Creo二次开发参数化设计技术的应用研究*

王 哲，王 红

(1.烟台华顺机械工程设备有限公司，山东烟台 264003;2.富士康精密电子(烟台)有限公司，山东烟台 264006)

0 引言

Creo Parametric是三维CAD领域的标准。它包含了最先进的生产效率工具，可以促使用户采用最佳设计做法，同时确保遵守业界和公司的标准。Creo Parametric提供范围最广的强大而又灵活的三维CAD功能，可帮助客户解决最紧迫的设计挑战，包括适应后期变更、使用多CAD数据和机电设计方案。Creo Parametric能够与其他Creo应用程序无缝地共享数据。这意味着无需浪费时间来转换数据，并能消除因转换数据而产生的错误。用户可在不同的建模模式之间无缝切换，而且2D和3D设计数据可以轻松地在应用程序之间移动，同时保留设计意图。这将产生空前的互操作性，并能在许多产品开发过程中导致开发效率出现突破性的增长。

企业在自身发展和使用Creo的过程中积累了许多有用的宝贵的数据、企业自身的标准及特殊图形等参数资料，如果能把这些参数资料整理出来，然后再把这些参数资料挂靠在Creo软件系统的主菜单和弹出式菜单上，即编译生成应用程序与 Creo软件系统进行无缝连接，这样不但能提高设计人员的设计速度，对市场需求做出快速反应，设计出满足市场需求的产品，及时赢得市场份额，而且还能够提高企业的生产能力和经济效益。

目前，很多企业通过PDM系统实现了对产品的文档管理，但是这种管理仅仅局限于对文档存取，预览等，并没有实现真正意义上的产品管理。因此，如何利用已有的设计产品实现新产品的开发，避免重复开发，避免产品设计的不一致性等问题成为制约企业快速发展的重要因素。笔者将从Creo二次开发参数化设计技术角度，提出快速产品开发的一种方法，为企业产品设计提供一种新的思路。

1 参数化设计的基本原理

参数化设计模型是以约束来表达产品模型的形状特征，以一组参数来控制设计结果，从而实现变换一组参数能够快速地创建一系列形状相似的零件［1－4］。参数化设计技术以其强有力的尺寸驱动，修改图形功能，为初始产品设计、产品建模、修改系列产品设计提供了有效的手段，能够充分满足设计具有相同或相近几何拓扑结构的工程系列产品及相关工艺装备的需要。

Toolkit是PTC专门提供的一个二次开发工具。在Toolkit中，PTC向用户提供了C语言函数库，通过调用这些底层函数，用户能方便而又安全地访问Creo的数据库及内部应用程序，进行二次开发，扩展一些特定功能［5－7］。

Toolkit的参数化设计模块是采用三维模型与程序控制相结合的方式，根据零件或组件的设计要求，建立一组能控制三维模型形状和拓扑关系的设计参数，参数化程序通过对零件或组件的设计参数编程，来实现设计参数的检索、修改以及三维模型的再生。它是实现二次开发的关键模块。

2 参数化模型建立

2.1 零件参数化设计模型

建立零件的参数化设计模型是在建立三维模型的过程中利用Creo提供的参数工具及关系式工具建立参数与尺寸的关联，从而实现修改参数即修改尺寸。下面以直齿圆柱齿轮的参数化模型为例来说明此过程。在Creo零件模式下以交互方式建立直齿圆柱齿轮的三维模型作为参数化设计的驱动模型。图1为所要设计的直齿圆柱齿轮的参数化模型。

图1 直齿圆柱齿轮三维模型

(1)设置齿轮的设计参数，如图2所示。

图2 直齿圆柱齿轮参数

齿轮主要设计参数包括驱动参数，齿轮模数m为2、齿数z为20、齿轮厚度b为10、齿轮压力角alpha为20、齿顶高系数ha为1、齿顶隙系数c为0.25。

(2)建立的关系式，如图3所示。

图3 直齿圆柱齿轮关系式

2.2 组件参数化设计模型

组件的参数化模型的建立过程也可采用零件的参数化设计模型的建立过程来实现。笔者建议采用Top－down的设计方法。

在机械行业和其他重型工业中，产品构造的复杂性带来了装配的困难，为了解决这些问题，Top－Down设计技术应运而生。Top－Down自顶向下设计有许多优点，它既可以管理大型组件，又能有效地掌握设计意图，使组织结构明确，更能在设计团队间迅速传递设计信息，达到信息共享的目的。

Top－Down设计的设计流程包括定义设计意图(概念设计)、设定初步的产品架构、导入骨架模型。

传达设计意图至整个组件结构中、继续拓展设计意图至所有零组件、管理零组件间的相互从属参考等。Creo提供的布局文件是一个可以在其中形成、捕获并控制项目模型设计意图的集中位置，可以将设计注释、自动装配的全局基准平面、轴、点和坐标系、全局尺寸和参数、列表数据、全局关系等都建立在这个布局文件，从而实现在一个集中位置访问并控制多个模型，达到参数化设计的目的。

图4给出了某设备所用风机的布局图，其中需要控制的参数有风机的直径和电机的类型两个。通过对该文件中这两个参数的修改，即可实现对整个装配体所用该零部件的变动设计。

3 基于Toolkit的参数化设计的实现

在Creo中，参数的类型有实数、整数、字符串及布尔型四种类型。在建模过程中已经创建了各种类型的参数。因此，在参数化设计中，其设计流程就是打开参数化模型，遍历当前模型参数，并显示给用户，用户修改模型参数后，将所有参数返回给参数化模型，再生模型。此过程的关键点在于遍历参数和将参数值写入模型文件。根据以上分析，设计了以下函数实现以上过程。

3.1 零件参数的遍历

函数GetParametersOfMdl用于遍历模型中的所有已经定义的参数，其中用到了库函数ProParameterVisit，该函数中用到了两个函数指针，即①对当前访问参数过滤的过滤函数ProMyParameterFilter，当前定义为当参数名称为“DESCRIPTION”和“MODELED _BY”时，不进行任何动作;②对当前访问到的参数进行处理的函数MyParamDBVisitAction，以下是将所访问的参数添加到数组中，进行输出的程序。

3.2 零件参数值的修改

修改包含两个命令，即将参数值读出和写入两种情况。如针对Double类型数据分别设计以下两个函数。其中GetParameterDoubleValue用于获取模型中名称为 name的参数的值，SetDoubleParameterValue用于设置名称为name的实数型参数的值为新的值。

3.3 百叶窗组件参数化设计的实现

图5是某风机设备百叶窗部件的布局文件，其中建立了三个实数型的参数及一个整数型的参数对模型进行驱动。

图5 百叶窗部件的布局图及参数

在程序中建立如下界面用于对参数的显示与修改，如图6所示。其中打开模型用于打开此部件所对应的布局文件，并从中读取控制参数返回给界面。生成新模型用于将客户新修改的参数写入驱动模型，并再生模型。保存设计用于将当前的设计写入数据库，实现设计的重复使用。

图6 百叶窗部件设计页面

4 结语

分析参数化设计零件模型及组件模型的建立过程，从Creo二次开发的角度，分析了零件的参数化设计及组件的参数化设计过程中关键函数的设计。通过实例演示了二次开发技术在企业中的应用，为企业的快速产品开发提供了一种新的思路和方法。

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