劉曉雯

(唐山學(xué)院 機(jī)電工程系，河北 唐山 063000)

基于Pro/Toolkit的專用計(jì)算機(jī)機(jī)箱零部件參數(shù)化設(shè)計(jì)的研究

劉曉雯

(唐山學(xué)院 機(jī)電工程系，河北 唐山 063000)

利用Pro/E的二次開發(fā)工具Pro/Toolkit對(duì)專用計(jì)算機(jī)機(jī)箱零部件進(jìn)行了參數(shù)化設(shè)計(jì)，闡述了基本步驟和關(guān)鍵技術(shù)，說明基于三維設(shè)計(jì)軟件的二次開發(fā)功能可以很好地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品零部件的參數(shù)化設(shè)計(jì)。

Pro/E；Pro/Toolkit；參數(shù)化設(shè)計(jì)；專用計(jì)算機(jī)機(jī)箱零部件

0 引言

隨著現(xiàn)代技術(shù)的飛速發(fā)展，新產(chǎn)品的開發(fā)速度越來越快，如何在短時(shí)間內(nèi)開發(fā)出高質(zhì)量、高可靠性的產(chǎn)品，越來越受到人們的重視。新產(chǎn)品開發(fā)時(shí)，一般需要建立零件的設(shè)計(jì)模型，可以說模型建立的好壞與新產(chǎn)品的開發(fā)速度息息相關(guān)。由于在新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段，零件的形狀、尺寸并未最終確定，這就要求零件設(shè)計(jì)模型具備易修改的特性。而且，一些產(chǎn)品雖然屬于不同系列和型號(hào)，但在結(jié)構(gòu)和尺寸上卻存在很多相同之處，如果能夠建立一個(gè)模板零件，然后以這個(gè)零件為基礎(chǔ)進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，則設(shè)計(jì)效率將大大提高[1]。

參數(shù)化設(shè)計(jì)是一種簡(jiǎn)單、高效的產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)格化、系列化的設(shè)計(jì)方法[2]。這種設(shè)計(jì)方法能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)模型中的定量信息變換成變量信息，即將定量信息變?yōu)榭烧{(diào)整的參數(shù)，通過賦予變量化參數(shù)不同的數(shù)值，而得到不同大小、形狀的零件模型?？梢?，參數(shù)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是尺寸驅(qū)動(dòng)的幾何模型。與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)不同，尺寸驅(qū)動(dòng)的幾何模型可以通過更改尺寸達(dá)到更改設(shè)計(jì)的目的[3]。設(shè)計(jì)人員在開始設(shè)計(jì)時(shí)只需關(guān)注設(shè)計(jì)圖形的主要特征，再用一些約束條件加以限制，最后通過給定精確值就可以得到精確的圖形。

1 參數(shù)化設(shè)計(jì)的基本原理

參數(shù)化設(shè)計(jì)的過程主要包含兩個(gè)部分：參數(shù)化三維模型的建立和參數(shù)化程序的設(shè)計(jì)。參數(shù)化設(shè)計(jì)的基本原理就是采用三維模型與程序相結(jié)合的方法，先利用交互方式創(chuàng)建三維模型，并在此基礎(chǔ)上，根據(jù)零件的設(shè)計(jì)要求，建立一組可以完全控制三維模型的設(shè)計(jì)參數(shù)，再利用程序進(jìn)行參數(shù)傳遞和模型驅(qū)動(dòng)[4-5]，其原理如圖1所示。

圖1 參數(shù)化設(shè)計(jì)原理

由圖1可知，零件三維模型的建立是實(shí)現(xiàn)二次開發(fā)的關(guān)鍵。在已創(chuàng)建的零件模型的基礎(chǔ)上，對(duì)該零件的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行編程，用參數(shù)化程序?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)參數(shù)的檢索、修改，最后根據(jù)新的參數(shù)值生成新模型。

2 Pro/Engineer(Pro/E)二次開發(fā)的過程

以在結(jié)構(gòu)和尺寸上都存在很多相同之處的專用計(jì)算機(jī)機(jī)箱典型零部件為例，說明基于Pro/E的二次開發(fā)工具Pro/Toolkit的參數(shù)化設(shè)計(jì)的過程。

2.1 建立幾何拓?fù)淠Ｐ?/p>

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，具有典型特征的零件樣板模型的建立是參數(shù)化設(shè)計(jì)的前提。利用Pro/E的參數(shù)化設(shè)計(jì)原理，建立專用計(jì)算機(jī)機(jī)箱典型零部件的模型。

2.2 定義變量參數(shù)，推導(dǎo)參數(shù)表達(dá)式

初步建立零件的幾何模型后，分析模型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及模型中需要控制的尺寸，然后確定需要進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)的尺寸，定義變量參數(shù)。模型中的各個(gè)尺寸參數(shù)間并不是孤立的，而是相互關(guān)聯(lián)的，有些尺寸參數(shù)隨著其他尺寸參數(shù)的變化而變化，即一個(gè)參數(shù)是另一個(gè)參數(shù)的函數(shù)。

2.3 編制Pro/Toolkit程序

通過設(shè)計(jì)Pro/Toolkit接口程序，將建立的零件幾何模型庫、完成的參數(shù)化設(shè)計(jì)內(nèi)容和交互界面連接起來，最終得到完整的設(shè)計(jì)系統(tǒng)。接口程序是以VC++6.0為編譯平臺(tái)，使用二次開發(fā)工具Pro/Toolkit來編寫，實(shí)現(xiàn)用戶程序和Pro/E的無縫連接[6]。通過設(shè)計(jì)的接口程序，能夠動(dòng)態(tài)地鏈接零件幾何模型庫，調(diào)用并修改模型，方便、快捷地更新零件模型，完成零件的參數(shù)化設(shè)計(jì)。

3 Pro/Toolkit用戶程序開發(fā)過程中的關(guān)鍵技術(shù)

開發(fā)“專用計(jì)算機(jī)機(jī)箱典型零部件庫”，需要編寫資源文件和注冊(cè)兩個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)。

3.1 編寫資源文件

資源文件包括信息資源文件、菜單資源文件、對(duì)話框資源文件、Pro/Toolkit C程序等。當(dāng)Pro/E處于工作狀態(tài)時(shí)，其信息欄窗口就會(huì)顯示出各種信息。信息文本文件就是Pro/Toolkit應(yīng)用程序的信息資源文件，用來定義Pro/Toolkit應(yīng)用程序的各種信息，此文件應(yīng)放在Pro/Toolkit應(yīng)用程序注冊(cè)文件中“text_dir”所指定的text目錄下；菜單資源文件用來創(chuàng)建用戶Pro/E菜單。專用計(jì)算機(jī)機(jī)箱典型零部件參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，主要通過建立用戶菜單欄的菜單來調(diào)用相應(yīng)的用戶對(duì)話框，從而在對(duì)話框中輸入?yún)?shù)之后實(shí)現(xiàn)零件模型的顯示與重生。經(jīng)過菜單資源文件和信息資源文件的建立，以及進(jìn)行程序編寫、鏈接和運(yùn)行，得到的部分用戶菜單如圖2所示。

圖2 用戶菜單

編寫對(duì)話框資源文件是實(shí)現(xiàn)Pro/Toolkit對(duì)話框編程的第一步[7]。編寫完成后，利用C++語言編寫程序，以實(shí)現(xiàn)調(diào)用、激活顯示和關(guān)閉對(duì)話框等功能。由于專用計(jì)算機(jī)機(jī)箱包含多個(gè)零部件，現(xiàn)以專用計(jì)算機(jī)機(jī)箱底板為例，說明其參數(shù)化設(shè)計(jì)的基本過程。

底板參數(shù)化設(shè)計(jì)用戶對(duì)話框的C程序如下：

void enginefunc1()

{ int status1；

ProMessageDisplay(UserMsg，"USER %0s"，

"User click piston")；

ProUIDialogCreate("diban"，"diban")；//將對(duì)話框diban的資源文件diban.res調(diào)入內(nèi)存

ProUIPushbuttonActivateActionSet("diban"，"Ok"，dibanOK，NULL)；

ProUIPushbuttonActivateActionSet("diban"，"Cancel"，UsrCancelAction，NULL)；

ProUIDialogActivate("diban"，&status1)；//顯示激活對(duì)話框

ProUIDialogDestroy("diban")；//釋放對(duì)話框內(nèi)存

}

圖3 底板參數(shù)化設(shè)計(jì)的用戶對(duì)話框

最終，生成的底板參數(shù)化設(shè)計(jì)的用戶對(duì)話框如圖3所示。3.2 注冊(cè)

注冊(cè)Pro/Toolkit應(yīng)用程序就是提供相關(guān)的信息給Pro/E系統(tǒng)[8]。要想完成信息的供給，必須建立一個(gè).dat文件，.dat文件建立后可以完成應(yīng)用程序的注冊(cè)。

文件形式如下：

Name //應(yīng)用程序名稱；

exec_file //生成可以執(zhí)行的文件或者生成動(dòng)態(tài)鏈接庫位置；

text_dir //窗口信息文件和菜單文件位置；

startup //工作模式開啟，動(dòng)態(tài)鏈接庫為dll，多進(jìn)程是Spawn；

allow_stop //允許用戶中斷應(yīng)用程序的執(zhí)行；

revision //所使用的Pro/Engineer的版本號(hào)；

end //結(jié)束。

完成注冊(cè)文件的編寫后，便可利用此注冊(cè)文件注冊(cè)Pro/Toolkit應(yīng)用程序。

如果注冊(cè)文件protk.dat在Pro/Engineer的啟動(dòng)目錄下，Pro/Engineer系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)會(huì)自動(dòng)讀取此注冊(cè)文件并運(yùn)行相應(yīng)的Pro/Toolkit應(yīng)用程序；如果注冊(cè)文件protk.dat不在Pro/Engineer的啟動(dòng)目錄下，則需要以手動(dòng)方式注冊(cè)：將Pro/Toolkit應(yīng)用程序以輔助應(yīng)用程序形式啟動(dòng)，打開Pro/Engineer后，選中“工具”中的“輔助應(yīng)用程序”，在彈出的注冊(cè)對(duì)話框中，找出編寫的注冊(cè)文件后進(jìn)行注冊(cè)。

4 專用計(jì)算機(jī)底板參數(shù)化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)

如前所述，建立底板零件模型，需設(shè)置參數(shù)化變量和關(guān)系式，編寫用戶資源文件和用戶程序，在進(jìn)行程序編譯、鏈接、注冊(cè)、運(yùn)行之后，就可以調(diào)用底板模型進(jìn)行參數(shù)傳遞和零件重生了。底板參數(shù)化尺寸的特征、名稱和參數(shù)化前后尺寸如表1所示。

表1 底板參數(shù)化表

參數(shù)化設(shè)計(jì)前后的底板零件模型分別如圖4所示。

由圖4可見，底板的長(zhǎng)度和厚度、插孔槽的數(shù)目以及切口的深度都發(fā)生了明顯的變化，達(dá)到了參數(shù)化設(shè)計(jì)的目的。

5 結(jié)論

基于三維設(shè)計(jì)軟件，并利用軟件的二次開發(fā)功能可以實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品零部件的參數(shù)化設(shè)計(jì)。本文通過專用計(jì)算機(jī)機(jī)箱零部件參數(shù)化設(shè)計(jì)的實(shí)例，闡述了在使用Pro/Toolkit進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)時(shí)的基本步驟和關(guān)鍵技術(shù)，并通過實(shí)例展現(xiàn)了Pro/Toolkit強(qiáng)大的開發(fā)功能和完備的開發(fā)工具。

(a)設(shè)計(jì)前 (b)設(shè)計(jì)后圖4 參數(shù)化設(shè)計(jì)前、后底板零件模型

[1] Parametric Technology Corporation. Pro/Toolkit user’s guide[M]. USA： PTC，2001：28-32.

[2] 王峰，俞新陸.產(chǎn)品級(jí)三維參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究與開發(fā)[J].計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)，2001，11(13)：1012-1018.

[3] 張鋒.基于Pro/E二次開發(fā)的機(jī)械產(chǎn)品的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2007(5)：38-39.

[4] 李世國(guó).三維模型的參數(shù)化設(shè)計(jì)策略及程序設(shè)計(jì)技術(shù)[J].機(jī)械，2000(6)：24-26.

[5] 唐良紅，孫立鐫，王樹勝.基于特征的參數(shù)化設(shè)計(jì)和實(shí)體模型編輯的研究[J].工程圖學(xué)學(xué)報(bào)，1999(2)：71-78.

[6] 胡赤兵，桑瑞鵬.利用Visual C++6.0編制串行通信程序的實(shí)現(xiàn)[J].電氣傳動(dòng)自動(dòng)化，2006(4)：48-50.

[7] 張紅旗，曹文鋼.開發(fā)Pro/E用戶化菜單的技術(shù)與實(shí)踐[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2001(2)：240-243.

[8] 何培英，李月琴.基于Pro/Toolkit的Pro/E二次開發(fā)及應(yīng)用[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2005(4)：35-37.

(責(zé)任編校：李秀榮)

On Parametric Design of Computer Chassis Components Based on Pro/Toolkit

LIU Xiao-wen

(Department of Electromechanical Engineering， Tangshan College， Tangshan 063000， China)

The author of this paper， who has conducted a parametric design of computer chassis components with Pro/Toolkit of Pro/E， describes the basic steps and key technologies involved， and demonstrate that the software development kit of three-dimensional design software can be employed for the parametric design of component parameters.

Pro/E； Pro/Toolkit； parametric design； computer chassis component

TH122；TP391

A

1672-349X(2015)06-0047-03

10.16160/j.cnki.tsxyxb.2015.06.018