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基于UG/OpenAPI的空调产品

结构设计特征库的开发

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基于UG/OpenAPI的

空调产品结构设计特征库的开发

TheDevelopmentofStructuralDesignFeatureLibraryofAirConditioningProductBasedonUG/OpenAPI

摘要

Unigraphics（简称UG）软件是目前应用最为广泛的大型CAD/CAE/CAM集成化软件之一，其内容涵盖设计、分析、加工、管理等各个领域,它除了为用户提供零件建模、装配、有限元分析、运动分析、制图、数控加工编程等通用模块,还提供了各种专用模块,如工业设计、模具设计加工、钣金设计加工、管路设计等。

Unigraphics不仅具有强大的实体造型、曲面造型、参数化造型、装配和工程图创建等功能，还提供了功能强大的二次开发工具UG/OpenAPI。

用户或第三方可以使用该开发工具，开发出基于UG系统的应用程序，实现与UG系统的无缝集成，从而满足用户的特殊需求。

本文基于UG/OpenAPI二次开发软件，结合美的空调塑料件及板金件产品常用结构设计特征库的开发，在VC++9.0的环境下，运用C语言编程进行程序的设计，开发出基于UG系统的应用程序，在UG的环境下进行实体造型与参数化设计，实现与UG系统的无缝集成。

本文以螺丝柱的实体造型为例，详细描述了VC环境下的编程、生成代码过程和UG环境写的参数化造型。

关键字：

UGUG/OpenAPI特征库

Abstract

Unigraphics（abbreviatedUG）Softwareisoneofthethemostwidelyusedlarge-scaleCAD/CAE/CAMintegratedsoftware，Theycoverdesign,analysis,processing,managementandotherfields，Itadditiontoprovidingpartsmodeling,assembly,finiteelementanalysis,motionanalysis,mapping,NCprogrammingandothergeneral-purposemodulesofferavarietyofspecializedmodules,suchasindustrialdesign,molddesign,sheetmetaldesignandprocessing,pipelinedesign.UGnotonlypowerfulsolidmodeling,surfacemodeling,parametricmodeling,assemblyandengineeringplanstocreateotherfunctions,butalsoprovidesapowerfuldevelopmenttoolUG/OpenAPI.Usersorthirdpartiesmayusethedevelopmenttools,developedUG-basedsystemapplications,ToachieveseamlessintegrationwiththeUGsystemtomeettheuser'sspecificneeds.

Thispaper,basedonUG/OpenAPIsecondarydevelopmentsoftware,combinationofmideaairconditioningandsheetmetalparts,plasticproductscommonlyusedinstructuraldesigncharacteristicsofdatabasedevelopment，inVC++9.0environment,theuseofClanguageprogrammingforthedesignprocesstodevelopapplicationsbasedontheUGsystem,intheUGenvironmentforsolidmodelingandparametricdesign,toachieveseamlessintegrationwiththeUGsystem.Inthispaper,thesolidmodelingscrewcolumnexample,thedetaileddescriptionoftheVCenvironment,programming,codegenerationprocessandtheUGenvironmentwritteninparametricmodeling.

KeyWords:

UGUG/OpenAPIFeaturesLibrary

绪论

Unigraphics（简称UG）是当今世界上最先进和紧密集成的面向制造业的CAD/CAE/CAM高级软件。

UG软件被许多世界领先的制造商用来从事概念设计、工业设计、详细的机械设计及工程仿真和数字化制造等各领域。

UG是EDS公司出品的一个产品工程解决方案，它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。

在产品的三维造型结构方面，UG只是一个通用软件。

尽管它有众多模块（例如板金、管道等），但还是满足不了不同企业的个性化需求。

为了提高产品设计效率和质量，需要对UG进行定制化开发。

UG/Open二次开发模块为UG软件的二次开发工具集，便于用户进行二次开发工作，利用该模块可对UG系统进行用户化剪裁和开发，满足用户的开发需求。

UG/Open包括以下几个部分：

UG/OpenMenuscript开发工具，对UG软件操作界面进行用户化开发，无须编程即可对UG标准菜单进行添加、重组、剪裁或在UG软件中集成用户自己开发的软件功能；UG/OpenUIStyle开发工具是一个可视化编辑器，用于创建类似UG的交互界面，利用该工具，用户可为UG/Open应用程序开发独立于硬件平台的交互界面；UG/OpenAPI开发工具，提供UG软件直接编程接口，支持C、C++、Fortran和Java等主要高级语言；UG/OpenGRIP开发工具是一个类似APT的UG内部开发语言，利用该工具用户可生成NC自动化或自动建模等用户的特殊应用。

本课题主要通过研究美的空调产品结构设计特征库的开发来说明开发零件库的过程。

这样做既节约了用户的时间，又省去了大量建模工作中的重复劳动,为企业创造了优势和竞争力。

1UG/OpenAPI介绍

1.1UG简介

Unigraphics软件是目前应用最为广泛的大型CAD/CAE/CAM集成化软件之一，其内容涵盖设计、分析、加工、管理等各个领域,它除了为用户提供零件建模、装配、有限元分析、运动分析、制图、数控加工编程等通用模块,还提供了各种专用模块,如工业设计、模具设计加工、钣金设计加工、管路设计等。

UG在CAD/CAM上表现出了强大的功能,但UG为通用支撑软件系统,仅具有CAD/CAM的基本功能,没有提供专用产品所需要的完整计算机辅助设计/制造功能。

UG是一个功能强大的通用3D机械CAD/CAM软件系统。

由于机械产品的千变万化,需要针对具体对象在选用的AM软件平台上进行二次开发,来设计出界面友好、功能强大和使用方便的专用产品的CAD/CAM系统。

UG同样支持用户进行二次开发,根据特定的需求,创建出用户定制的、专用的UG功能模块,给用户的使用带来极大的方便,满足用户个性化的需要。

用户若要以它为平台进行二次开发，实现大型的机械设计系统（如模具智能化专家系统CAD软件），就必须利用UG的开发模块，借助C/C++，在以UNIX为操作系统的工作站上或以Windows为操作系统的微机工作站上编写C程序，进而生成可执行文件。

本文的目的就在于叙述如何基于VC++的UG二次开发，并对UG的开发模块和UG/OpenAPI的编程方法作了介绍。

1.2UG/Open的相关模块

UG/Open是一系列UG开发工具的总称，是UG软件为用户或第三方开发人员提供的最主要的开发工具。

UG/Open开发工具主要包括如下几个模块。

（1）UG/OpenAPI

UG/OpenAPI是UG与外部应用程序之间的接口，是UG/Open提供的一系列函数和过程的集合。

用户可以通过C语言编程来调用这些函数和过程，并且几乎可以实现UG系统的所有功能，这是UG/Open最常用的开发系统。

（2）UG/OpenMenuScript

UG/OpenMenuScript是UG/Open中用来定制菜单的专用模块。

它允许用户使用ASCⅡ文件方便灵活的来编辑UG系统的菜单，或为用户常见的应用程序定义自己的菜单。

（3）UG/OpenUIStyler

UG/OpenUIStyler是UG/Open中用来创建对话框的专用模块。

使用UG/OpenUIStyler可以非常方便快捷的创建与UG风格完全一致的对话框。

UIStyler模块所支持控件种类丰富，且在存储对话框文件的同时，会自动生成与该对话框相对应的.c文件和.h文件，大大节省了用户的开发时间。

（4）UG/OpenGRIP

GRIP是GraphicsInteractiveProgramming去首字母的缩写词。

GRIP是一种解释性的编程语言，在很多方面类似于BASIC和FORTRAN。

使用几乎可以执行在UG交互界面下可以完成的所有功能，如模型建立、装配创建和工程绘图等功能。

在一些情况下，GRIP可以执行高级的自定义操作，而这些操作的执行效率要比单纯使用UG交互界面的效率高很多。

（5）UG/OpenGRIPNC

UG/OpenGRIP允许用户不通过交互式的对话框设置，而是通过编程的方式创建UG加工工具的路径。

用户可以使用GRIPNCStatements、GlobalparameterAccesssymbols（GPAs）以及EntitydataAccesssymbols（EDAs）来创建GRIPNC程序。

（6）UG/OpenC++

UG/OpenC++允许用户使用C++类来操作UG的对象，实现UG的功能。

UG/OpenC++是UG面向对象的编程接口。

使用类层次中的方法，用户可以创建、读取和修改UG的内部对象以及操作UG本身系统。

用户可以通过继承UG的基础类来定义新的类来扩展类的层次结构。

由于UG/OpenC++使用标准的C++语法，所以使用该模块编写的代码更加简洁，可读性更强。

本论文主要讲述UG/OpenAPI、UG/OpenMenuScript及UG/OpenUIStyler三个模块的使用。

UG/OpenAPI被设计成能够实现UG与外部应用程序之间交互的接口。

这些接口实质上是UG提供的一系列函数与过程的集合，可以使用C语言编程来调用这些函数或过程。

其中OpenCAPI包括：

●一系列的用户可以调用的函数或过程，这些函数或过程可以以访问UG图形界面终端、文件管理器和UG本身的数据库。

调用这些函数或过程还可以对相应模型进行操作，包括UG模型的构建、编辑、装配体的建立、遍历以及工程图的创建等。

●用以连接和运行用户应用程序的命令过程。

●一个UG内部的交互接口，用以运行用户的应用程序。

默认情况下，UG/OpenAPI的函数和过程定义在${UG_BASE_DIR}\UGOPEN文件夹下的头文件中。

每个头文件都包含了一类函数用以实现一类功能。

例如，在uf_disp.h头文件中包含了与显示相关的函数和数据结构的定义。

一般情况下，我们并不需要打开这些头文件来查看该文件所包含函数的功能，这是因为UG的帮助文件提供了一种更为方便的查看方式。

但在编写应用程序的过程中，需要使用“#include”指令将相关函数的头文件包含到源程序中。

因此，了解头文件所包含函数的功能还是非常重要的。

表1-1列出了一些常用头文件的名称及其描述。

表1-1常用头文件的名称及其描述

头文件名称

头文件描述

uf.h

UG/OpenAPI的公共类型和函数定义

uf_assem.h

与装配相关的函数和数据结构定义

uf_attr.h

与部件及对象属性相关的函数和数据结构定义

uf_clear.h

与间隙分析相关函数和数据结构定义

uf_view.h

与视图操作、查询相关的函数和数据结构定义

uf_defs.h

UG/OpenAPI接口函数所需要的类型定义及结构定义

uf_dirpath.h

与目录及路径相关的函数集数据定义结构

uf_disp.h

与显示相关的函数集数据结构定义

uf_draw.h

与制图中截面线、页面和试图等相关的函数和数据结构定义

uf_drf.h

与制图中符号、标注和尺寸等相关的函数和数据结构定义

uf_exit.h

与用户出口相关的函数和数据结构定义

uf_fam.h

与不见组相关的函数和数据结构定义

uf_gdt.h

与几何尺寸/公差相关的查询函数和数据结构定义

uf_mb.h

与MenuScript中对象的属性相关的函数和数据结构定义

uf_modlh.h

与模型创建、查询相关的函数和数据结构定义

uf_modl_features.h

与特征建模相关的函数和数据结构定义

uf_modl_general.h

与普通建模相关的函数与数据结构定义

uf_obj.h

与UG对象及属性相关的函数和数据结构定义

uf_object.h

UG对象的类型定义

uf_part.h

与部件操作相关的函数和数据结构定义

uf_styler.h

与UIStyle相关的函数和数据结构定义

uf_ui.h

与向量操作相关的函数和数据结构定义

uf_vec.h

与视图操作、查询相关的函数和数据结构定义

1.3在VC环境下开发UG应用程序

UG/OpenAPI应用程序是利用UG/OpenAPI，采用C语言进行程序设计，使用C编译器和连接器创建的能够在外部环境或内部环境进行的可执行程序（文件名后缀为EXE）或动态链接库（文件名后缀为DLL）形式的程序。

对于不同的操作系统平台，在编译和连接生成UG/OpenAPI应用程序时编译选项和所需的系统文件是不同的。

要使UG/OpenAPI应用程序正常运行，必须正确设置编译和连接选项。

本课题主要用的是Windows操作系统，VisualC++9.0集成开发环境来创建UG/OpenAPI应用程序。

1.3.1使用工程向导ugopen.awx创建应用程序

步骤一：

检查目录MicrosoftVisualStudio是否有文件ugopen.awx及ugopen.hlp。

步骤二：

启动VC++9.0，选择下拉菜单【File】→【New】选项，系统弹出关于“New”对话框。

在对话框中选择“Project”选项卡，在目录类别中选择“UnigraphicsNXAppWizardV1”。

在右侧的“Projectname”文件框中输入工程名称，在“Location”文件框中设置合适的路径来存放工程文件。

图1-1参数选择对话框

步骤三：

在系统弹出的“Step1of2”对话框中，可以选择内部模式，生成DLL文件，也可以选择外部模式，生成EXE文件。

另外，在生成的源代码中可以选择使用“C++”语言，也可以选择使用“C”语言。

如果选择外部模式，将完成工程项目的创建。

本课题选择内部模式，C语言，单击“下一步”按钮。

如图1-1所示。

单击“OK”按钮确定。

步骤四：

在系统弹出的“UnigraphicsNXAppWizardV1_Step1of2”对话框中。

选择如图1-2所示的各选项，单击“Finish”按钮完成应用程序的创建。

图1-2参数选择对话框

在VC环境下打开UgOpen_Temp.c文件，在ufsta（）函数中添加代码。

编译应用程序，VC++9.0将在工程路径的Release文件加下生成UgOpen_Temp.dll文件。

在UGNX5.0环境下，选择加载的应用程序。

1.4应用程序的自动卸载

使用ufsta（）函数创建的应用可以被系统自动卸载，但此时应用程序的DLL文件应包含在UG可以找到的特定的文件夹下。

环境变量UGII_CUSTOM_DIRECTORY_FILE指向文件custom_dirs.dat，环境变量UGII_UG_CUSTOM_DIRECTORY_FILE指向文件ug_custom_dir--s.dat默认情况下，这两个文件被放置在$UGII_BASE_DIR/ugii/menus文件夹下。

custom_dirs.dat文件用于存放用户指定的目录，UG最初安装后该文件不包含任何目录，且该文件不会随着UG新版本的发布而改变并被覆盖。

ug_custom_dirs.dat用于存放UG指定的目录，该文件会随UG新版本的发布而改变并被不该，因此不编译该文件。

在UG启动时，系统会在这两个文件所包含的目录中搜索一个名为star-tup的子目录，如果找到动态链接库文件，则会自动加载并执行ufsta（）函数。

因此，如果希望使用ufsta（）函数创建的应用程序被自动加载，需要创建文件夹结构，并将My_directory的完整路径保存在custom_dirs.dat文件夹中，将需要自动加载的DLL文件存放在startup子目录下。

在该文件夹结构中application主要用于存放UIStyler对话框文件与功能扩展相关的菜单文件、应用程序文件。

Udo目录用于存放与用户自定义对象相关的动态链接库文件。

在UG的环境配置文件ugii_env.dat中存放着三个环境变量，如表1-2所示。

这三个环境变量可以指向一个目录。

在UG初始安装时，ugii_env.dat文件夹下的这三个环境变量之前都有“#”号，“#”号代表注释，因此这三个环境变量都不起作用。

可以将环境变量前面的“#”号删除，注写成类似“UGII_USER_DIR=E:

\My_diretory”的格式，此时相应的环境变量即可起作用，实际上，真正使该环境变量起搜索作用的是ug_custom_dirs.dat文件，打开该文件可以看到其中包括这三个环境变量的作用，如$UGII_USER_DIR，因此系统才能够搜索这些环境变量所指向的目录。

表1-2应用开发所用的环境变量

环境变量名称

环境变量作用

UGII_VENDOR_DIR

用于存放第三方开发商开发的相关应用文件

UGII_SITE_DIR

用于存放其他开发者开发的相关应用文件

UGII_USER_DIR

用于存放用户自己开发的相关应用文件

2美的空调产品结构特征库整理

空调产品内部各构件的结构各式各样，而且作用也不尽相同。

在设计产品的过程中，方便快捷的设计出正确的模型尤其重要。

而一个产品的整个开发过程，尤其它的建模时间是有限的，对于一些在空调产品中经常使用且具有特殊复杂结构的结构件,我们可以整理出它的一系列的结构特征库,在每次调用时,只需输入一些参数而不需重新画出结构图,这样就大大节省了建模这一过程的时间,提高了效率。

2.1墩口

可以通过建立这些特征库菜单后，当需要调用时，只需单击它的特征按钮，即可立即调用。

例如，对如常用的墩口特征（如图2-1所示），当需要调用时，选取墩口菜单按钮，输入到面距离L和墩口宽度H相应参数，即可自动生成墩口特征。

图2-1墩口菜单文件

2.2扩缩口、喇叭口

对于扩缩口特征，选取管道端面，指定管段类型，指定保证类型，若符合规格，应用按钮被激活，输入相应参数，点击应用，如图2-2所示。

图2-2扩口菜单

应用成功后，会出现类如下图2-3和图2-4所示的扩缩口特征。

图2-3缩口生成图图2-4扩口生成图

2.3翻边孔

对于翻边孔特征（如图2-5所示），应用此特征时，选取管道端面，指定翻边孔数量，输入相应参数，选取翻边孔尺寸，指定角度，最后应用，即可自动生成。

图2-5翻边孔特征

2.4压口

图2-6压口特征

选取管道端面如图2-6所示，指定压口类型，输入压口水平方向的角度，或是拖动滚动条，点击应用。

如图2-7和2-8所示。

图2-7压口生成图图2-8压口生成图

2.5定位点

图2-9定位点菜单

选取管道端面，制定定位点方式，输入相关数据如图2-9所示，应用得到类如下图2-10所示的特征。

图2-10生成图

2.6塑料件

对于需要特殊配合的塑料件和经常使用的具有特殊复杂结构的塑料件，可以整理出塑料件的一套结构特征库，方便建模。

如下表2-1整理的塑料件的特征，有配合使用的复杂件、经常使用的螺丝柱等。

表2-1塑料件的特征表

1

典型特征、零件工具开发

配合使用

配合使用

螺丝柱

2.7板金件

同样，对于三角筋（如图2-11）这一类的板金件，仍可应用于结构特征库的参数化设计。

点放置面，选择折弯面的外侧，此时所有参数输入控件激活，可以输入相应参数，自动生成。

图2-11三角筋对话框

3、空调产品结构特征库的开发

3.1菜单创建

3.1.1MenuScript菜单技术

UG/OpenMenuScript不仅可以使用户利用ASCⅡ文件来编辑UG的菜单，也可以以一种无缝集成的方式为用户开发的应用程序创建菜单。

MenuScript同时也提供了一个菜单栏报告工具，以帮助用户查看定制的菜单，诊断错误。

对于菜单的自定义大致可以分为如下三个层次。

（1）自定义菜单

该级别的自定义允许单个用户或管理员重新安排UG的功能，去除在其他产品开发过程中不需要的功能。

这种级别的自定义不需要编程实现。

（2）自定义UG功能

该级别的自定义允许单个用户或管理员取代或增加标准的UG功能，并添加自己定义的功能。

（3）添加自定义应用

该级别的自定义其目的在于使用户或第三方开发商开发的应用程序完全集成在UG中。

该级别的自定义需要编程实现。

UG的菜单文件是扩展名为.men的文本文件，可以使用Windows的记事本进行编辑。

UG/OpenMenuScript提供了一套用于定义UG菜单的脚本语言。

实际上，UG系统的菜单文件也是用该脚本语言编写的。

UG为主菜单栏、快捷菜单提供了丰富的系统菜单文件，下表3-1列出了其中一些常用的系统菜单文件。

这些菜单文件默认情况下都保存在UGⅡ_BASE_DIR/ugⅱ/menus文件夹下。

表3-1UG系统菜单文件

文件名

说明

ug_main.men

UG主菜单栏的菜单文件

ug_view_popup.men

UG快捷菜单文件

ug_cam.men

进入加工应用模式后，为菜单栏添加相应按钮的菜单文件

ug_drafting.men

进入制图应用模式后，为菜单栏添加相应按钮的菜单文件

ug_mechanisms.men

进入运动分析应用模式后，为菜单栏添加相应按钮的菜单文件

ug_modeling.men

进入建模应用模式后，为菜单栏添加相应按钮的菜单文件

ug