基于Pro/ENGINEER的炮用發(fā)射藥筒的快速設計

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1 引言
    傳統(tǒng)的藥筒設計是一個相當煩瑣的過程，設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，當計算結(jié)果不合適時,，一切也必須從頭再來,。一個熟練的設計人員，在藥筒設計過程中,，簡單的計算一遍就需要一個星期以上時間,。如何使這一設計過程變的簡單、直觀,，對設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)射藥筒理論設計的約束條件,，給出了快速設計的方法及實例,。
2 炮用發(fā)射藥筒結(jié)構(gòu)分析及建模的約束方程
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2 z6 T- M6 s3 C  N    藥筒的設計與火炮、彈丸及裝藥設計密切相關(guān),。本文以配制式火炮為例,。藥筒的設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：
/ [; C& Q) w: ff1 :  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
3 x: I+ b1 P1 F6 yf9 :  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—口部內(nèi)徑,；            la —接際部初始間隙;            
& R* ?0 r) q6 B/ xDj—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
, k2 O8 x% h$ otd—底部厚度,；                    ty.—底緣厚度；
- t5 M  `5 F7 F& tSp—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)由設計者給定,。當改變了已知參數(shù)時未知參數(shù)也隨之改變,。                     
    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,。
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: p- Q% K$ A% U  l; X圖2 方程約束網(wǎng)絡圖

圖3 藥筒的結(jié)構(gòu)尺寸示意圖

3 快速建模實現(xiàn)方法
    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
( P. M8 {- Y# C    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,。
; k" z8 V* l5 m4 x2 W3.3  程序接口
  P0 p0 T2 v% z2 K2 R* w& o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)
5 |: J7 i- w# O: H# sUser_Apptwo()        {              }
( N* W6 m: H+ u+ c5 ^% t......
: f" J0 N  h' |User_initialize()       {   ......       }           程序入口
User_terminate()       {     ......     }            程序出口
! t4 c4 L) R! x% h8 ]4 |4 q    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。
3 ^9 ?* ~& s/ V, m0 l" a3.4  注冊文件
    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,。
  ^( I; \* f, W' A3 R% ~3 E3.5  編譯平臺
) F) k* y- n2 i# b    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],。
% K+ l2 Z' C4 p4 藥筒的快速建模
" Q$ l' f* @% M6 u! T& d! n    (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。
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圖4 藥筒設計菜單系統(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函數(shù)。
user_initialize()
{ int menu_id ,，err;
ProMenuFileRegister("PART",，"part.       mnu"，&menu_id);        
$ e: C# |4 X: A! fProMenuAuxfileRegister("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
! s* @: a5 \% c' G5 g- X( C( m& _ 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
$ q& D! i/ b0 w8 E2 Q, W data.var_dims[0].type=PROUDFVAR_DIM;
% v$ e$ H) k0 X% |7 t data.var_dims[0].value=_YTJ_zg;   
    ......
1 ^6 {" H) n/ }' t data.n_references=0;        指定參考基準     
1 U; Q: I# t5 V8 e0 ~. ]/ z 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
  f- t0 Y, Z# b: ]; P) M& | ProWindowRepaint(PRO_VALUE_UNUSED);    顯示模型
5 ^% O# t% z2 y2 T, y4 h8 z# l free(data.var_dims);
$ O2 \" B/ i  ~( t" ~0 s. X: L: V2 U return(0);  }
' ~0 }7 ?1 w' ^5 w9 ]& l& g# h) _+ s通過以上方法產(chǎn)生的模型如圖5所示,。
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圖5 藥筒實體模型

/ }( M0 s" e7 x% t! P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
    利用快速建模技術(shù),，可以大幅度提高設計效率,，減輕設計人員的勞動強度，縮短產(chǎn)品設計周期,，可使產(chǎn)品的設計變的直觀,、輕松,，可在產(chǎn)品設計的初期易于發(fā)現(xiàn)設計缺陷。產(chǎn)品可以方便地通過PDM系統(tǒng)進行管理