征,找出主要設(shè)計(jì)尺寸,通過(guò)設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。
通過(guò)分析后得出物料罩的設(shè)計(jì)參數(shù),并在UG中建立公式 (圖3)。
啟動(dòng)UG,打開用戶界面編輯器,根據(jù)參數(shù)化中分析的參數(shù)情況,進(jìn)行對(duì)話框的創(chuàng)建 (圖4)。
圖1 壓塊機(jī)參數(shù)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
圖2 壓塊機(jī)零部件
圖3 物料罩主要參數(shù)界面
圖4 物料罩參數(shù)化設(shè)計(jì)界面
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。
2.4.1 VC編程
(1)進(jìn)入 VC++6.0創(chuàng)建 Project:File→New→Project。選UG/OPEN Wizard創(chuàng)建名為wuliaozhao的Workspace;
(2)配置程序頭文件dt.h及庫(kù)文件dt.lib的目錄路徑:在project settings對(duì)話框中的link項(xiàng)中輸出路徑設(shè)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(shù)
(1)通過(guò)menu調(diào)用dlg文件[5]
圖5 UG中壓塊機(jī)自定義菜單
2.4.3 編寫關(guān)鍵函數(shù)
物料罩對(duì)話框的參數(shù)化設(shè)計(jì)主要涉及4個(gè)回調(diào)函數(shù),依次為:
2.4.4 開發(fā)效果
啟動(dòng)UG,單擊 “壓塊機(jī)零件”→ “物料罩”,啟動(dòng)對(duì)話框,例如修改圖4中部分參數(shù),修改物料罩參數(shù)L1=465、H1=150(L1為物料罩底圓直徑,H1為其底圓深度),點(diǎn)擊界面 “確定”按鈕,圖形重構(gòu),結(jié)果如圖6所示。
物料罩中還包含螺栓、螺母等標(biāo)準(zhǔn)件,可以直接使用UG建立的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)進(jìn)行調(diào)用,其他零部件可以根據(jù)設(shè)計(jì)需要改變主要參數(shù)或獲得模型,如圖7、圖8所示。
在完成壓塊機(jī)零部件的參數(shù)化設(shè)計(jì)之后,在UG環(huán)境中進(jìn)行總成件的裝配,如圖9所示。
圖6 重構(gòu)后的物料罩模型
圖7 壓塊機(jī)主軸
圖8 偏心軸
圖9 壓塊機(jī)總裝配圖
本研究所開發(fā)的系統(tǒng)是壓塊機(jī)零部件參數(shù)化的主要組成部分,它具有以下特點(diǎn):(1)能夠快速地建立企業(yè)所需的壓塊機(jī)零部件三維模型,極大地縮短了企業(yè)產(chǎn)品的研發(fā)周期,符合市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要;(2)面向后期裝配,能夠提供相關(guān)的零部件,適應(yīng)裝配設(shè)計(jì)的需求。
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