基于UG的秸稈壓塊機(jī)零部件參數(shù)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

郭微

（安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系，安徽 合肥 231603）

農(nóng)林生物質(zhì)能源具有很高的開發(fā)潛力，是未來能源利用的重要途徑［1］。壓塊機(jī)是農(nóng)作物秸稈固化成型的一個(gè)主要技術(shù)裝備。由于壓塊機(jī)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能參數(shù)較多，設(shè)計(jì)、繪圖工作量較大，而無法滿足個(gè)性化設(shè)計(jì)的需求。因此壓塊機(jī)生產(chǎn)企業(yè)對其產(chǎn)品進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)就顯得十分重要［2－3］。

目前國內(nèi)外關(guān)于對壓塊機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計(jì)的研究報(bào)道尚少。本研究基于UG NX6.0及VC＋＋軟件對壓塊機(jī)各零部件進(jìn)行了參數(shù)化設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)集造型、設(shè)計(jì)計(jì)算、裝配為一體，在給定設(shè)計(jì)參數(shù)后，能自動(dòng)完成壓塊機(jī)的設(shè)計(jì)。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 UG二次開發(fā)的具體步驟

UG軟件中的OPEN／API模塊可以對模型進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，即在建立模板圖形文件的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改，從而得到新的模型；OPEN／GRIP模塊再通過調(diào)用相關(guān)函數(shù)進(jìn)行模型圖的生成。本研究中的壓塊機(jī)參數(shù)化系統(tǒng)將這2種方法有機(jī)結(jié)合起來進(jìn)行開發(fā)，即通過函數(shù)編寫的方式對不能全部參數(shù)化的部件實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)，再利用模版文件方式對可以實(shí)現(xiàn)全部參數(shù)化的零部件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)［4－7］。

在UG環(huán)境下進(jìn)行二次開發(fā)的具體步驟如下:（1）設(shè)置工作目錄。在計(jì)算機(jī)硬盤中建立工作文件夾，如D:＼user，再在user目錄下分別建立application、startup和ug＿part用于儲(chǔ)存開發(fā)設(shè)計(jì)過程中所形成的文件。（2）設(shè)置計(jì)算機(jī)的環(huán)境變量。如:UGII＿USER＿DIR＝D:＼user。 （3）繪制參數(shù)化圖形。（4）編寫自定義菜單。（5）設(shè)計(jì)零件參數(shù)化對話框。（6）運(yùn)用VC＋＋軟件編寫程序，生成參數(shù)化過程中所需的動(dòng)態(tài)鏈接庫文件。

1.2 壓塊機(jī)參數(shù)化系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

根據(jù)實(shí)際需求將開發(fā)的壓塊機(jī)造型系統(tǒng)劃分為功能嵌入、設(shè)計(jì)計(jì)算、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和三維建模4個(gè)模塊［8－11］。系統(tǒng)的流程為:通過內(nèi)嵌方式在UG6.0中加載壓塊機(jī)三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)，當(dāng)用戶點(diǎn)擊二次開發(fā)的菜單項(xiàng)時(shí)，進(jìn)入相應(yīng)的零部件設(shè)計(jì)模塊，在計(jì)算時(shí)由程序自動(dòng)根據(jù)用戶輸入的初始條件，進(jìn)行壓塊機(jī)的設(shè)計(jì)，根據(jù)計(jì)算結(jié)果提供零部件建模尺寸參數(shù)，建模模塊接收到參數(shù)信息后，自動(dòng)繪制各零部件的三維模型，進(jìn)而用于裝配設(shè)計(jì) （圖1）。

2 秸稈壓塊機(jī)參數(shù)化關(guān)鍵技術(shù)

秸稈壓塊機(jī)主要包括動(dòng)力總成、機(jī)體總成和物料運(yùn)輸總成3大總成部件 （圖2）。

由于零部件較多，所以本研究重點(diǎn)以壓塊機(jī)的物料罩為例，進(jìn)行參數(shù)化造型的具體說明，其他部件就不再一一贅述。

2.1 物料罩參數(shù)化設(shè)計(jì)

零件圖形的參數(shù)化設(shè)計(jì)的難點(diǎn)主要是尋找尺寸的關(guān)聯(lián)性，參數(shù)化設(shè)計(jì)首先根據(jù)所繪圖形的基本特征，找出主要設(shè)計(jì)尺寸，通過設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。

通過分析后得出物料罩的設(shè)計(jì)參數(shù)，并在UG中建立公式 （圖3）。

2.2 對話框的創(chuàng)建

啟動(dòng)UG，打開用戶界面編輯器，根據(jù)參數(shù)化中分析的參數(shù)情況，進(jìn)行對話框的創(chuàng)建 （圖4）。

圖1 壓塊機(jī)參數(shù)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖2 壓塊機(jī)零部件

圖3 物料罩主要參數(shù)界面

圖4 物料罩參數(shù)化設(shè)計(jì)界面

2.3 編輯UG自定義MENU菜單

以記事本形式輸寫UG自定義菜單，如下所示［4］:

最終編輯形成的自定義菜單如圖5所示。

2.4 UG／OPEN API編程

2.4.1 VC編程

（1）進(jìn)入 VC＋＋6.0創(chuàng)建 Project:File→New→Project。選UG／OPEN Wizard創(chuàng)建名為wuliaozhao的Workspace；

（2）配置程序頭文件dt.h及庫文件dt.lib的目錄路徑:在project settings對話框中的link項(xiàng)中輸出路徑設(shè)置為D:＼yakuaiji＼wuliaozhao.dll；

（3）配置Project:project→settings→Debug， “Gategory”欄是 General，在“Exeutable for debug session:”欄輸入C:＼UGNX6.0＼UGII＼Ugraf.exe；

（4）在Project中添加模板文件wuliaozhao＿template.cpp；

（5）修改模板文件wuliaozhao.cpp；

（6）生成wuliaozhao.dll文件。

2.4.2 用戶入口函數(shù)

（1）通過menu調(diào)用dlg文件［5］

圖5 UG中壓塊機(jī)自定義菜單

2.4.3 編寫關(guān)鍵函數(shù)

物料罩對話框的參數(shù)化設(shè)計(jì)主要涉及4個(gè)回調(diào)函數(shù)，依次為:

2.4.4 開發(fā)效果

啟動(dòng)UG，單擊 “壓塊機(jī)零件”→ “物料罩”，啟動(dòng)對話框，例如修改圖4中部分參數(shù)，修改物料罩參數(shù)L1＝465、H1＝150（L1為物料罩底圓直徑，H1為其底圓深度），點(diǎn)擊界面 “確定”按鈕，圖形重構(gòu)，結(jié)果如圖6所示。

2.5 其他零件的參數(shù)化設(shè)計(jì)

物料罩中還包含螺栓、螺母等標(biāo)準(zhǔn)件，可以直接使用UG建立的標(biāo)準(zhǔn)件庫進(jìn)行調(diào)用，其他零部件可以根據(jù)設(shè)計(jì)需要改變主要參數(shù)或獲得模型，如圖7、圖8所示。

2.6 壓塊機(jī)總成的自動(dòng)裝配

在完成壓塊機(jī)零部件的參數(shù)化設(shè)計(jì)之后，在UG環(huán)境中進(jìn)行總成件的裝配，如圖9所示。

圖6 重構(gòu)后的物料罩模型

圖7 壓塊機(jī)主軸

圖8 偏心軸

圖9 壓塊機(jī)總裝配圖

3 小結(jié)

本研究所開發(fā)的系統(tǒng)是壓塊機(jī)零部件參數(shù)化的主要組成部分，它具有以下特點(diǎn):（1）能夠快速地建立企業(yè)所需的壓塊機(jī)零部件三維模型，極大地縮短了企業(yè)產(chǎn)品的研發(fā)周期，符合市場競爭的需要；（2）面向后期裝配，能夠提供相關(guān)的零部件，適應(yīng)裝配設(shè)計(jì)的需求。

［1］霍麗麗，田宜水，孟海波，等.模輥式生物質(zhì)顆粒燃料成型機(jī)性能試驗(yàn) ［J］.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2010，41（12）:121－125.

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［3］霍麗麗，孟海波，田宜水，等.粉碎秸稈類生物質(zhì)原料物理特性試驗(yàn) ［J］農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2012，28（17）:189－194.

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