基于Pro/ENGINEER的炮用發(fā)射藥筒的快速設(shè)計

sunshine1026

1 引言
0 x/ {0 g4 s, {9 N    傳統(tǒng)的藥筒設(shè)計是一個相當(dāng)煩瑣的過程,，設(shè)計人員被動地往返于公式和手冊之間,，借助計算器一點一點地計算,。這當(dāng)中有任何失誤都必須從頭再來，即使計算過程中沒有任何失誤,，當(dāng)計算結(jié)果不合適時,，一切也必須從頭再來。一個熟練的設(shè)計人員,，在藥筒設(shè)計過程中,，簡單的計算一遍就需要一個星期以上時間。如何使這一設(shè)計過程變的簡單,、直觀,，對設(shè)計人員來說十分迫切。針對這一問題,，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)計的約束條件,，給出了快速設(shè)計的方法及實例。
2 炮用發(fā)射藥筒結(jié)構(gòu)分析及建模的約束方程
% A$ Z' \8 u4 W# }& f5 M0 m9 w
    藥筒的設(shè)計與火炮,、彈丸及裝藥設(shè)計密切相關(guān),。本文以配制式火炮為例。藥筒的設(shè)計主要受藥室形狀及彈丸結(jié)構(gòu)限制[1],。
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             圖 1 火炮藥室結(jié)構(gòu)示意圖              

主要結(jié)構(gòu)尺寸計算公式如下：
f1 :  Dk=Dd-2U0k     f2 :  Lk=(0.20 ～ 0.30)d     f3 :  d k=Dk-2tk
/ w, u9 z* f& j- Z# [f4 :  Dy=Dj          f7 :  Dj=Da-2U0j            f8 :  Ly=La
' J' C( R; y  of9 :  td=(0.06 ～ 0.15)Dj                         f10 : ty=Sp-x0
式中：
  z& G& S0 b) W' y, I+ ?* mDk—筒口部外徑,；                   U0k—口部初始間隙；
dk—口部內(nèi)徑,；            la —接際部初始間隙;            
* U/ O7 U; q/ d* h% RDj—接際部直徑,；                   Lk—口部長度
U0j—接際部初始間隙；              Ly—筒體外部長度
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,；
# s9 u1 [. T' b8 r' m    這些方程中共有12個已知參數(shù)（Dd,、U0k、d,、Dj,、U0x、lb,、la,、Da ,、U0j  ,、La、Sp,、x0）和8個未知參數(shù)（Dk,、dk,、Dy、Dj,、Ly,、td、ty,、Lk）,，已知參數(shù)由設(shè)計者給定。當(dāng)改變了已知參數(shù)時未知參數(shù)也隨之改變,。                     
) \1 l. F; |4 L, l+ \! A    可以通過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。
0 N. B- W" `* ^" f" n! i# L. t( y' L8 M

. I, ~# Z4 j9 m5 b: T& _1 X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 快速建模實現(xiàn)方法
, q0 V( r, h! k8 b, O# \% _    快速建模就是通過輸入?yún)��?shù),，由Pro/ENGINEER系統(tǒng)快速產(chǎn)生模型的過程,，模型的相關(guān)屬性也可自動給出。Pro/ENGINEER提供了強大的用戶二次開發(fā)程序包Pro/Toolkit,，通過它可以直接對Pro/ENGINEER的數(shù)據(jù)庫進行操作,。本文即以Pro/Toolkit為開發(fā)工具，實現(xiàn)了藥筒的快速設(shè)計與建模,。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
    用戶接口是人機交互的界面，它包括菜單及菜單文件兩部分,。菜單文件擴展名為*.mnu或*.aux,。*.mnu菜單完全獨立于已有菜單，*.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，每一個菜單按鈕對應(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)需要改動程序顯示時,，可以只改動信息文件,，而不必改動原程序。
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()        {              }
2 R3 v  r( H$ _, k3 T2 k......
! X# D  X1 |! {. m( h) ^  _5 i) OUser_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),，用以實現(xiàn)一定的功能,。
' `: C7 H  `8 |, t5 ?3.4  注冊文件
) k" P/ }/ ]& Y8 {7 L    注冊文件用以指明程序運行模式,、資源位置以及程序運行版本等。其中,，運行方式包括多線程和動態(tài)連接庫兩種,。第一種方法的好處是調(diào)試比較容易。第二種方法的優(yōu)點是運行速度較快,，生成的文件比較小,。
3.5  編譯平臺
    程序的編譯需要第三方編譯平臺，如TC,、Mircosoft C等,。選用了Mircosoft公司的Visual C++ 6.0作為編譯平臺。利用Visual C++ 6.0的強大功能使得數(shù)據(jù)管理方便,，調(diào)試輕松直觀[4],。
4 藥筒的快速建模
5 m1 }4 ?8 j  f/ d9 V. U    (1)在參數(shù)輸入方面，使用了菜單結(jié)合對話框的方式,，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,，這樣既可以實現(xiàn)用戶特定功能,，又可以利用Pro/ENGINEER平臺的強大功能，方便用戶設(shè)計,。在模型的實現(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,。

, A# |. V7 p8 e+ D圖4 藥筒設(shè)計菜單系統(tǒng)

    (2)模型的接口程序和實現(xiàn)程序。以下為藥筒快速建模程序入口和出口,，它注冊了菜單文件以及響應(yīng)函數(shù),。
user_initialize()
{ int menu_id ，err;
2 I. o% H: @" D8 FProMenuFileRegister("PART",，"part.       mnu",，&menu_id);        
; ^- q- X" n1 B4 n2 Z) r/ T' v9 mProMenuAuxfileRegister("PART"，"part.aux",，&menu_id);                        
8 Y3 \$ [" E) O. u1 ferr=ProMenubuttonActionSet("part",，"_YaotongDesign"，(ProMenubuttonAction)UserYaotongSystem,，NULL,，0);                 
return(0); }
void user_terminate(){} ；  
以下為藥筒建模實現(xiàn)程序，它定義了UDF文件及驅(qū)動參數(shù)等,。
UserYaotongCreate(){  ......
ProStringToWstring(data.name，"yaotongudf.gph");         指定UDF文件
data.n_var_dims=15;
4 Q3 G$ d& x) V data.var_dims=(Pro_udf_var_dim*)calloc(15,，sizeof(Pro_udf_var_dim));
3 j8 ^& M+ R/ k- r) v+ A% z. A ProStringToWstring(data.var_dims[0].name,，"YTJ_zg");   變量賦值
& ~* z$ p3 T! I2 ^; w+ q data.var_dims[0].type=PROUDFVAR_DIM;
data.var_dims[0].value=_YTJ_zg;   
5 f# S  S4 y/ R0 F% \) ?9 K    ......
; v: m! k! `0 ~8 c% u( S6 b8 ^- I4 ? data.n_references=0;        指定參考基準(zhǔn)     
data.dependency=PROUDFDEP_INDEPENDENT;    指定模型獨立性
prodb_create_group(p_model，&data,，NULL,，NULL，0);   創(chuàng)建模型
ProWindowRepaint(PRO_VALUE_UNUSED);    顯示模型
! d3 u6 Q5 O1 B1 J# ` free(data.var_dims);
4 i) j3 N" z+ m* V* V4 j return(0);  }
$ V. x/ n8 g8 v8 ^" q# Y通過以上方法產(chǎn)生的模型如圖5所示,。

圖5 藥筒實體模型

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行交互式尺寸修改和編輯,。修改后的效果可以迅速從模型上反映出來,。(2)通過幾何參數(shù)輸入對話框輸入要修改結(jié)構(gòu)的尺寸數(shù)值來完成對尺寸的修改。參數(shù)輸入對話框如圖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
( O2 f; \( f) _: ^. u' p# t    利用快速建模技術(shù)，可以大幅度提高設(shè)計效率,，減輕設(shè)計人員的勞動強度,，縮短產(chǎn)品設(shè)計周期，可使產(chǎn)品的設(shè)計變的直觀,、輕松,，可在產(chǎn)品設(shè)計的初期易于發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷。產(chǎn)品可以方便地通過PDM系統(tǒng)進行管理