基于UG二次开发技术的CAD/CAE/CAM软件集成方法研究

2015-04-25秦闯刘战强叶洪涛庞继有

机床与液压 2015年9期

秦闯，刘战强，叶洪涛，庞继有

(1. 山东大学机械工程学院，山东济南250061;2. 山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室，山东济南250061;3. 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司，辽宁沈阳110043)

0 前言

CAD/CAE/CAM 技术利用计算机的高速运算能力、巨大存储能力和逻辑判断能力，与人的创造能力相结合，在国内外航空、航天、汽车、机床制造等工业部门都得到了广泛应用，实现了产品的设计自动化，缩短了从设计到生产的周期，提高了产品的制造质量［1－2］。

CAD/CAE/CAM 技术已成为新一代生产技术发展的核心技术，正朝着集成化的方向发展。集成是指把CAD、CAE、CAM 等各种功能不同的软件有机地结合起来，用统一的执行控制程序来组织各种信息的提取、交换、共享和处理，保证系统内部信息流的畅通并协调各个系统有效地运行［3］。在工程应用中，集成化体现在软件系统上，有物理集成与信息集成两个方面。物理集成软件系统能够在单一软件界面应用多软件功能，可以从一个软件环境迅速切换到另一个软件环境，而不用复杂的软件外操作，在需要多软件共同协作的工作中，可以提高工作效率。信息集成的软件系统可利用专用数据接口，在不同软件之间通畅地进行数据传递，避免再次输入这些信息时带来错误及重复工作［4］。

本文作者基于UG 软件平台，应用UG 二次开发技术，在UG 软件界面增加CAE 软件的启动菜单，实现单一软件界面多软件的启动，提出软件物理集成方法。配置CAM 仿真软件VERICUT 与UG 的接口NXV，给出其具体应用实例，实现信息集成两个软件之间的数据传递。

1 UG 二次开发工具

UG 是先进的CAD/CAM/CAE 高端软件平台之一，为用户提供了强大的二次开发工具，用户能够根据自身需求，对UG 进行二次开发，拓展软件功能。UG/Open 是UG 二次开发工具的总称，主要由二次开发语言模块UG/Open GRIP、UG/Open API 及二次开发辅助工具UG/Open MenuScript、UG/Open UIStyler等组成［5］。

UG/Open GRIP 和UG/Open API 是两种不同的二次开发语言模块，都具有与外部高级开发语言的接口。GRIP 是UG 的内嵌语言，主要实现图形绘制、装配、工程图的生成和一定的文件管理功能，可以完成与UG 的各种交互操作［6］。UG/Open API 程序使用的是功能丰富的C 语言，使得UG/Open API 在使用上具有更大的灵活性［7］。利用UG/Open API 可以建立与原UG 软件应用程序的链接，使新开发的功能和原有功能无缝集成［8］，在实践中得到广泛应用。其中一个应用是开发UG 软件与其他软件的接口，使具有不同数据结构的不同软件之间能够进行数据交换［9］。文中应用的UG 与VERICUT 软件之间的接口NXV 就是基于UG/Open API 开发的。

辅助工具UG/Open MenuScript 和UG/Open UIStyler 为UG 开发用户菜单、界面提供了有效支持。UG/Open UIStyler 是建立UG 风格对话框的工具，应用此模块制作用户对话框界面，能方便地与UG 数据模型进行交互操作［10］。UG/Open MenuScript 是UG/Open 中制作下拉菜单及工具条的模块，它可用于编辑UG 系统的菜单，也可创建用户自行开发的应用程序菜单。菜单采用脚本语言编制，生成脚本文件。脚本文件是文本文件且脚本语言语法简单，用户可方便地进行编制。菜单制作分为三步，分别是:定义开发文件目录、系统环境设置及菜单脚本文件编辑［11］。菜单脚本文件可通过“ACTIONS”语句指定菜单项对应的响应行为，如GRIP 程序、UG/Open API 程序或用户工具自定义文件等［9］。应用实例在“ACTIONS”后直接指定CAE 软件启动程序实现软件启动。

2 UG 软件界面增加CAE 软件启动菜单

在实际应用中，需要利用UG 软件建模，采用专用CAE 软件进行分析，发挥各个软件的长处并协同应用。使用UG 二次开发菜单制作技术，在UG 软件界面增加CAE 软件的启动命令，实现软件环境的迅速切换。文中选取AdvantEdge 等CAE 软件，在计算机中安装完成后，应用UG/Open MenuScript 技术建立软件启动菜单过程如下:

(1)在自定义目录下创建startup 和application 两个文件夹，分别存放具体的二次开发内容，实例的目录为D:USER。

(2)定义用户环境变量“UGII_USER_DIR”，如图1 所示。

图1 用户环境变量

(3)在UG 安装程序目录“$ UGII_BASE_DIR UGII menus”下找到custom_dirs. dat 文件，用记事本编辑此文件，在最后一行增加第一步设置的文件目录(如图2)。

图2 用户开发目录

以上两步指明用户的二次开发文件目录，完成了菜单制作的系统环境设置。也可以采取修改文件ugii_env. dat 的方式［11］进行设置，该文件包含UG 系统的全部环境变量及路径定义，在目录$ UGII_BASE_DIR UGII 下可以找到。在该文件中找到语句:#UGII_VENDOR_DIR = ${UGALLIANCE-DIR}vendor 及#UGII_SITE_DIR = ${UGALLIANCE-DIR}site，将语句前的符号“#”删掉，激活语句，UG/Open 就可以从这些目录下得到二次开发的功能扩展。

(4)在startup 目录下建立菜单脚本文件:menu. men。在记事本中应用菜单脚本语言编辑该文件，部分程序内容为:

程序中包括了菜单位置、名称、类型及响应命令等信息的定义。其中，“ACTIONS”后菜单响应命令是CAE 软件启动程序在计算机中的文件路径。

(5)在application 文件夹里增加图片文件，拓展名为“. bmp”，作为菜单图标。

完成以上步骤，即实现了UG 界面CAE 软件启动菜单的建立，启动UG，界面会出现CAE 软件启动菜单(图3)。在实际应用中，UG 模型建立完成后需要应用其他CAE 软件进行分析时，单击菜单中的启动命令，即可启动相应CAE 软件，实现结果如图4所示。

图3 UG 界面启动CAE 软件菜单

图4 DEFORM-3D 软件启动

3 UG 与VERICUT 接口配置与技术应用

VERICUT 是由美国CGTech 公司开发的面向制造业的数控加工仿真软件，具有CAD/CAM 接口，能与UG 等软件进行嵌套运行，实现两个软件之间的集成应用［12］。

3.1 NXV 环境变量配置方法

NXV 是基于UG/Open API 开发的第三方软件接口，通过NXV 可以实现UG 与VERICUT 之间的数据传递，但在使用之前需要进行软件之间接口的配置，使UG 每次启动时NXV 自动加载到UG 菜单中，文中使用UG7.5 版本与Vericut7.0 版本，两个软件安装后，其配置方法如下:

在计算机系统中定义接口环境变量。NXV 接口配置需要设定“CGTECH_PRODUCTS”、 “UGII_VENDOR_DIR”及“LSHOST”3 个系统环境变量，加上软件安装时自动产生的“CGTECH_INSTALL”，系统环境变量中应有4 个NXV 配置变量，如表1 所示。

表1 NXV 环境变量

表1 中，“%CGTECH_INSTALL%”是VERICUT的安装路径， “server_name”是完整的计算机名称。配置后启动UG 软件，即可在Manufacturing 模块出现NXV 接口图标，如图5 所示。

图5 UG 工具栏中NXV 图标

3.2 NXV 应用实例

在UG 中进行建模与数控编程，NXV 将所有的毛坯、夹具和设计模型等数据自动传入VERICUT 进行程序的仿真检验，简化了使用VERICUT 软件时二次输入数据信息的过程，使设置、仿真及NX 程序的优化等操作更加简单有效［13］。接口应用过程如下:

(1)在UG 中完成建模、编程等工作(如图6)。

图6 UG 中建模编程

(2)接口设置。在UG 编程完成后，单击NXV图标进行接口配置，包括主界面配置:输出路径、项目文件模板、程序组及几何体参数等;NXV 选项配置:包括输出模型、输出模型格式、输出模型公差、输出模型的相对坐标系等，如图7、8 所示。

图7 NXV 主界面

图8 NXV 选项配置界面

(3)接口配置后可直接启动VERICUT，进入VERICUT 界面，从VERICUT 项目树中可以看到，UG中的零件模型、坐标、刀具及加工程序等数据信息已自动导入，如图9 所示。此时，可以在VERICUT 中进行和实际生产完全匹配的机床加工过程模拟［14］(图10)，得到程序仿真报告(图11)。

图9 VERICUT 项目树

图10 VERICUT 程序仿真

图11 VERICUT 仿真报告

4 结束语

基于UG 二次开发技术，在UG 软件中集成CAE 软件启动菜单，实现了UG 软件界面CAE 软件启动功能，配置了UG 与VERICUT 接口并给出了其应用实例，实现了两个软件之间的数据传递。从CAD/CAE/CAM 集成应用角度，提出了CAD/CAE/CAM 软件的物理集成与信息集成方法。集成的软件系统将不同用途的软件有机结合起来，用统一的执行控制程序来组织各种信息的传递，保证系统内信息流畅通，并协调各子系统有效运行，有利于提高工程技术人员的工作效率和企业的生产效益。

［1］王恺．产品造型CAD/CAE/CAM 集成方法研究［D］．西安:长安大学，2009．

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