基于Pro/E二次开发的液压推杆参数化设计

　　0　引言

　　煤矿采煤工作面主要设备之一的液压支架,以高压液体为动力,由顶梁、插板、尾梁、推杆、底座、前伸梁以及立柱、插板油缸等金属构件和若干液压元件组成。这 些零部件大致分为两类:一类是组装件,要先设计各零件,然后再按照装配关系定义约束或连接关系进行组装;另一类是组焊件,各部分之间焊接而成,无相对位置 移动。伴随着CAD/CAM/CAE技术的广泛应用,液压支架的设计大部分通过计算机完成,先根据煤矿的地质环境确定液压支架的工作阻力,然后根据工作阻 力在三维CAD软件中修改已经成型的液压支架的参数,实现快速参数化设计。

　　在液压支架装置设计中,推杆类组焊件零件的重复率相当高,且目前已经基本做到了产品定型,成为一种系列化、规格化的产品,其外形尺寸和结构形式基本一致, 不会有太大的变化,所以在产品的设计和开发中,建立相应的标准件和通用件库,实现液压推杆参数化设计就显得尤为重要。

　　1　参数化设计

　　参数化设计(Parametric Design)是一种使用重要的几何参数快速构造和修改几何模型的造型方法。产品开发时,零件模型建立的速度决定着整个产品的开发效率。开发初期,零件形 状和尺寸有一定的模糊性,只有在装配检验、性能分析和数控加工编程之后才能确定。参数化设计方法就是将模型中的定量变量化,通过对变量化参数赋值,改变零 件模型大小和形状。基于三维CAD软件的参数化设计,其实质就是在不同的几何元素或特征之间建立各种尺寸关联或几何约束关系,更好地表达设计意图,对模型 的修改更加柔性化。参数化设计的基本流程见图1。

　　本文对液压推杆进行结构分析后,根据如图2所示的二维图形尺寸,在Pro/E中完成了推杆的三维建模。通过尺寸驱动实现了模型的尺寸参数相互关联,利用VC++6.0和Pro/Toolkit进行二次开发,实现了液压推杆的快速参数化设计。

　　2　液压推杆参数化设计二次开发

　　Pro/E是一种典型的特征造型和参数建模CAD/CAE/CAM软件,提供了多种二次开发工具,常用的有:族表(Family Table)、用户定义特征(UDF)、Pro/Program、J-link、Pro/Toolkit。Pro/Toolkit是Pro/E软件自带的 基于C语言编程的用户化工具箱,它提供给用户一系列应用程序接口( ApplicationProgramming Interface,API)。用户可以利用这些接口调用大量底层C语言函数来直接访问Pro/E的数据库及内部应用程序,进行二次开发,扩展修改一些功 能,实现无缝集成。Pro/Toolkit使用面向对象的风格,能借助第三方编译环境进行调试。在VC++6.0的开发环境中,设计一个友好的用户界面, 实现设计参数的选择或者输入,并建立数据管理库,然后调用作为图形浏览工具的Pro/E,在Pro/E中执行Pro/Toolkit应用程序,实现液压推 杆的参数化建模。Pro/Toolkit的典型开发结构如图3所示。