1 引言

　　傳統(tǒng)的藥筒設(shè)計(jì)是一個(gè)相當(dāng)煩瑣的過(guò)程，設(shè)計(jì)人員被動(dòng)地往返于公式和手冊(cè)之間，借助計(jì)算器一點(diǎn)一點(diǎn)地計(jì)算。這當(dāng)中有任何失誤都必須從頭再來(lái)，即使計(jì)算過(guò)程中沒(méi)有任何失誤，當(dāng)計(jì)算結(jié)果不合適時(shí)，一切也必須從頭再來(lái)。一個(gè)熟練的設(shè)計(jì)人員，在藥筒設(shè)計(jì)過(guò)程中，簡(jiǎn)單的計(jì)算一遍就需要一個(gè)星期以上時(shí)間。如何使這一設(shè)計(jì)過(guò)程變的簡(jiǎn)單、直觀，對(duì)設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)十分迫切。針對(duì)這一問(wèn)題，本文給出了基于Pro/ENGINEER快速建模并結(jié)合炮用發(fā)射藥筒理論設(shè)計(jì)的約束條件，給出了快速設(shè)計(jì)的方法及實(shí)例。

　　2 炮用發(fā)射藥筒結(jié)構(gòu)分析及建模的約束方程

　　藥筒的設(shè)計(jì)與火炮、彈丸及裝藥設(shè)計(jì)密切相關(guān)。本文以配制式火炮為例。藥筒的設(shè)計(jì)主要受藥室形狀及彈丸結(jié)構(gòu)限制[1]。

圖 1 火炮藥室結(jié)構(gòu)示意圖

　　主要結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算公式如下：

　　f1 : Dk=Dd-2U0k f2 : Lk=(0.20 ～ 0.30)d f3 : d k=Dk-2tk

　　f4 : Dy=Dj f7 : Dj=Da-2U0j f8 : Ly=La

　　f9 : td=(0.06 ～ 0.15)Dj f10 : ty=Sp-x0

　　式中：

　　Dk—筒口部外徑; U0k—口部初始間隙;

　　dk—口部?jī)?nèi)徑; la —接際部初始間隙;

　　Dj—接際部直徑; Lk—口部長(zhǎng)度

　　U0j—接際部初始間隙; Ly—筒體外部長(zhǎng)度

　　td—底部厚度; ty.—底緣厚度;

　　Sp—炮栓鏡面至藥室尾端面距離; x0—藥筒地平面與栓體鏡面的初始間隙;

　　這些方程中共有12個(gè)已知參數(shù)(Dd、U0k、d、Dj、U0x、lb、la、Da 、U0j 、La、Sp、x0)和8個(gè)未知參數(shù)(Dk、dk、Dy、Dj、Ly、td、ty、Lk)，已知參數(shù)由設(shè)計(jì)者給定。當(dāng)改變了已知參數(shù)時(shí)未知參數(shù)也隨之改變。

　　可以通過(guò)約束圖利用圖解法解出未知變量[2]。藥筒的結(jié)構(gòu)尺寸示意圖如圖3所示。

圖2 方程約束網(wǎng)絡(luò)圖

圖3 藥筒的結(jié)構(gòu)尺寸示意圖

　　3 快速建模實(shí)現(xiàn)方法

　　快速建模就是通過(guò)輸入?yún)?shù)，由Pro/ENGINEER系統(tǒng)快速產(chǎn)生模型的過(guò)程，模型的相關(guān)屬性也可自動(dòng)給出。Pro/ENGINEER提供了強(qiáng)大的用戶二次開發(fā)程序包Pro/Toolkit，通過(guò)它可以直接對(duì)Pro/ENGINEER的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作。本文即以Pro/Toolkit為開發(fā)工具，實(shí)現(xiàn)了藥筒的快速設(shè)計(jì)與建模。Pro/ENGINEER的快速建模二次開發(fā)包括以下幾部分[3]。

　　3.1 用戶接口

　　用戶接口是人機(jī)交互的界面，它包括菜單及菜單文件兩部分。菜單文件擴(kuò)展名為*.mnu或*.aux。*.mnu菜單完全獨(dú)立于已有菜單，*.aux則附加于已有菜單。菜單文件有固定格式，每組數(shù)據(jù)分三行，每一個(gè)菜單按鈕對(duì)應(yīng)一組數(shù)據(jù)。菜單文件為純文本文件。

　　3.2 信息文件

　　信息文件包括了類型無(wú)關(guān)菜單以及數(shù)據(jù)輸入提示等所有文本信息，它和菜單文件一樣，也是使用表單的形式，每四行為一組。使用表結(jié)構(gòu)的好處是當(dāng)需要改動(dòng)程序顯示時(shí)，可以只改動(dòng)信息文件，而不必改動(dòng)原程序。

　　3.3 程序接口

　　在Pro/Toolkit中，其函數(shù)結(jié)構(gòu)一般如下：

　　User_Appone() { } 用戶功能函數(shù)

　　User_Apptwo() { }

　　......

　　User_initialize() { ...... } 程序入口

　　User_terminate() { ...... } 程序出口

　　其中，入口函數(shù)和出口函數(shù)是必須的，其他函數(shù)則是用戶定義函數(shù)，用以實(shí)現(xiàn)一定的功能。

　　3.4 注冊(cè)文件

　　注冊(cè)文件用以指明程序運(yùn)行模式、資源位置以及程序運(yùn)行版本等。其中，運(yùn)行方式包括多線程和動(dòng)態(tài)連接庫(kù)兩種。第一種方法的好處是調(diào)試比較容易。第二種方法的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行速度較快，生成的文件比較小。

　　3.5 編譯平臺(tái)

　　程序的編譯需要第三方編譯平臺(tái)，如TC、Mircosoft C等。選用了Mircosoft公司的Visual C 6.0作為編譯平臺(tái)。利用Visual C 6.0的強(qiáng)大功能使得數(shù)據(jù)管理方便，調(diào)試輕松直觀[4]。

　　4 藥筒的快速建模

　　(1)在參數(shù)輸入方面，使用了菜單結(jié)合對(duì)話框的方式，參數(shù)輸入方便直觀。菜單結(jié)構(gòu)如圖4所示。Yaotong Design是在Pro/ENGINEER的Part菜單上添加的系統(tǒng)菜單，這樣既可以實(shí)現(xiàn)用戶特定功能，又可以利用Pro/ENGINEER平臺(tái)的強(qiáng)大功能，方便用戶設(shè)計(jì)。在模型的實(shí)現(xiàn)方面，采用了基于UDF的二次開發(fā)技術(shù)，可以顯著地降低開發(fā)的工作量，提高開發(fā)靈活性。

圖4 藥筒設(shè)計(jì)菜單系統(tǒng)

　　(2)模型的接口程序和實(shí)現(xiàn)程序。以下為藥筒快速建模程序入口和出口，它注冊(cè)了菜單文件以及響應(yīng)函數(shù)。

　　user_initialize()

　　{ int menu_id ，err;

　　ProMenuFileRegister("PART"，"part. mnu"，&menu_id);

　　ProMenuAuxfileRegister("PART"，"part.aux"，&menu_id);

　　err=ProMenubuttonActionSet("part"，"_YaotongDesign"，(ProMenubuttonAction)UserYaotongSystem，NULL，0);

　　return(0); }

　　void user_terminate(){} ;

　　以下為藥筒建模實(shí)現(xiàn)程序，它定義了UDF文件及驅(qū)動(dòng)參數(shù)等。

　　UserYaotongCreate(){ ......

　　ProStringToWstring(data.name，"yaotongudf.gph"); 指定UDF文件

　　data.n_var_dims=15;

　　data.var_dims=(Pro_udf_var_dim*)calloc(15，sizeof(Pro_udf_var_dim));

　　ProStringToWstring(data.var_dims[0].name，"YTJ_zg"); 變量賦值

　　data.var_dims[0].type=PROUDFVAR_DIM;

　　data.var_dims[0].value=_YTJ_zg;

　　......

　　data.n_references=0; 指定參考基準(zhǔn)

　　data.dependency=PROUDFDEP_INDEPENDENT; 指定模型獨(dú)立性

　　prodb_create_group(p_model，&data，NULL，NULL，0); 創(chuàng)建模型

　　ProWindowRepaint(PRO_VALUE_UNUSED); 顯示模型

　　free(data.var_dims);

　　return(0); }

　　通過(guò)以上方法產(chǎn)生的模型如圖5所示。

圖5 藥筒實(shí)體模型

圖6 藥筒幾何參數(shù)輸入界面

　　在藥筒模型生成以后，可以通過(guò)以下兩種方法修改編輯藥筒的尺寸：(1)可以直接用鼠標(biāo)雙擊需要修改的特征，選中需要修改的尺寸即可進(jìn)行交互式尺寸修改和編輯。修改后的效果可以迅速?gòu)哪Ｐ蜕戏从吵鰜?lái)。(2)通過(guò)幾何參數(shù)輸入對(duì)話框輸入要修改結(jié)構(gòu)的尺寸數(shù)值來(lái)完成對(duì)尺寸的修改。參數(shù)輸入對(duì)話框如圖6所示，直接輸入需要修改參數(shù)的新數(shù)值即可。

　　5 結(jié)束語(yǔ)

　　利用快速建模技術(shù)，可以大幅度提高設(shè)計(jì)效率，減輕設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，可使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)變的直觀、輕松，可在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初期易于發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷。產(chǎn)品可以方便地通過(guò)PDM系統(tǒng)進(jìn)行管理。