基于Pro/E二次開發(fā)的自動(dòng)裝配技術(shù)

杭祖權(quán)（北京航天光華電子技術(shù)有限公司，北京　100854)

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基于Pro/E二次開發(fā)的自動(dòng)裝配技術(shù)

杭祖權(quán)
（北京航天光華電子技術(shù)有限公司，北京100854)

摘要對(duì)于企業(yè)的系列化產(chǎn)品來說，數(shù)量龐大的模型裝配工作是一個(gè)重復(fù)而煩瑣的過程。以Pro/E二次開發(fā)工具包Pro/Toolkit為基礎(chǔ)，采用C語言編程，介紹了兩種常用的裝配約束的二次開發(fā)過程，從而實(shí)現(xiàn)了模型的自動(dòng)裝配，提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率。

關(guān)鍵詞Pro/E，Pro/Toolkit，二次開發(fā)，自動(dòng)裝配

引言

Pro/E是當(dāng)前航天、航空、工程機(jī)械等領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的CAD/CAE/CAM一體化軟件之一，Pro/Toolkit是Pro/E自帶的二次開發(fā)工具包。企業(yè)可以根據(jù)自己的產(chǎn)品特點(diǎn)，采用Pro/Toolkit編寫C或C++語言程序代碼，通過軟件開發(fā)平臺(tái)，將生成的應(yīng)用程序無縫集成到Pro/E中，擴(kuò)展其功能。

由于企業(yè)系列化產(chǎn)品的零件模型數(shù)量龐大，裝配過程重復(fù)且煩瑣，裝配中多為“對(duì)齊”和“插入”兩種裝配約束，可以通過Pro/E二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)零件模型的自動(dòng)裝配。本文介紹了“對(duì)齊”和“插入”等兩種常用的裝配約束的二次開發(fā)過程，按照其實(shí)際裝配的約束思想，以Pro/Toolkit函數(shù)庫(kù)為基礎(chǔ)，編寫C語言程序代碼，采用VS2008進(jìn)行編譯和連接，創(chuàng)建了可以在Pro/E中運(yùn)行的動(dòng)態(tài)連接庫(kù)（DLL文件），以實(shí)現(xiàn)零件模型的自動(dòng)裝配。

1　常用裝配約束及其二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)

1.1常用約束類型及完全約束集

在Pro/E零件模型裝配中，通常以用戶定義的一組約束集來表示兩個(gè)零件的相互約束關(guān)系，Pro/E中提供的約束有“配對(duì)”、“對(duì)齊”、“插入”、“坐標(biāo)系”、“相切”等約束類型，其中“對(duì)齊”和“插入”在企業(yè)的系列化產(chǎn)品模型裝配中最為常用，可組合成兩種常用的完全約束集，一種為三對(duì)面分別對(duì)齊的完全約束集，另一種為一對(duì)面對(duì)齊與軸孔插入結(jié)合的完全約束集。

三對(duì)面分別對(duì)齊的完全約束集是指在兩個(gè)裝配零部件模型中分別定義三個(gè)相互垂直的面，并將對(duì)應(yīng)的兩個(gè)面以對(duì)齊的方式進(jìn)行約束，形成包含三個(gè)“對(duì)齊”約束的一組完全約束集，如圖1(a)所示的平面“D_TOP_A1”、“D_ FRONT_A1”、“D_RIGHT1_A1”，圖1(b)所示的平面“A1_TOP_B1”、“A1_FRONT_B1”、“A1_RIGHT1_ B1”。在零件數(shù)量龐大的產(chǎn)品中，按照習(xí)慣更改平面名稱能夠提高工作效率并減少裝配中的錯(cuò)誤。

圖1　定義相互配合的零件的三對(duì)對(duì)應(yīng)平面

一對(duì)面對(duì)齊與軸孔插入結(jié)合的完全約束集是指兩個(gè)裝配零部件分別定義相互垂直的平面和圓孔(或中心軸)，將對(duì)應(yīng)的平面“對(duì)齊”約束，對(duì)應(yīng)的軸孔曲面“插入”約束，形成一組完全約束集，如圖2(a)所示的面板平面“PLATENESURFALIGN”和圓周曲面“LEDINSERT”，圖2(b)所示的發(fā)光二極管平面“SURFALIGN”和圓周曲面“SURFINSERT”，曲面定義方法為對(duì)模型屬性中的名稱項(xiàng)進(jìn)行修改和添加。

圖2　定義相互配合的零件的對(duì)齊平面和插入曲面

1.2自動(dòng)裝配的實(shí)現(xiàn)

自動(dòng)裝配程序?qū)崿F(xiàn)的步驟及其所應(yīng)用的主要Pro/ Toolkit函數(shù)有：

（1）將零件添加到組件的初始位置，對(duì)應(yīng)函數(shù)ProAsmcompAssemble(ProAssembly owner_assembly，ProSolid component_model，ProMatrix init_pos,ProAsmcomp* feature)，其中init_pos為4×4單位矩陣，表示元件的初始裝配位置；

（2）初始化約束數(shù)組，對(duì)應(yīng)函數(shù)ProArrayAlloc(int n_ objs,int obj_size,int reallocation_size,ProArray* p_array)；

（3）得到組件基準(zhǔn)或組件中用于定位的元件基準(zhǔn)，以及裝配元件的基準(zhǔn)，對(duì)應(yīng)函數(shù)ProModelitemByNameInit(ProMdl mdl,ProType type,ProName name,ProModelitem* p_item)；

（4）初始化組件的路徑或組件中用于定位的元件的路徑，對(duì)應(yīng)函數(shù)ProAsmcomppathInit(ProSolid p_ solid_handle,ProIdTable memb_id_tab,int table_size,ProAsmcomppath* p_handle)。其中，memb_id_tab表示組件中用于定位的元件的內(nèi)部特征ID，指向某個(gè)特定的零件，該值可通過查看組件中特定元件的特征信息，如該零件為第一個(gè)裝入的元件組件，該值取-1；table_size表示該零件裝入到組件中的層數(shù)，具體用法如圖3所示。

（5）具體化組件和元件基準(zhǔn)，對(duì)應(yīng)函數(shù)ProSelection Alloc(ProAsmcomppath* p_cmp_path,ProModelitem* p_mdl_ itm,ProSelection* p_selection)；

（6）分配約束空間，以及對(duì)裝配約束進(jìn)行賦值，分配約束空間函數(shù)為ProAsmcompconstraintAlloc()，設(shè)置元件裝配類型函數(shù)為ProAsmcompconstraintTypeSet()，平面“對(duì)齊”約束的值為PRO_ASM_ALIGN，“插入”約束的值為PRO_ASM_INSERT，設(shè)置組件平面約束方向的函數(shù)為Pro AsmcompconstraintAsmreferenceSet()，設(shè)置裝配元件平面約束方向的函數(shù)為ProAsmcompconstraintCompreferenceSet()；

圖3　元件路徑圖及其說明

（7）將一對(duì)約束添加到約束數(shù)組中，對(duì)應(yīng)函數(shù)ProArrayObjectAdd(ProArray* p_array,int index，int n_ objects，void* p_object)；

（8）重復(fù)步驟（4）～（7），添加其它約束。如果為三對(duì)面分別“對(duì)齊”約束，將另外兩對(duì)平面約束添加到約束數(shù)組中，可以直接采用if循環(huán)函數(shù)實(shí)現(xiàn)；如果為面面“對(duì)齊”與軸孔“插入”結(jié)合約束，可以采用switch語句分別添加平面“對(duì)齊”約束和軸孔“插入”約束。

（9）將約束數(shù)組添加到組件中，使相互裝配的兩個(gè)零件按所定義的約束數(shù)組重新定位，對(duì)應(yīng)函數(shù)Pro AsmcompConstraintsSet(ProAsmcomppath* component_ path,ProAsmcomp* component,ProAsmcompconstraint* p_ constraints)。

2　實(shí)例檢驗(yàn)

結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)的研究，根據(jù)自動(dòng)裝配實(shí)現(xiàn)步驟和Pro/ Toolkit函數(shù)，完成了兩個(gè)應(yīng)用程序，運(yùn)行后分別完成指定的零件三對(duì)平面“對(duì)齊”約束的自動(dòng)裝配，如圖4所示，以及面板與發(fā)光二極管對(duì)應(yīng)平面“對(duì)齊”和圓周面“插入”約束的自動(dòng)裝配，如圖5所示。

在此基礎(chǔ)上，采用該方法可解決典型轉(zhuǎn)接板類的快速設(shè)計(jì)問題。

圖4　三對(duì)平面對(duì)齊約束程序運(yùn)行實(shí)例

圖5　對(duì)齊和插入結(jié)合約束程序運(yùn)行實(shí)例

3　結(jié)束語

本文基于Pro/E軟件自帶的二次開發(fā)工具包Pro/ Toolkit，實(shí)現(xiàn)了零件之間的三對(duì)平面“對(duì)齊”約束集自動(dòng)裝配，以及面面“對(duì)齊”與軸孔“插入”結(jié)合約束集自動(dòng)裝配，介紹了自動(dòng)裝配應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)的步驟，以及主要應(yīng)用的Pro/Toolkit函數(shù)，最后采用軟件開發(fā)平臺(tái)VS2008進(jìn)行編譯和連接，將自動(dòng)裝配程序集成到Pro/E軟件中，并使用實(shí)例檢驗(yàn)了程序。對(duì)于企業(yè)數(shù)量龐大的系列化產(chǎn)品，采用自動(dòng)裝配能夠大幅提高產(chǎn)品模型的裝配效率。

參考文獻(xiàn)

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文章編號(hào)：1009-8119（2016）02（1）-0057-02