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標題: 基于Pro/ENGINEER的炮用發(fā)射藥筒的快速設(shè)計 [打印本頁]

作者: sunshine1026 時間: 2008-8-6 11:29
標題: 基于Pro/ENGINEER的炮用發(fā)射藥筒的快速設(shè)計
1 引言
傳統(tǒng)的藥筒設(shè)計是一個相當煩瑣的過程，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(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

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]。

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
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—口部內(nèi)徑；          la —接際部初始間隙;
Dj—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；
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。

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
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()       {             }
......
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)，用以實現(xiàn)一定的功能。
3.4  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。
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
(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。

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;
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;
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
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
free(data.var_dims);
return(0);  }
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(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

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