基于UG的秸秆压块机零部件参数化系统设计

郭微

（安徽水利水电职业技术学院机械工程系，安徽 合肥 231603）

农林生物质能源具有很高的开发潜力，是未来能源利用的重要途径［1］。压块机是农作物秸秆固化成型的一个主要技术装备。由于压块机产品的结构性能参数较多，设计、绘图工作量较大，而无法满足个性化设计的需求。因此压块机生产企业对其产品进行参数化设计就显得十分重要［2－3］。

目前国内外关于对压块机结构参数化设计的研究报道尚少。本研究基于UG NX6.0及VC＋＋软件对压块机各零部件进行了参数化设计。该系统集造型、设计计算、装配为一体，在给定设计参数后，能自动完成压块机的设计。

1 系统设计

1.1 UG二次开发的具体步骤

UG软件中的OPEN／API模块可以对模型进行参数化设计，即在建立模板图形文件的基础上进行修改，从而得到新的模型；OPEN／GRIP模块再通过调用相关函数进行模型图的生成。本研究中的压块机参数化系统将这2种方法有机结合起来进行开发，即通过函数编写的方式对不能全部参数化的部件实现参数化设计，再利用模版文件方式对可以实现全部参数化的零部件进行参数化设计［4－7］。

在UG环境下进行二次开发的具体步骤如下:（1）设置工作目录。在计算机硬盘中建立工作文件夹，如D:＼user，再在user目录下分别建立application、startup和ug＿part用于储存开发设计过程中所形成的文件。（2）设置计算机的环境变量。如:UGII＿USER＿DIR＝D:＼user。 （3）绘制参数化图形。（4）编写自定义菜单。（5）设计零件参数化对话框。（6）运用VC＋＋软件编写程序，生成参数化过程中所需的动态链接库文件。

1.2 压块机参数化系统总体设计

根据实际需求将开发的压块机造型系统划分为功能嵌入、设计计算、数据存储和三维建模4个模块［8－11］。系统的流程为:通过内嵌方式在UG6.0中加载压块机三维设计系统，当用户点击二次开发的菜单项时，进入相应的零部件设计模块，在计算时由程序自动根据用户输入的初始条件，进行压块机的设计，根据计算结果提供零部件建模尺寸参数，建模模块接收到参数信息后，自动绘制各零部件的三维模型，进而用于装配设计 （图1）。

2 秸秆压块机参数化关键技术

秸秆压块机主要包括动力总成、机体总成和物料运输总成3大总成部件 （图2）。

由于零部件较多，所以本研究重点以压块机的物料罩为例，进行参数化造型的具体说明，其他部件就不再一一赘述。

2.1 物料罩参数化设计

零件图形的参数化设计的难点主要是寻找尺寸的关联性，参数化设计首先根据所绘图形的基本特征，找出主要设计尺寸，通过设计尺寸进行参数化设计。

通过分析后得出物料罩的设计参数，并在UG中建立公式 （图3）。

2.2 对话框的创建

启动UG，打开用户界面编辑器，根据参数化中分析的参数情况，进行对话框的创建 （图4）。

图1 压块机参数化系统结构图

图2 压块机零部件

图3 物料罩主要参数界面

图4 物料罩参数化设计界面

2.3 编辑UG自定义MENU菜单

以记事本形式输写UG自定义菜单，如下所示［4］:

最终编辑形成的自定义菜单如图5所示。

2.4 UG／OPEN API编程

2.4.1 VC编程

（1）进入 VC＋＋6.0创建 Project:File→New→Project。选UG／OPEN Wizard创建名为wuliaozhao的Workspace；

（2）配置程序头文件dt.h及库文件dt.lib的目录路径:在project settings对话框中的link项中输出路径设置为D:＼yakuaiji＼wuliaozhao.dll；

（3）配置Project:project→settings→Debug， “Gategory”栏是 General，在“Exeutable for debug session:”栏输入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 用户入口函数

（1）通过menu调用dlg文件［5］

图5 UG中压块机自定义菜单

2.4.3 编写关键函数

物料罩对话框的参数化设计主要涉及4个回调函数，依次为:

2.4.4 开发效果

启动UG，单击 “压块机零件”→ “物料罩”，启动对话框，例如修改图4中部分参数，修改物料罩参数L1＝465、H1＝150（L1为物料罩底圆直径，H1为其底圆深度），点击界面 “确定”按钮，图形重构，结果如图6所示。

2.5 其他零件的参数化设计

物料罩中还包含螺栓、螺母等标准件，可以直接使用UG建立的标准件库进行调用，其他零部件可以根据设计需要改变主要参数或获得模型，如图7、图8所示。

2.6 压块机总成的自动装配

在完成压块机零部件的参数化设计之后，在UG环境中进行总成件的装配，如图9所示。

图6 重构后的物料罩模型

图7 压块机主轴

图8 偏心轴

图9 压块机总装配图

3 小结

本研究所开发的系统是压块机零部件参数化的主要组成部分，它具有以下特点:（1）能够快速地建立企业所需的压块机零部件三维模型，极大地缩短了企业产品的研发周期，符合市场竞争的需要；（2）面向后期装配，能够提供相关的零部件，适应装配设计的需求。

［1］霍丽丽，田宜水，孟海波，等.模辊式生物质颗粒燃料成型机性能试验 ［J］.农业机械学报，2010，41（12）:121－125.

［2］姚宗路，田宜水，孟海波，等.生物质固体成型燃料加工生产线及配套设备 ［J］农业工程学报，2010，26（9）:280－285.

［3］霍丽丽，孟海波，田宜水，等.粉碎秸秆类生物质原料物理特性试验 ［J］农业工程学报，2012，28（17）:189－194.

［4］张小波，陈昆山.客车空气悬架结构件参数化设计系统研究 ［J］重庆交通大学学报 （自然科学版），2013，32（1）:126－130.

［5］林子雨，杨冬青，王腾蛟，等.基于关系数据库的关键词查询 ［J］.软件学报，2010，21（10）:2454－2476.

［6］郑泉，陈黎卿，何钦章.面向UG的差速器CAD系统开发 ［J］机械传动，2009，33（1）:38－40.

［7］史丽媛，祝锡晶，马继召.基于UG参数化设计系统的研究 ［J］图学学报，2013，34（2）:108－112.

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［9］黄勇，张博林，薛运锋.UG二次开发与数据库应用 ［M］.北京:电子工业出版社，2008:7－29.

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［11］董正卫，田立中，付宜利.UG／open API编程基础 ［M］.北京:清华大学出版社，2002:1－267.