液压支架立柱的三维参数化建模

2015-12-31郝明锐

机械工程与自动化 2015年3期

任洁，郝明锐

（1.太原工业学院机械工程系，山西太原 030008；2.中国煤炭科工集团太原研究院，山西太原 030006）

0 引言

在机械设计和机械制造中，对机件进行优化分析、仿真、实验等都需要依托于机件的三维模型。而在机械设计中，三维模型的实际大小或者尺寸并不是一成不变的，要根据优化结果进行不断的调整。这就要求三维建模时设置一些参数，使之改变参数后可以快速地生成新的模型［1］，所以参数化三维建模在现代机械优化设计中得到越来越广泛的应用。本文就是针对这一问题，对所研究的液压支架立柱进行了参数化的三维建模。

1 建模软件的介绍

针对本课题中参数化要求的特点，选用的建模软件为Pro/E，因为它最大的特点便是参数化［2］，而且在后续的分析中所用的软件ANSYS，可以在安装时实现与Pro/E软件的无缝连接［3］，如图1所示。

图1 Pro/E软件和ANSYS的无缝连接

2 基于Pro/Engineer的立柱参数化三维建模

2.1 参数化建模介绍

Pro/E软件最大的特点就是强大的二次开发功能，Pro/E软件中自带有Pro/Toolkit，可以很方便地实现各种库函数及头文件的调用［4］。本课题中使用了C＋＋语言来完成课题所需的针对Pro/E软件的二次开发［5］。参数化设计的流程图见图2。

2.2 菜单栏的制作

本课题的参数化建模，首先需要在Pro/E的菜单栏中添加自定义的菜单和下拉子菜单。制作Pro/E的菜单栏是二次开发中最基本的通用技术，需要使用编程语言编绘源文件程序和文本文件，并且注册运行程序成功［6］。本文中采取的方法是手动注册，需要强调的是注册文件的后缀一定要写成.dat格式，以保证其正确运行。

图2 参数化设计流程图

本文中所用的注册文件如下：

因篇幅问题，编译程序在此文中不做详细展示。制作完成的菜单栏如图3所示。

图3 菜单栏

2.3 对话框的制作

做出菜单栏后，还要有对话框进行人机对话才能实现零件的三维参数化建模。目前对话框主要有UI对话框和 MFC对话框两种形式［8］，两者的比较见表1。本文采用MFC对话框进行制作，制作的一般过程见图4。

表1 UI对话框和MFC对话框的比较

图4 创建MFC对话框的一般过程

2.4 立柱零件的参数化建模

对零件进行参数化建模首先需要在零件中提取出相应的参数［9］，然后按照需要对这些参数进行更改，最后根据参数的变化重新生成变化后的模型［10］。建模过程如图5所示。

图5 零件的参数化建模实现过程

本文以液压支架立柱的外缸为例介绍参数化建模的过程。首先在Pro/E软件中建立外缸的三维模型并且指定设计的参数和其之间的相互关系，如图6所示；接着利用C＋＋建立人机交互界面用以写入设计模型中提取出的相应参数，并且利用自带的Pro/Toolkit调用软件中的底层函数将其传输到Pro/E建立好的模型中；然后进行菜单栏和对话框的制作并开发生成可执行文件，实现模型和用户界面之间的无缝连接［11］。