基于Pro/E二次開發(fā)的剪板機快速設(shè)計系統(tǒng)

孫炎+仲梁維+劉營營

摘要：傳統(tǒng)的剪板機設(shè)計費時費力，無法適應(yīng)現(xiàn)代快速變化的競爭環(huán)境。以剪板機為例，結(jié)合傳統(tǒng)的參數(shù)化設(shè)計方法，構(gòu)建了基于Pro/E二次開發(fā)的剪板機快速設(shè)計系統(tǒng)。該快速設(shè)計系統(tǒng)以VB.NET為開發(fā)平臺，Pro/E軟件為開發(fā)對象，Microsoft Office Access為開發(fā)數(shù)據(jù)庫，并結(jié)合VB API函數(shù)實現(xiàn)了剪板機的快速設(shè)計與開發(fā)。經(jīng)實例驗證，該系統(tǒng)的使用可以極大地減少企業(yè)開發(fā)時間，提高產(chǎn)品設(shè)計效率。

關(guān)鍵詞：剪板機；二次開發(fā)；快速設(shè)計；參數(shù)化建模；VB.NET

中圖分類號：TP319

文獻標識碼：A

文章編號：16727800（2017）004013903

0引言

剪板機是一種用于切斷板材、型材或切割類似紙質(zhì)材料的典型機械設(shè)備，廣泛應(yīng)用于電機電器、儀器儀表、鍋爐壓力容器等輕工行業(yè)。近年來，由于中、小企業(yè)的蓬勃發(fā)展，對于剪板機的需求大增，品種規(guī)格也隨著用戶的要求各異而日漸增多。但大部分不同規(guī)格的剪板機設(shè)計都以同類機型為參照，只對部分結(jié)構(gòu)進行了少量修改，因而設(shè)計中大部分都具有重復(fù)性，很少有全新設(shè)計。為提高生產(chǎn)效率和設(shè)計水平，進行快速設(shè)計十分必要[1]。 快速設(shè)計是為了適應(yīng)快速變化的市場，將二次開發(fā)技術(shù)運用到剪板機產(chǎn)品設(shè)計中，以最大程度縮短產(chǎn)品設(shè)計周期，減少設(shè)計者的重復(fù)勞動，提升企業(yè)的生產(chǎn)力和競爭力，使企業(yè)適應(yīng)快速變化的現(xiàn)代市場。本文提出利用 VB.NET對 Pro/E進行二次開發(fā)的方法，通過建立參數(shù)化設(shè)計平臺，進而快速生成設(shè)計圖紙，成功實現(xiàn)了剪板機快速設(shè)計系統(tǒng)。

1系統(tǒng)總體設(shè)計方案

1.1快速設(shè)計系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

該剪板機快速設(shè)計系統(tǒng)主要包含3部分，即基于Pro/E的剪板機參數(shù)化基礎(chǔ)模型、可視化用戶系統(tǒng)以及相關(guān)的參數(shù)數(shù)據(jù)庫[2]。剪板機參數(shù)化基礎(chǔ)模型的建立在Pro/E中完成，建模過程中需要添加參數(shù)作為驅(qū)動模型的基礎(chǔ)，然后定義各特征之間的關(guān)系用于聯(lián)系參數(shù)，最終在裝配體的建模過程中，需要保證各組件之間的完全約束。參數(shù)化模型的建立與最終的產(chǎn)品完成度緊密相關(guān)，該部分是整個快速設(shè)計系統(tǒng)開發(fā)過程中最基礎(chǔ)的一部分?？梢暬脩粝到y(tǒng)包含前端用戶界面與后端程序，該部分連接模型與數(shù)據(jù)庫，同時也是人機交互的重要組成部分，是整個系統(tǒng)的核心。

產(chǎn)品設(shè)計相關(guān)知識包含在數(shù)據(jù)庫中，本系統(tǒng)使用Microsoft Office Access作為后端數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫包含設(shè)計參數(shù)庫與歷史資料庫，剪板機設(shè)計過程中需要用到關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)參數(shù)信息以及相關(guān)設(shè)計知識，將這些資料合理有序地存儲起來以更好地為設(shè)計者服務(wù)。以剪板機快速設(shè)計系統(tǒng)為例，設(shè)計參數(shù)庫包括剪板機前托料架長度、刀架位置等信息，歷史資料庫包括設(shè)計者、設(shè)計意圖、產(chǎn)品編號等信息。剪板機快速設(shè)計系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框架如圖1所示。

1.2快速設(shè)計系統(tǒng)工作流程

依據(jù)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框架，基于Pro/E二次開發(fā)的剪板機快速設(shè)計系統(tǒng)工作流程分為3個步驟[3]：首先用戶根據(jù)設(shè)計要求由可視化界面中輸入相應(yīng)參數(shù)，然后程序自動匹配參數(shù)數(shù)據(jù)庫檢測相似性，若匹配到重復(fù)設(shè)計，則彈出提示“是否打開歷史設(shè)計模型”。當需要打開歷史模型時，系統(tǒng)會從數(shù)據(jù)庫中自動調(diào)取三維模型圖與二維工程圖，從而避免重復(fù)設(shè)計，提高模型利用率；若無重復(fù)設(shè)計，系統(tǒng)則會自動驅(qū)動Pro/E生成新的產(chǎn)品模型圖與工程圖。在用戶得到新的產(chǎn)品設(shè)計圖紙時，經(jīng)過核對可根據(jù)需要進行重新設(shè)計或參數(shù)修改，直到完成最終的產(chǎn)品設(shè)計。系統(tǒng)的具體工作流程如圖2所示。

2剪板機快速設(shè)計系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)

2.1參數(shù)模型建立

基于Pro/E的二次開發(fā)需要通過程序驅(qū)動模型自動完成新產(chǎn)品設(shè)計，因此在前期三維基礎(chǔ)模型建立過程中，幾何關(guān)系定義尤為重要。在三維參數(shù)化建模過程中，可以將部分無法通過幾何約束表達的經(jīng)驗公式和設(shè)計準則推導出數(shù)學關(guān)系，然后通過Pro/E軟件中的關(guān)系定義，將某些尺寸的變動同基礎(chǔ)尺寸關(guān)聯(lián)起來，最終由VB.NET程序驅(qū)動某一基本參數(shù)自動改變關(guān)聯(lián)參數(shù)，完成復(fù)雜的建模過程[4]。在完成關(guān)系定義后，復(fù)雜三維模型的生成與修改則會變得簡單快捷，這種由一種參數(shù)控制多種參數(shù)變動的方法在整個系統(tǒng)的設(shè)計中十分關(guān)鍵。基于Pro/E二次開發(fā)的剪板機快速設(shè)計系統(tǒng)中機架部分關(guān)系與參數(shù)定義如圖3所示。

2.2快速設(shè)計系統(tǒng)前期搭建

在基于Pro/E二次開發(fā)的快速設(shè)計系統(tǒng)中，采用Microsoft Visual Studio 2008作為開發(fā)平臺，VB.NET作為開發(fā)語言，Pro/E WildFire 5.0 作為開發(fā)對象，Microsoft Office Access作為開發(fā)數(shù)據(jù)庫。該平臺可以運行于Windows7/8 系統(tǒng)平臺中。快速設(shè)計系統(tǒng)中Pro/E與VB.NET分屬不同平臺，因此首先需要連接兩大平臺。連接過程需要3個步驟：首先完成系統(tǒng)環(huán)境變量的設(shè)置，在Windows系統(tǒng)下，新建變量名為pro_comm_msg_exe，變量值指向pro_comm_msg_exe文件所在的完整路徑，該文件全路徑為：

[Proe_loadpoint]＼＼＼CommonFiles＼

其中Proe_loadpoint為Proe安裝路徑，Systemtype為Windows系統(tǒng)類型。當使用32位Windows系統(tǒng)時，Systemtype為i486_nt，否則為x86_win64。以64位Windows7系統(tǒng)為例，環(huán)境變量設(shè)置如圖4所示。

然后進行COM組件的注冊，利用Pro/E提供的COM組件注冊文件vb_api_register.bat，該文件路徑為[5-6]：

[Proe_loadpoint]＼＼bin＼＼vb_api_register.bat

最后在VB.NET中添加Proe VB API Type Library組件的引用，當添加這一COM組件后，只需要在程序中Import pfcls命名空間即可正常調(diào)用VB API函數(shù)。

2.3程序控制模型與數(shù)據(jù)庫連接

2.3.1程序控制模型 在VB.NET程序中，通過程序驅(qū)動模型的改變，在模型的處理過程中根據(jù)不同特征需要使用不同的處理類，每一個大類根據(jù)驅(qū)動參數(shù)的不同控制不同零件的變動或者裝配體的變化[7]。以上功能的主要代碼如下：（1）激活與驅(qū)動模型。

//激活窗口 Dim window1 As pfcls.IpfcWindow //定義變量 Dim session As pfcls.IpfcSession Dim Casync As New pfcls.CCpfcAsyncConnection AsyncConnection=Casync.Connect（DBNull.Value，DBNull.Value.DBNull.Value， DBNull.Value） Session = asyncConnection.Session Window1 = session.CurrentWindow //連接當前窗口 Window1.Activate（） //窗口激活 Window1.Repaint（） //窗口重建 //前托料架驅(qū)動參數(shù) 2 500KFY Model=asyncConnection.Session.getmodel（"2500KFY.asm"，EpfcModelType.EpfcMDL_ASSEMBLY） //獲取模型 Params = CType（model， IpfcParameterOwner）.ListParams（） //得到模型參數(shù) For i7 = 0 To params.Count - 1 //循環(huán)修改參數(shù) Param = params.Item（i7） Paramunit = param.Units Select Case param.Name …… End Select〖HT〗（2）保存、重建模型。

RegInstr = （New CCpfcRegenInstructions）.Create（True， True， Nothing） Model = asyncConnection.Session.CurrentModel Solid = CType（model， IpfcAssembly） Solid.Regenerate（regInstr） AsyncConnection.Session.GetModelWindow（solid）.Repaint（） Model.Save（）

2.3.2數(shù)據(jù)庫連接 通過VB.NET對Microsoft Office Access數(shù)據(jù)庫的連接是通過與ADO（Active Date Object，即ActiveX數(shù)據(jù)對象）、OLE-DB（Object Linking and Embedding-Datebase，即Active數(shù)據(jù)對象）技術(shù)相結(jié)合，它包含了外部程序?qū)?shù)據(jù)庫執(zhí)行訪問、查詢、更新等操作的類庫[8]。該功能的主要功能代碼如下：

//連接數(shù)據(jù)庫 Dim connstr As String="Provider=Microsoft.ACE.OLEDB.12.0；Data Sourc；DataSource=CASC.accdb " Dim conn As New OleDbConnection （connstr） Conn.Open（） Dim mycom As New OleDbCommand Dim AccStr As String = "SELECT * FROM *" Mycom = New OleDbCommand （AccStr，conn） cmd.ExecuteNcmd.ExecuteNonQuery （）//執(zhí)行操作 conn.Close （）//關(guān)閉數(shù)據(jù)庫連接

3應(yīng)用實例

剪板機快速設(shè)計系統(tǒng)界面主要由環(huán)境配置、工作參數(shù)等構(gòu)成。環(huán)境配置可以設(shè)置企業(yè)的個性化要求，如產(chǎn)品型號、設(shè)計人員等信息；剪板機作為大型復(fù)雜的機械設(shè)備，結(jié)〖LL〗構(gòu)參數(shù)數(shù)量很多，工作參數(shù)設(shè)計界面僅顯示關(guān)鍵參數(shù)內(nèi)容，其它參數(shù)由關(guān)鍵參數(shù)根據(jù)關(guān)系定義自動變化，在對需要修改的關(guān)鍵參數(shù)確認后，快速設(shè)計系統(tǒng)自動驅(qū)動各模塊完成零件、裝配體的生成與圖紙的驅(qū)動；最后系統(tǒng)自動將設(shè)計信息保存到數(shù)據(jù)庫中供下次使用[9]?？焖僭O(shè)計系統(tǒng)生成的剪板機最終模型如圖5所示。

4結(jié)語

本文將Pro/E 的二次開發(fā)應(yīng)用于剪板機的快速設(shè)計中，借助PTC Pro 提供的VB API函數(shù)接口和VB.NET完成快速設(shè)計系統(tǒng)的搭建。利用該系統(tǒng)可以幫助企業(yè)解決剪板機設(shè)計過程中工作量大、易于出錯的問題，提高了工作效率，從根本上提升了企業(yè)綜合競爭力。

參考文獻：[1]張明富，黃治中.國內(nèi)外折彎機、剪板機現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].鍛壓機械，1994（2）：5961.

[2]劉龍，朱林波.基于VB的Pro/E二次開發(fā)方法的再探討[J].金屬加工冷加工，2009（13）：6567.

[3]吳慶鳴，宗馳，張志強，等.基于公理化和知識的機械產(chǎn)品快速設(shè)計[J].武漢理工大學學報，2009（24）：6266，86.[4]黃愷，李雷，劉杰.Pro/E參數(shù)化設(shè)計高級應(yīng)用教程[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008.

[5]Parametric Technology Coporation. PTC Pro parametric 3.0 VB API user′s guide[M].USA：PTC，2010.

[6]劉慶立，曹巨江，姚素芬，等.利用Visual Basic對Pro/E進行二次開發(fā)的方法研究[J].機械傳動，2010，34（1）：4750.[7]鐘崴，童水光.鍋爐智能CAD的技術(shù)和方法研究[J].浙江大學學報：工學版，2006，40（4）：572576.

[8]王建正.基于產(chǎn)品平臺的快速設(shè)計集成系統(tǒng)研究與開發(fā)[D].北京：機械科學研究總院，2008.

[9]甘淑娟.基于VB.NET與Access的題庫管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].軟件導刊，2013，12（7）：117119.

（責任編輯：黃?。?