用UG實現(xiàn)飛機操縱桿零件的加工

1、 教你用UG實現(xiàn)飛機操縱系統(tǒng)零件 參數(shù)化設(shè)計 想學(xué)習(xí)ug mastercam 加工中心 宏程序 等等都可以加 法蘭克有問必答 QQ群：7749406與虛擬裝配自動化李福海，劉 毅南京航空航天大學(xué) 航空宇航學(xué)院,江蘇 南京210016摘要在對飛機硬式機械操縱系統(tǒng)組件功能和構(gòu)造特點分析以及零件實體造型和參數(shù)化模型建立的基礎(chǔ)上，采用UG二次開發(fā)工具UG/Open編程，通過編輯不同類型零件參數(shù)化模型的幾何特征參數(shù)實現(xiàn)零件參數(shù)化設(shè)計；針對UG交互方式進行大型復(fù)雜系統(tǒng)虛擬裝配存在的操作過程煩瑣和重復(fù)性差等不足，基于已建立的零部件裝配用方位參照信息開發(fā)實現(xiàn)裝配過程中的零部件自動坐標(biāo)定位并對虛擬裝配過程加以記

2、錄，實現(xiàn)虛擬裝配自動化。關(guān)鍵詞二次開發(fā)；參數(shù)化設(shè)計；虛擬裝配；UG；操縱系統(tǒng)THE PARAMETRIC DESIGN AND THE AUTOMATIZATION OF THE VIRTUAL ASSEMBLY BASED ON THE SECONDARY DEVELOPMENT OF UGLI Fu-hai, LIU YiCollege of Aerospace Engineering, Nanjing University of Aeronauticsand Astronautics, Nanjing Jiangsu 210016, ChinaAbstract The secondary

3、 development process is introduced to access the parameterized parts with UG/Open API to accomplish the parts' parametric design based on the analysis of the component functions and structural features of the aircraft hard mechanical control system. To overcome the disadvantages during manually

4、assembling complicated systems, such as the trivialities of the operation and the weakness of the repeat property, a method is proposed to assemble the system by automatically placing the parts on the appropriate positions by means of transforming the matrix of the parts' coordinates and record

5、the procedure of the virtual assembly in order to accomplish the automatization of the virtual assembly.Key words secondary development; parametric design; virtual assembly; UG; control system作者簡介 李福海(1976-)，男，黑龍江牡丹江人，碩士研究生，主要研究方向：計算機輔助飛行器設(shè)計； 劉毅(1965-)，男，四川綿陽人，副教授，主要研究方向：飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計、計算機輔助飛行器設(shè)計。11引言在通用CAD

6、、CAE等環(huán)境下開發(fā)集成專用軟件是通用軟件很好的發(fā)展方向和取得實效的途徑 1?；诘投薈AD軟件的開發(fā)與集成在國內(nèi)外已有多年研究，取得了許多成功的應(yīng)用并積累了大量的經(jīng)驗，而基于高端CAD軟件的開發(fā)與集成，國內(nèi)迄今為止感興趣的人多，研究的人少，研究尚處于起步和探索階段，可借鑒的經(jīng)驗也少，更缺乏成熟的實用成果。飛機操縱系統(tǒng)是飛機系統(tǒng)中十分復(fù)雜的子系統(tǒng)，設(shè)計時需要考慮的因素較多，不僅需要考慮功能方面的要求，還需考慮強度、剛度等方面的要求，從而導(dǎo)致其設(shè)計難度較大。飛機使用實踐表明：使用過程中出現(xiàn)的許多問題都因設(shè)計考慮不周所致，對操縱系統(tǒng)也同樣如此。現(xiàn)代設(shè)計系統(tǒng)的一個主要要求在于已有設(shè)計的可再使用性，所

7、以解決該問題的有效方法之一就是采用知識驅(qū)動的設(shè)計方案,建立先進的飛機操縱系統(tǒng)設(shè)計平臺。這不僅可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短研制周期，降低設(shè)計成本，而且對減輕勞動強度也是十分有益的。UG是集CAD/CAE/CAM于一體的通用軟件，具有強大的CAD、CAM功能，基于完全的三維實體復(fù)合建模、特征建模和裝配建模技術(shù)，能夠設(shè)計出復(fù)雜的產(chǎn)品模型，可用于整個產(chǎn)品的開發(fā)過程；同時 UG又具有良好的開放性，為用戶提供了功能強大的二次開發(fā)工具，包括供用戶定制菜單的UG/Open Menu Script，供用戶構(gòu)造UG風(fēng)格對話框的用戶界面設(shè)計模塊UG/Open UIStyler，供用戶進行功能開發(fā)的UG/Open2。利用這

8、些工具，用戶就可針對其具體要求，如行業(yè)的特殊需要，對UG進行開發(fā)，實現(xiàn)相應(yīng)功能。2零件參數(shù)化設(shè)計參數(shù)化設(shè)計方法的目的是存儲設(shè)計的整個過程，從而設(shè)計出一族而不是單一的產(chǎn)品模型3。在計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)中，不同型號的產(chǎn)品往往只是尺寸不同而結(jié)構(gòu)相同，映射到幾何模型中，就是幾何信息不同而拓?fù)湫畔⑾嗤Ｒ虼?，在對零件進行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)歸類的基礎(chǔ)上建立參數(shù)化模型，保證設(shè)計過程中幾何拓?fù)潢P(guān)系一致，同時提取幾何特征參數(shù)并進行用戶化命名，建立幾何信息和參數(shù)的對應(yīng)機制,通過編輯參數(shù)值直接或間接修改幾何實體，實現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計。UG環(huán)境下，可通過UG/Open提供的相應(yīng)功能函數(shù)編輯零件參數(shù)表達(dá)式(Expression)，即修改

9、參數(shù)值，從而編輯幾何實體，來實現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計。為確保裝配程序?qū)α悴考恼_調(diào)用，實現(xiàn)裝配過程中的自動坐標(biāo)定位，在參數(shù)化模型中還應(yīng)加入裝配用方位參照信息。2.1硬式機械操縱系統(tǒng)主要構(gòu)件幾何參數(shù)分析飛機機械操縱系統(tǒng)的傳動機構(gòu)通常分為軟式、硬式和混合式三種。其中硬式傳動機構(gòu)主要由搖臂和傳動桿等構(gòu)件所組成4。搖臂搖臂主要用來傳遞力、位移或改變它們的大小和方向，有的僅作支持用。結(jié)構(gòu)形式通常包括單搖臂、雙搖臂和復(fù)合式搖臂。 其中單搖臂提取5個特征參數(shù)，雙搖臂提取9個幾何特征參數(shù)，復(fù)合式搖臂要具體分析。搖臂參數(shù)主要包括搖臂臂長、搖臂間夾角等。圖1為雙搖臂幾何特征參數(shù)定義。22.1.2傳動桿傳動桿又稱拉桿，由兩

10、端耳片接頭和管材組成。通常把一端或兩端耳片接頭設(shè)計成螺紋連接，便于微調(diào)桿長，進行系統(tǒng)裝配。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點，提取兩個幾何特征參數(shù)，一個是兩端耳片接頭轉(zhuǎn)軸矢量之間的角度，另一個是桿長，即傳動桿兩端耳片接頭轉(zhuǎn)軸中心之間的距離。2.2基于UG二次開發(fā)實現(xiàn)零件參數(shù)化設(shè)計下面以雙搖臂為例說明實現(xiàn)過程。利用UG/Open UIStyler定制雙搖臂對話框，如圖1所示。定制完成后，生成的三個文件分別為DR.h，DR_template.c和DR.dlg。按具體要求對DR_template.c進行編碼，即可實現(xiàn)雙搖臂參數(shù)化設(shè)計，流程描述如下，其中Parameter_Information控件的功能為顯示特征參數(shù)信

11、息，Apply控件的功能為編輯特征參數(shù)信息。Parameter_Information()/顯示特征參數(shù)信息UF初始化，獲取UG/Open API License；根據(jù)控件ID獲取所要訪問的零件特征參數(shù)；if(所要訪問的特征參數(shù)存在)顯示特征參數(shù)信息；else提示用戶，并給出可能原因；UF終止，歸還占用的License；Apply()/編輯特征參數(shù)信息 UF初始化，獲取UG/Open API License；根據(jù)控件ID獲取所要訪問的零件特征參數(shù)；if(所要訪問的特征參數(shù)存在)獲取所要訪問特征參數(shù)的新值；if（參數(shù)新值在允許范圍之內(nèi)）修改特征參數(shù)值；else提示用戶重新賦值；else提示用戶，

12、并給出可能原因；UF終止，歸還占用的License；創(chuàng)建UG菜單文件DR.men，內(nèi)容如下：VERSION 170 EDIT UG_GATEWAY_MAIN_MENUBAR /編輯主菜單BEFORE UG_HELP /將第一級菜單置于Help之前CASCADE_BUTTON UISTYLER_DLG /菜單類型為下拉式3LABEL Para&meter /定義菜單標(biāo)題及快捷鍵END_OF_BEFORE /結(jié)束第一級菜單的編輯MENU UISTYLER_DLG /編輯第二級菜單BUTTON DOUBLEROCKERS_BTN /第二級菜單IDLABEL Double Rockers. /

13、定義菜單標(biāo)題ACTIONS DR.dlg /運行DR.dlgEND_OF_MENU /結(jié)束第二級菜單的編輯2.3配置開發(fā)環(huán)境在UG根目錄$UGII_BASE_DIR下創(chuàng)建二次開發(fā)用文件夾，如USER，在此文件夾內(nèi)創(chuàng)建文件夾startup，application和udo5，并將DR.dlg放到application下，DR.dll和DR.men放到startup下，udo用來存放動態(tài)連接庫。去除UG環(huán)境變量文件ugii_env.dat中語句#UGII_USER_DIR=$HOME前的“#”號以使該語句有效，同時將$HOME改為$UGII_BASE_DIRUSER。添加如下系統(tǒng)環(huán)境變量：變量名：U

14、GII_CUSTOM_DIRECTORY_FILE變量值：$UGII_BASE_DIRUSER完成上述任務(wù)后啟動UG，則會在菜單欄中菜單Help前增加新菜單Parameter，如圖2所示。 (a) 修改前 (b) 修改后圖2新菜單Parameter 圖3雙搖臂特征參數(shù)修改參照圖1修改一雙搖臂特征參數(shù)，結(jié)果如圖3所示，其中特征參數(shù)angle0的新值為150度。3虛擬裝配自動化UG采用“利用部件鏈接關(guān)系建立裝配”的虛擬裝配模式。這種模式可檢查目標(biāo)裝配體自身靜態(tài)干涉、模仿產(chǎn)品的裝配過程、定義拆裝路徑，并可仿真機構(gòu)運動，分析機構(gòu)的運動性能，從而分析產(chǎn)品及其裝配元件的可裝配性，衡量裝配設(shè)計階段產(chǎn)品設(shè)計結(jié)

15、果的好壞6。而上述功能只能在人機交互方式下實現(xiàn)，當(dāng)目標(biāo)裝配體為大型復(fù)雜系統(tǒng)時，存在操作過程煩瑣、操作者易疲勞和重復(fù)性差等諸多不足。針對這種情況，提出虛擬裝配自動化解決方案，描述如下：從文件讀入或自定制界面輸入零部件在裝配圖中的目標(biāo)方位，通過裝配程序?qū)ρb配用方位參照信息（坐標(biāo)矩陣）進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)零部件自動坐標(biāo)定位。變高強度的人機交互操作為命令式操作，使重復(fù)、煩瑣的手工操作程序化，從而自動完成虛擬裝配，達(dá)到提高生產(chǎn)效率的目的。為能在飛機操縱系統(tǒng)裝配后順利進行動、靜態(tài)干涉檢查等后續(xù)工作，需要在每次鏈接零部件、導(dǎo)入零件事件（part occurrences）之后，對零件事件進行ID標(biāo)識，使之成為一個節(jié)點。操縱系統(tǒng)虛擬裝配自動化流程如下：4Assemble() /虛擬裝配自動化 獲取預(yù)裝配零部件的裝配用方位參照信息；獲取零部件在裝配件圖中的方位；鏈接零部件，導(dǎo)入零件事件；空間方位轉(zhuǎn)換；標(biāo)識零件事件，使之成為節(jié)點；基于上述方法實現(xiàn)的飛機操縱系統(tǒng)的典型組件裝配圖、全系統(tǒng)裝配圖分別見圖4、圖5。 圖4典型組件裝配圖 圖5飛機操縱系統(tǒng)全系統(tǒng)裝配圖4結(jié)束語二次開發(fā)UG實現(xiàn)飛機操縱系統(tǒng)零件參數(shù)化設(shè)計與虛擬裝配自動化方案在很大程度上解決了工廠技術(shù)人員的勞動強度問題，縮短了設(shè)計周期，降低了設(shè)計成本。本研究是飛機硬式機械操縱系統(tǒng)設(shè)計平臺的核心技術(shù)