基于ProE的標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)化設(shè)計(jì)CAD系統(tǒng)的研究與開發(fā)

1、. . . . 分類號(hào)： 單位代碼： 學(xué) 號(hào)： 密 級(jí)： 山 東 大 學(xué)碩 士 學(xué) 位 論 文論 文 題目:基于Pro/E的標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)化設(shè)計(jì)CAD系統(tǒng)的研究與開發(fā)作 者 姓 名 汪 宗 兵 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)與理論指 導(dǎo) 教 師 廖 希 亮 副教授2003年 12月 11日77 / 89目 錄摘 要Abstract第1章 緒論11.1 參數(shù)化設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的重要地位11.1.1 參數(shù)化設(shè)計(jì)的基本概念11.1.2 參數(shù)化設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的重要地位11.2參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究的國外現(xiàn)狀21.3 本文研究的目的和意義21.4 課題的提出和研究容3 1.4.1 課題的提出3 1.4.2 課題的研究容3

2、第2章 硬件和軟件工作環(huán)境介紹42.1 系統(tǒng)的工作環(huán)境42.1.1 系統(tǒng)的硬件環(huán)境42.1.2 系統(tǒng)的軟件環(huán)境42.2 Pro/E軟件概述42.2.1 Pro/E簡(jiǎn)介42.2.2 二次開發(fā)工具Pro/TOOLKIT概述52.3 Visual C+簡(jiǎn)介52.4 本章小結(jié)5 第3章 三維標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)化建模63.1 參數(shù)化設(shè)計(jì)的原理63.2 三維標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)化建模的概述63.3 幾何特征的程序自動(dòng)建模方法分析63.3.1 族表建模方法63.3.2 用戶定義特征的建模方法73.3.3 特征元素樹的建模方法73.3.4 Program編程建模方法73.4Program參數(shù)化程序設(shè)計(jì)流程83.4.1 Prog

3、ram的結(jié)構(gòu)組成83.4.2Program參數(shù)化程序設(shè)計(jì)流程103.5漸開線右旋圓柱斜齒輪的Program參數(shù)化建模123.5.1 新建零件模型文件123.5.2創(chuàng)建基準(zhǔn)特征123.5.3編輯Program設(shè)計(jì)程序123.5.4 創(chuàng)建齒形基準(zhǔn)軸線133.5.5 創(chuàng)建控制齒形走向的螺旋基準(zhǔn)曲線153.5.6 創(chuàng)建齒輪基本實(shí)體特征163.5.7 創(chuàng)建輪齒基本實(shí)體特征163.5.8 復(fù)制陣列齒形特征173.5.9 漸開線右旋斜齒輪參數(shù)化模型的使用183.6 漸開線直齒圓柱齒輪參數(shù)化建模19 3.6.1 編輯Program設(shè)計(jì)程序193.6.2 創(chuàng)建齒輪實(shí)體193.6.3 漸開線直齒輪參數(shù)化模型的使用

4、203.7 聯(lián)軸器、螺栓等標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)化建模213.8 族表建模方法213.8.1 族表建模機(jī)理213.8.2 族表參數(shù)化建模過程213.9 本章小結(jié)23第4章 基于Pro/E二次開發(fā)過程的研究244.1 Pro/TOOLKIT的工作模式244.1.1 同步模式244.1.2 異步模式254.2 Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序開發(fā)步驟254.2.1 編寫源文件254.2.2 源文件的編譯與連接274.2.3 注冊(cè)Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序274.2.4 停止和重啟動(dòng)應(yīng)用程序284.2.5 解鎖應(yīng)用程序294.3 Pro/E二次開發(fā)技術(shù)的若干問題294.3.1 在Visual C+環(huán)境下開發(fā)

5、Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序294.3.2 編譯、連接以生成可執(zhí)行的.exe或.dll文件294.3.3 C文件的設(shè)置304.4本章小結(jié)30第5章 基于Pro/E菜單技術(shù)的開發(fā)研究315.1 Pro/E菜單概述315.2 Pro/E菜單開發(fā)機(jī)制315.3 Pro/E菜單分類315.4 菜單欄菜單創(chuàng)建的一般步驟325.4.1 編寫文本文件MENUSMSG.TXT335.4.2 編寫源程序代碼文件335.4.3 編譯連接生成可執(zhí)行文件335.4.4 程序運(yùn)行注冊(cè)345.5 菜單管理器菜單創(chuàng)建的一般步驟345.5.1 編寫資源文件345.5.2 將菜單資源文件調(diào)入存345.5.3

6、 為菜單按鈕設(shè)置激活函數(shù)355.5.4 定義菜單關(guān)閉函數(shù)355.5.5 創(chuàng)建、顯示和激活菜單355.6 菜單開發(fā)事例355.6.1 菜單欄菜單和菜單按鈕開發(fā)事例365.6.2 菜單管理器菜單開發(fā)事例365.7 本章小結(jié)36第6章 基于Pro/E的UI對(duì)話框技術(shù)的開發(fā)研究376.1 Pro/E的UI對(duì)話框概述376.2 創(chuàng)建用戶化對(duì)話框的基本過程376.2.1 創(chuàng)建對(duì)話框資源文件376.2.2 編寫源程序代碼文件406.2.3 編譯程序416.2.4 編寫注冊(cè)文件protk.dat.416.2.5 注冊(cè)、運(yùn)行應(yīng)用程序416.3 對(duì)話框開發(fā)事例416.4本章小結(jié)41第7章 標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)化設(shè)計(jì)CAD系

7、統(tǒng)的研究開發(fā)427.1 標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的基本原理427.2 標(biāo)準(zhǔn)件Program編程建模437.3 創(chuàng)建用戶化對(duì)話框437.3.1 創(chuàng)建主對(duì)話框資源文件437.3.2 創(chuàng)建零件子對(duì)話框資源文件46 7.4 編寫程序源文件507.5 編寫注冊(cè)文件protk.dat517.6 注冊(cè)應(yīng)用程序517.7 運(yùn)行應(yīng)用程序517.7.1 齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)527.7.2 軸承參數(shù)化設(shè)計(jì)53 7.7.3 螺栓參數(shù)化設(shè)計(jì)567.7.4 聯(lián)軸器參數(shù)化設(shè)計(jì)577.7.5 彈簧參數(shù)化設(shè)計(jì)587.7.6 其它標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)化設(shè)計(jì)607.8 本章小結(jié)62結(jié)論63參考文獻(xiàn)65附錄168附錄271攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論

8、文76致77摘 要計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(Computer Aided Design，簡(jiǎn)稱CAD)是當(dāng)代計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域。隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)水平的迅速提高，CAD技術(shù)以與應(yīng)用一直處于日新月異的發(fā)展浪潮當(dāng)中。目前，通用CAD軟件在我國的應(yīng)用越來越廣泛，而對(duì)通用CAD軟件的二次開發(fā)卻相當(dāng)落后，使用通用CAD軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的人員就不得不對(duì)同系列的標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行重復(fù)造型，若對(duì)通用CAD軟件進(jìn)行二次開發(fā)，擴(kuò)展軟件的功能，就完全可以使其支持三維標(biāo)準(zhǔn)件CAD系統(tǒng)。而Pro/E軟件強(qiáng)大的參數(shù)化功能、單一的數(shù)據(jù)庫特點(diǎn)、從上到下的設(shè)計(jì)方法以與所提供的多種二次開發(fā)模塊為標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)化設(shè)計(jì)CAD系統(tǒng)的研究與開發(fā)提

9、供了可能，基于Pro/E標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究與開發(fā)正適應(yīng)了這種客觀實(shí)際的要求。標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)可以顯著提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效率，減少設(shè)計(jì)時(shí)間，避免相似產(chǎn)品的重復(fù)造型，從而可以縮短從設(shè)計(jì)到成品的整個(gè)周期。 本文以三維參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件Pro/E為平臺(tái)，在對(duì)軟件系統(tǒng)各組成模塊與其提供的各種二次開發(fā)工具熟悉和掌握的基礎(chǔ)上，采用Pro/TOOLKIT二次開發(fā)工具編程和建立參數(shù)化模型相結(jié)合的方法，采用可執(zhí)行文件(.EXE)的連接方式建立了標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)化設(shè)計(jì)CAD系統(tǒng)。本文首先闡述了參數(shù)化設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的重要地位，分析了當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究的國外現(xiàn)狀，介紹了各種不同軟件在開發(fā)研究三維標(biāo)準(zhǔn)件

10、的參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了開發(fā)研究基于Pro/E軟件的三維標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的目的和意義。其次，討論了參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的基本原理，分析了幾何特征的參數(shù)化程序自動(dòng)建模的四種方法：族表建模方法、用戶自定義特征的建模方法、特征元素樹的建模方法和Program編程建模方法，并利用Program編程建模方法進(jìn)行了各種不同類型標(biāo)準(zhǔn)件的Program參數(shù)化建模。再次，研究了開發(fā)參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的基本步驟和注意事項(xiàng)，并對(duì)菜單、對(duì)話框二次開發(fā)技術(shù)進(jìn)行了分析和開發(fā)了一些事例。最后，介紹了三維標(biāo)準(zhǔn)件庫的參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開發(fā)步驟和應(yīng)用。本文最后對(duì)全文作了總結(jié)，同時(shí)指出了本課題還有待于進(jìn)行深入研究的一些問題。關(guān)鍵

11、詞：Pro/E；參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)；二次開發(fā)技術(shù)；對(duì)話框；菜單ABSTRACTCAD (Computer Aided Design) technology is an important field in the nowadays application of computer. With the rapid improvement of technology of computers hardware and software, CAD technology and its application change with each passing day. Now, the further de

12、velopment upon the general CAD system lags severely behind the increased popularity of the CAD system in our country. In the field of standard part modeling, the designers suffer a lot of inconveniences for the poor support for the 3-D part series modeling in the general CAD system. The further deve

13、lopment upon the general CAD system is in great need to customize the general CAD system to support series modeling. But Pro/E software provides strong parametric ability、one database feature、design method from top to bottom and many kinds of redevelopment modules, it is possible to develop paramete

14、rization design system of 3-D standard parts based on Pro/E for these abilities, the study and development of standard parts parameterization design based on Pro/E is seasoned with external and actual request. With CAD technology, parameterization design system of standard parts can improve the effi

15、ciency of production design evidently, improve design and manufacture quality, cut the time of design, avoid further modeling of standard parts, then the whole cycle of production design can be shorten.This paper is based on the software platform of 3-D parameterization modeling design software Pro/

16、E, whose component modules and second developing tools are known very well, parameterization design system of 3-D standard parts is developed by using the method of combining programming of redevelopment tool-Pro/TOOLKIT with parameterization modeling and by using the connecting method of .EXE.First

17、ly, this paper studies important state of parameterization design in the mechanic series parts design, analyzes states at home and abroad of parameterization design based on nowadays standard parts, introduces goodnesses and shortcomings of all kinds of software in developing and studying parameteri

18、zation design system of 3-D standardparts, provides points of developing and studying parameterization design system of 3-D standard parts. Secondly, discusses the basic theory of parameterization design system, discusses four automatic modeling methods of geometry feature: modeling method of family

19、 table、modeling method of user defined feature、modeling method of feature element tree and modeling method of Program. Thirdly, studies the noticeable things and basic steps of developing parameterization design system, analyzes development technologies about menus and user interface，and develops so

20、me examplesFinally, introduces developing step and application of parameterization design system based on 3-D standard parts.At last, this paper still makes conclusion of this paper, at the same time pointed out some questions unsolved.Key words :Pro/E；Parameterizationdesignsystem；Development techno

21、logy；UI；Menus第1章緒 論1.1參數(shù)化設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的重要地位1.1.1參數(shù)化設(shè)計(jì)的基本概念參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)是CAD技術(shù)的一個(gè)重要分支，其理論基礎(chǔ)是變量幾何，所以又稱變量化設(shè)計(jì)，也可簡(jiǎn)單地理解為尺寸驅(qū)動(dòng)。其本質(zhì)是對(duì)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品通過修改尺寸來生成新規(guī)格的產(chǎn)品，利用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行參數(shù)化CAD設(shè)計(jì)，只需在計(jì)算機(jī)上輸入機(jī)械零件的幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，就會(huì)準(zhǔn)確地、自動(dòng)地生成工程圖圖樣，而且部分尺寸都經(jīng)過了優(yōu)化設(shè)計(jì)。這樣就避免了手工造型的繁瑣，提高了造型設(shè)計(jì)的精度和設(shè)計(jì)的效率。參數(shù)化建模方法與技術(shù)使產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)一步規(guī)化和簡(jiǎn)捷化，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)系列化的重要手段，是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)的標(biāo)志。在機(jī)械零件設(shè)計(jì)中，Pro/

22、E軟件采用基于約束的參數(shù)化，該設(shè)計(jì)技術(shù)以全新的思維和方式支持產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、修改和變形。通過約束參數(shù)的修改，能方便地創(chuàng)建一系列功能和形狀相似的設(shè)計(jì)模型?；谔卣鞯娜S參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)是早期機(jī)械CAD系統(tǒng)的升級(jí)，是實(shí)現(xiàn)CAD/CAM的手段12。目前主要有兩種參數(shù)化建模方法：尺寸參數(shù)化和結(jié)構(gòu)參數(shù)化。尺寸參數(shù)化即零件的大小可以改變而形狀不能改變，如：眾多軟件系統(tǒng)中的基本圖元。結(jié)構(gòu)參數(shù)化既可以改變大小又可以改變形狀，建模過程中根據(jù)實(shí)際需要可選擇尺寸參數(shù)化或結(jié)構(gòu)參數(shù)化造型3。1.1.2 參數(shù)化設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的重要地位隨著我國CAD工程的普與和推廣，CAD技術(shù)已在許多企業(yè)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，許多企業(yè)已經(jīng)從手工繪圖轉(zhuǎn)

23、化為計(jì)算機(jī)繪圖，大大縮短了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期，提高了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。但是不少企業(yè)對(duì)CAD的認(rèn)識(shí)還僅僅停留在繪圖階段，從而使CAD產(chǎn)生的效益尚未得到充分利用。具體說來，表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：相似產(chǎn)品的重復(fù)造型產(chǎn)品信息的集成化程度不高信息交換標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一信息的共享程度低等。不少單位斥巨資購買了高檔的CAD軟件，由于這些軟件大都是通用的機(jī)械工程CAD軟件，要使其真正發(fā)揮作用，還須根據(jù)各單位的自身情況，對(duì)通用CAD軟件進(jìn)行二次開發(fā)，擴(kuò)展或制定通用CAD軟件系統(tǒng)的功能，開發(fā)滿足企業(yè)自身需要的專用的CAD系統(tǒng)45。目前設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)，對(duì)每一個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn)件都要進(jìn)行一次實(shí)體造型。若過去從未造過類似的標(biāo)準(zhǔn)件，即還沒有同類

24、型標(biāo)準(zhǔn)件系列，進(jìn)行一次實(shí)體造型無可非議，倘若以前已進(jìn)行過同系列標(biāo)準(zhǔn)件的造型，再對(duì)其進(jìn)行重新造型無疑會(huì)導(dǎo)致了大量不必要的重復(fù)勞動(dòng)。如果創(chuàng)建這樣一個(gè)三維參數(shù)化設(shè)計(jì)CAD系統(tǒng)，對(duì)于同一系列標(biāo)準(zhǔn)件，只需先進(jìn)行一次標(biāo)準(zhǔn)件的實(shí)體造型以后，若以后再進(jìn)行同一系列的標(biāo)準(zhǔn)件造型，用戶只需簡(jiǎn)單地輸入新標(biāo)準(zhǔn)件所需要替換的參數(shù)和新標(biāo)準(zhǔn)件的特征值，然后由系統(tǒng)自動(dòng)完成新標(biāo)準(zhǔn)件的創(chuàng)建，而不必對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行重復(fù)造型67。1.2參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究的國外現(xiàn)狀目前，有基于不同CAD支撐軟件的標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)化設(shè)計(jì)CAD系統(tǒng)，每種CAD支撐軟件下又有不同的設(shè)計(jì)方式。例如，AutoCAD環(huán)境下的建模，是利用AutoCAD提供的圖塊功能，但是

25、由于插入時(shí)不能對(duì)圖塊所表達(dá)實(shí)體的局部尺寸進(jìn)行修改，一般只用于諸如符號(hào)的簡(jiǎn)單圖形庫。此外，還可利用AutoCAD軟件提供的Auto Lisp、VBA以與ObjectARS等編程工具，通過編程方式對(duì)零件描述其圖形。這種方式可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)化繪圖，而且調(diào)用方便。但這種建模方式編程工作量相當(dāng)大，增加和修改零件時(shí)都需要修改程序。并且這些基于AutoCAD的圖形庫大都是二維圖形庫8。比較成熟的三維標(biāo)準(zhǔn)零部件的參數(shù)化設(shè)計(jì)CAD系統(tǒng)主要基于以下幾種軟件：Solid Edge、Solid Works、MDT和Pro/E等，但各自的設(shè)計(jì)方式又有很大程度的不同。Solid Edge環(huán)境下的建模由于沒有精確的曲線和曲面造

26、型功能，所以在Solid Edge環(huán)境下所建的模型精確度不高，給后面的各種分析帶來很大的影響9。基于Solid Works的三維標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)可通過零件設(shè)計(jì)表和公式驅(qū)動(dòng)功能，使用該表對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件模型的各種尺寸進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。Solid Works還提供了很多應(yīng)用程序接口(Applied Program Interface，簡(jiǎn)稱API)函數(shù)作為OLE程序接口，用戶作二次開發(fā)時(shí)可以在Visual Basic和Visual C+環(huán)境下調(diào)用它們自己開發(fā)的程序。不過使用API函數(shù)除需要開發(fā)人員具備編程的能力外，過程也比較復(fù)雜1011。在MDT平臺(tái)上建立圖形庫同在Solid Works平臺(tái)上相似?；赑ro

27、/E的三維標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要是利用Visual C+動(dòng)態(tài)連接庫和Pro/TOOLKIT族表技術(shù)來建立，設(shè)計(jì)過程與基于Solid Edge、Solid Works、MDT 的三維標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)一樣復(fù)雜12?？傊?，三維標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是創(chuàng)建容易，但具體操作視不同系統(tǒng)而定1314。1.3本文研究的目的和意義參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)是CAD技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中提出的課題，三維標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)化設(shè)計(jì)CAD系統(tǒng)的研究與開發(fā)將會(huì)避免同系列標(biāo)準(zhǔn)件的重復(fù)造型，大大縮短設(shè)計(jì)周期，提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，進(jìn)一步擴(kuò)展了Pro/E的強(qiáng)大功能，最大限度地發(fā)揮CAD作用，有利于提高產(chǎn)品集成化的程度，使信息交換標(biāo)準(zhǔn)得以統(tǒng)

28、一，增加了信息的共享程度，能夠保證三維標(biāo)準(zhǔn)件的重復(fù)繪制的精度15，提高了設(shè)計(jì)效率社會(huì)效益和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的自動(dòng)化。而且該系統(tǒng)可進(jìn)一步開發(fā)為設(shè)備管理軟件，有利于設(shè)備管理的信息化，有利于設(shè)備管理與維護(hù)1617。1.4課題的提出和研究容1.4.1課題的提出通過對(duì)以上基于不同軟件的三維標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)化設(shè)計(jì)CAD系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)的分析以與研究與開發(fā)它的重要意義的介紹，本文提出了研究與開發(fā)基于Pro/E的三維標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)化設(shè)計(jì)CAD系統(tǒng)這一課題。本文的最大特點(diǎn)以與與其它設(shè)計(jì)系統(tǒng)的不同之處在于：它是基于Pro/E的參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，它充分利用了Pro/E強(qiáng)大的參數(shù)化功能、單一的數(shù)據(jù)庫特點(diǎn)以與提供的多種開

29、發(fā)模式，所以它比基于AutoCAD、Solid Edge、Solid Works和MDT的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能要強(qiáng)大得多；同時(shí)與其它的基于Pro/E的參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)相比較而言，它是基于多進(jìn)程開發(fā)模式的系統(tǒng)，直接利用了Pro/E軟件本身所具有的對(duì)話框技術(shù)，使得對(duì)話框函數(shù)的參數(shù)與零件模型參數(shù)直接進(jìn)行傳遞，不是應(yīng)用VC中MFC框架和DLL技術(shù)，僅僅使用VC來進(jìn)行編譯、連接Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序以生成可執(zhí)行文件，這對(duì)于不是很熟悉VC的設(shè)計(jì)者來說尤為方便，而且Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序比較簡(jiǎn)單。1.4.2課題的研究容在本課題中，主要以三維標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)化設(shè)計(jì)為核心，著重研究了基于Pro/E三維標(biāo)準(zhǔn)件參

30、數(shù)化設(shè)計(jì)CAD系統(tǒng)總體模型的建立、與三維標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)化設(shè)計(jì)相關(guān)的Pro/E二次開發(fā)技術(shù)(Program編程建模、族表建模、菜單、對(duì)話框技術(shù)等)以與標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)化設(shè)計(jì)CAD系統(tǒng)的開發(fā)步驟，并詳細(xì)介紹了該系統(tǒng)的研究開發(fā)和實(shí)施過程。第2章硬件和軟件工作環(huán)境介紹2.1系統(tǒng)的工作環(huán)境2.1.1系統(tǒng)的硬件環(huán)境1.基于Pentium550MHZ以上的PC機(jī)，最好是專業(yè)圖形工作站。2.最小硬盤空間5GB。3. 256MB存，最好512MB。4.有3.5英寸軟驅(qū)和CD-ROM驅(qū)動(dòng)器。5.有32M以上顯卡，彩色顯示器。6. 打印機(jī)或者繪圖儀。2.1.2系統(tǒng)的軟件環(huán)境1.安裝正版Windows或者WINNT4.0以上操

31、作系統(tǒng)。2.安裝正版Visual Studio6.0，以與MSN系統(tǒng)。3.安裝正版Pro/E軟件系統(tǒng)。4.安裝正版Microsoft的Office套件。5.其他程序工作中用到的插件18。2.2Pro/E軟件概述2.2.1Pro/E簡(jiǎn)介在CAD技術(shù)日益普與的今天，傳統(tǒng)的二維CAD軟件正逐步被三維CAD軟件所取代。在眾多軟件中，PTC公司的Pro/E是國際上最先進(jìn)最成熟使用參數(shù)化造型技術(shù)的大型CAD/CAM/CAE集成軟件。該軟件集三維模型設(shè)計(jì)、加工、分析與繪圖于一體，有強(qiáng)大的二次開發(fā)能力和第三方軟件的支持。Pro/E以特征為設(shè)計(jì)單位，便于我們對(duì)特征進(jìn)行合理、但不違反集合順序地調(diào)整、插入、刪除以與

32、重新定義。其以單一數(shù)據(jù)庫參數(shù)化基于特征全相關(guān)聯(lián)等概念，曾引發(fā)機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化領(lǐng)域的革命性變化，是目前最優(yōu)秀的且最具有名氣的機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件之一。從設(shè)計(jì)到制造的整個(gè)過程中，能保證數(shù)據(jù)的完整性和一致性。企業(yè)不僅能夠以工程圖的形式，也能以電子數(shù)據(jù)的形式共享工程數(shù)據(jù)。參數(shù)化的尺寸驅(qū)動(dòng)造型，以模型對(duì)應(yīng)的關(guān)系來描述，而不是以確定的數(shù)值來描述1920。PTC公司的初等圖形交換規(guī)(IGES)軟件，可以把居留在Pro/E系統(tǒng)的幾何數(shù)據(jù)與IGES標(biāo)準(zhǔn)格式做相互轉(zhuǎn)換，這使得Pro/E系統(tǒng)的幾何數(shù)據(jù)能夠和支持IGES標(biāo)準(zhǔn)格式的非Pro/E系統(tǒng)的幾何數(shù)據(jù)相互轉(zhuǎn)換21。因此在Pro/E系統(tǒng)里建立的參數(shù)化圖庫22也能夠較方

33、便地移植到其他的3D軟件系統(tǒng)中。2.2.2二次開發(fā)工具Pro/TOOLKIT概述Pro/TOOLKIT是PTC公司為Pro/E軟件提供的用戶化工具箱。該工具箱為用戶程序或軟件第三方程序提供了與Pro/E的無縫。用戶程序或第三方程序是用C語言編寫的。Pro/TOOLKIT提供了一個(gè)C語言的函數(shù)庫，該函數(shù)庫能夠使用戶或第三方程序以一種可控制、安全的方式訪問Pro/E的數(shù)據(jù)庫23。因此，Pro/TOOLKIT是Pro/E應(yīng)用程序的API。Pro/TOOLKIT是采用功能強(qiáng)大的面向?qū)ο蟮姆椒▉砭帉懙?，它最基本的兩個(gè)概念是動(dòng)作和對(duì)象2425。因?yàn)樵赑ro/E和應(yīng)用程序傳遞信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)用戶是不可見的，

34、而只能通過Pro/TOOLKIT函數(shù)來訪問，所以可以利用Pro/TOOLKIT工具箱，通過調(diào)用自身所帶的函數(shù)，實(shí)現(xiàn)在原來的軟件基礎(chǔ)上的功能擴(kuò)充262728。2.3Visual C+簡(jiǎn)介Visual C+是新一代面向?qū)ο蟮目梢暬绦蛟O(shè)計(jì)工具。利用其開發(fā)基于Pro/E的三維標(biāo)準(zhǔn)零件庫程序一般需要兩個(gè)步驟：一是可視化程序設(shè)計(jì)階段；二是代碼編寫階段。在可視化程序設(shè)計(jì)階段，編程者使用VC來定制所需用戶界面。在代碼編寫階段，編程者通過調(diào)用消息和事件函數(shù)實(shí)現(xiàn)所需的功能。由于在Visual C+中可以方便地使用對(duì)話框(dialog)位圖(bitmap)菜單(menu)等工具箱，編程人員只需編寫少量的代碼就可以

35、設(shè)計(jì)出界面友好方便用戶使用的程序，因而可以大大提高系統(tǒng)開發(fā)的效率。從用戶觀點(diǎn)來看，Windows操作系統(tǒng)具有適宜的人機(jī)交互界面，它面向用戶提供了圖形與文字共存的可視化環(huán)境，使操作更為自然簡(jiǎn)便和快捷29。但在本文中，主要利用VC對(duì)所編寫的Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序進(jìn)行編譯、連接以生成可執(zhí)行文件。2.4本章小結(jié)Pro/E是目前公認(rèn)的最高檔三維的設(shè)計(jì)軟件之一，其基于特征的三維參數(shù)化實(shí)體建模技術(shù)，開放的開發(fā)環(huán)境，詳細(xì)的API幫助，都為軟件的進(jìn)一步開發(fā)提供了一個(gè)良好的開發(fā)環(huán)境。采用可執(zhí)行文件(.EXE)或動(dòng)態(tài)庫(DLL)文件技術(shù)可以使得軟件效率提高，而且可以和Pro/E之間實(shí)現(xiàn)無縫，三維標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)

36、化設(shè)計(jì)CAD系統(tǒng)是一個(gè)基于Pro/E的可執(zhí)行(.EXE)文件，從系統(tǒng)分析的角度來說，無論在功能上，還是在形式上程序都是完善而合理的。第3章三維標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)化建模3.1Program參數(shù)化設(shè)計(jì)的原理許多企業(yè)的產(chǎn)品絕大多數(shù)為定型產(chǎn)品，這些產(chǎn)品的系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化程度很高。因此，進(jìn)行這些產(chǎn)品設(shè)計(jì)所采用的數(shù)學(xué)模型與產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)都是固定不變的，所不同的只是產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)尺寸有所差異，而結(jié)構(gòu)尺寸的差異是由于一樣數(shù)目類型的已知條件在不同規(guī)格的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中取不同的值而造成的。對(duì)于這類產(chǎn)品，我們可以將已知條件與其他的隨著產(chǎn)品規(guī)格而變化的基本參數(shù)用相應(yīng)的變量代替，然后根據(jù)這些條件和基本參數(shù)編寫Program程序，由計(jì)算

37、機(jī)自動(dòng)查詢圖形數(shù)據(jù)庫，或由相應(yīng)的軟件計(jì)算出繪圖所需的全部數(shù)據(jù)，由專門的繪圖生成軟件在屏幕上自動(dòng)地設(shè)計(jì)出圖形來。這種方法稱為Program參數(shù)化設(shè)計(jì)3031，其工作原理如圖3-1所示。Program參數(shù)化設(shè)計(jì)主要用于系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化程度很高的定型產(chǎn)品3233。 Program參數(shù)化設(shè)計(jì)程序生成新的三維模型三維模型樣板從三維模型中讀入設(shè)計(jì)參數(shù) 修改設(shè)計(jì)參數(shù)圖3-1 Program參數(shù)化工作原理3.2三維標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)化建模的概述程序自動(dòng)參數(shù)化建模功能是指面對(duì)特定的產(chǎn)品，根據(jù)用戶輸入的參數(shù)或運(yùn)用CAD系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)結(jié)果，系統(tǒng)應(yīng)能動(dòng)態(tài)、自動(dòng)地將模型建造出來。參數(shù)化設(shè)計(jì)可以使用戶采用強(qiáng)大的數(shù)學(xué)

38、計(jì)算公式來建立各尺寸參數(shù)之間的關(guān)系式，通過驅(qū)動(dòng)主要尺寸來得到相似的模型34。3.3幾何特征的程序自動(dòng)建模方法分析對(duì)于幾何特征的程序自動(dòng)建模，Pro/TOOLKIT提供了以下四種建模方法。3.3.1 族表建模方法族表(Family Table)是Pro/E中的一個(gè)利用表格驅(qū)動(dòng)模型的工具。這種方法的步驟是：預(yù)先手工構(gòu)建模型，把它作為族表的類屬件(Generic Part)，然后將事先定義好的模型(在表格中稱之為原型零件)零件的可驅(qū)動(dòng)的尺寸、參數(shù)、特征等變化性項(xiàng)目放入族表中來控制模型的形狀大小，這樣就可在程序過改變驅(qū)動(dòng)參數(shù)的值得到所需要的衍生件。這個(gè)衍生件的產(chǎn)生是獨(dú)立存在的，不需要為它定義參考基準(zhǔn)。

39、Pro/E提供的族表方法能很好地解決產(chǎn)品模型建立后的參數(shù)化驅(qū)動(dòng)問題，從而實(shí)現(xiàn)三維參數(shù)化建模的擴(kuò)展。3.3.2用戶定義特征建模方法用戶定義特征(UDF)，就是集合數(shù)個(gè)特征使其成為一個(gè)群組(Group)特征，并給予名稱，完整定義該群特征的放置參考、可變更的尺寸參數(shù)等，形成為特別情況而生的獨(dú)特特征，并且會(huì)保存在UDF數(shù)據(jù)庫(UDF Lib)中，系統(tǒng)將UDF特征以.gph文件保存，隨時(shí)調(diào)用，有利于設(shè)計(jì)者根據(jù)產(chǎn)品特征快速生成幾何模型。與族表法一樣之處是同樣要預(yù)先手工構(gòu)建模型。與族表法不同的是這種方法所編的程序過程與手工建模過程比較相似，因而易于理解且編程容易。3.3.3特征元素樹建模方法特征元素樹(Fe

40、ature Element Tree)，就是指用樹狀結(jié)構(gòu)的形式來描述和定義Pro/E的一個(gè)特定特征。這種特征元素樹并不是指交互操作時(shí)的模型樹(Model Tree)，而是用來代表定義特征所有信息的結(jié)構(gòu)體類型數(shù)據(jù)的一種直觀的表示方式。一個(gè)特征元素樹代表一個(gè)特定的特征，樹中的根節(jié)點(diǎn)和各分支統(tǒng)稱為元素(Elements)，作為ProElement對(duì)象。每一個(gè)特征都由不同的特征元素樹來定義，在程序中對(duì)每個(gè)特征元素樹的全部變量賦值一次就可產(chǎn)生一個(gè)特征，多個(gè)特征的積累就可以產(chǎn)生一個(gè)模型。特征元素樹包含了定義特征所需要的全部信息：特征本身的所有選項(xiàng)和屬性；特征與已存在的幾何實(shí)體的參考關(guān)系；用于構(gòu)建特征的平面

41、的起始位置；所有的尺寸值。目前這種方法還不成熟，因?yàn)樗幸韵氯齻€(gè)缺點(diǎn)：要由程序產(chǎn)生模型，程序必須包含產(chǎn)品模型的所有信息，從底層起由程序構(gòu)建模型，編程量十分大；因?yàn)槊糠N特征由不同的特征元素樹來描述，所以編程難度大而且所編程序非常難于理解；并不是所有的特征都可以由這種方法來產(chǎn)生。特征元素樹只能通過Pro/TOOLKIT程序包編程來實(shí)現(xiàn)，其他的三種方法均可在交互模式下操作。3.3.4Program編程建模Pro/E軟件對(duì)于每一個(gè)模型都有一個(gè)主要設(shè)計(jì)步驟和參數(shù)列表Program。它是由類似的高級(jí)語言構(gòu)成的，用戶可以根據(jù)設(shè)計(jì)需要來編輯該模型的Program，使其作為一個(gè)程序來實(shí)現(xiàn)實(shí)體的編程建模，它是可程序化的工具。利用此工具可以將某些常常要更改的步驟或尺寸，事先以語句的形式撰寫而成，使得整個(gè)零件文件或組件能夠易于讓每一個(gè)使用這些文件的人員明白如何操作。本文的三維標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)就是基于Program的編程來建立模型3536。3.4Program參數(shù)化程序設(shè)計(jì)流程3.4.1 Program的結(jié)構(gòu)組成實(shí)際使用中，修改Program應(yīng)該掌握一個(gè)原則：能夠不在Program中修改的容，盡量不要在Program中修改；能夠通過修改模型修改的容，盡量通過修改模型完成。對(duì)Program的不合適的修改，將會(huì)造成模型的不穩(wěn)定，特