Tesis de Graduación en Diseño Mecánico
Investigación sobre el método de diseño mecánico modular basado en UG
Resumen] Este artículo adopta ideas de diseño modular y tecnología de desarrollo secundario de UG para resolver muchos problemas comunes cuando se utiliza el software UG para el diseño mecánico. El problema requiere múltiples rediseños
del software. Los módulos de piezas de uso común se integran en el software UG en forma de menús, lo que tiene buena escalabilidad y portabilidad.
[Palabras clave] Diseño modular, diseño mecánico, desarrollo secundario UG
Unigraphics (UG para abreviar) es un CAD/CAM/CAE lanzado por la empresa estadounidense EDS.
Software todo en uno. Su contenido incluye dibujo de ingeniería plana, modelado tridimensional, ensamblaje, fabricación y procesamiento, ingeniería inversa, diseño de modelado industrial, diseño de moldes de inyección, diseño de chapa metálica, análisis de movimiento de mecanismos, simulación CNC, renderizado y simulación dinámica, transmisión interactiva estándar de la industria, análisis de elementos finitos y más de una docena de módulos. UG se ha desarrollado rápidamente en los últimos años y se ha utilizado ampliamente en muchos campos. También es un software de uso común para el diseño mecánico. Aunque UG
es muy poderoso, al diseñar productos mecánicos, a menudo encuentra algunas
piezas de uso común distintas de las piezas estándar. Si las diseña desde cero cada vez, tendrá que hacerlo. hacer mucho trabajo repetitivo. Para mejorar la productividad laboral y reducir los costos de diseño, se introducen en el diseño mecánico ideas de diseño modular que se han utilizado ampliamente en electrónica, computadoras, construcción y otros campos para formar un sistema mecánico basado en UG.
1 Diseño mecánico modular
1.1 El concepto de módulos y modularidad
Un módulo es un conjunto de elementos con la misma función y combinación (refiriéndose a la forma de la pieza de conexión,
Dimensiones, encaje o enganche entre conectores, etc.), pero diferentes prestaciones, especificaciones o estructuras que pueden ser
intercambiadas. La modularización se refiere a dividir y diseñar una serie de módulos funcionales generales basados en el pronóstico del mercado y el análisis funcional del producto, y luego modificar los módulos de acuerdo con los requisitos del usuario, seleccionar y combinar para formar productos con diferentes funciones o las mismas funciones pero con diferente rendimiento. y especificaciones.
1.2 Relevancia del diseño mecánico modular
El diseño modular se basa en la combinación de módulos, es decir, la superficie de la junta, también conocida como interfaz
Interfaz. Para garantizar la combinación de diferentes módulos funcionales y el intercambio de los mismos módulos funcionales, los módulos
deben tener las dos características de componibilidad e intercambiabilidad. Estas dos características se reflejan principalmente en la interfaz, y se debe mejorar el grado de estandarización, generalización y estandarización del módulo. Para el diseño mecánico modular, se puede ver que la clave es cómo dividir los módulos. Aquí dividimos principalmente los módulos considerando de manera integral las correlaciones funcionales, geométricas y físicas de los componentes.
(1) Correlación funcional La correlación funcional entre componentes significa que al dividir módulos
, aquellos componentes que logran la misma función se juntan para formar un módulo. Esto ayuda
aumentar la independencia funcional del módulo.
(2) Correlación geométrica La correlación geométrica entre componentes se refiere a la conexión física, fijación, tamaño y verticalidad de las relaciones espaciales y geométricas entre los componentes, como grado, igualdad y
coaxialidad.
(3) Correlación física La correlación física entre componentes se refiere a la relación física entre los componentes
que tiene flujo de energía, flujo de información o flujo de materiales.
1.3 Ventajas del diseño mecánico modular
El diseño mecánico modular tiene ventajas evidentes tanto a nivel técnico como económico, que han sido demostradas mediante
análisis teórico y práctico, sus ventajas se reflejan principalmente en los siguientes aspectos:
(1) Puede revitalizar la industria de maquinaria actual y convertirse en industrias de alta tecnología;
(2) Facilitar el diseño de productos mecánicos, intensidad de mano de obra del personal técnico y profesional de fabricación y montaje
;
(3) Los productos mecánicos modulares tienen alta calidad y bajo costo, y resuelven adecuadamente el problema de múltiples productos
Problemas de fabricación causados por el procesamiento de lotes pequeños;
(4) Es útil que las empresas adopten tecnología avanzada para transformar productos y desarrollar
nuevos productos de acuerdo con los cambios del mercado; p>
(5) Acortar el período de diseño, fabricación y entrega de productos mecánicos para ganar usuarios;
(6) Los productos mecánicos modulares son altamente intercambiables y fáciles de mantener.
2 Implementación del diseño mecánico modular en UG
2.1 Concepto general
Cuando se utiliza UG para el diseño mecánico, para modularizar piezas comunes, primero es necesario para expresar el modelo tridimensional de piezas de uso común. Para los productos en serie, se pueden clasificar según el principio de la tecnología de grupo. Un grupo de piezas comunes similares construye un modelo tridimensional, que es la llamada plantilla de modelo tridimensional. Según la idea de diseño paramétrico de la UG, una plantilla de modelo tridimensional puede considerarse como el modelo básico de un conjunto de piezas serializadas con diferentes tamaños y estructuras similares.
Separe numerosas plantillas de modelos 3D por categorías y coloque cada categoría en una colección, de modo que cada
categoría forme una biblioteca de módulos de plantillas de modelos 3D. Para combinar orgánicamente la biblioteca de módulos con el entorno integrado de UG, cada biblioteca de módulos se coloca en el menú de usuario en forma de icono para facilitar su acceso. Para implementar este concepto general, se utilizan exhaustivamente tecnologías de desarrollo secundario de UG como UG/Open MenuScript, UG/Open Ulstyler, UG/Open
API y Visual C++. El diagrama de flujo del programa se muestra en. Figura 1
2.2 Diseño del menú de la biblioteca de módulos
Para ser consistente con el estilo de interfaz interactiva del menú UG, la biblioteca de módulos adopta menús desplegables jerárquicos y se desarrollan menús desplegables. a través del módulo UG/Open MenuScript
. Es decir, utilice el lenguaje de secuencia de comandos del menú UG proporcionado por MenuScript para escribir un archivo de texto con la extensión ".men" y colocarlo en el directorio /startup en el directorio de usuario. Al configurar las variables de entorno de UG, UG lo hará automáticamente. cargar el archivo de menú
de usuario cuando se inicie. Para facilitar que los usuarios recuperen rápidamente las plantillas de modelo 3D requeridas de piezas de uso común al llamar, la profundidad máxima del menú desplegable está diseñada para ser de 3 niveles, y la profundidad máxima de cada menú desplegable no es más que 15 botones. Cada botón del menú del último nivel corresponde al nombre de una plantilla de modelo 3D de uso común. Al hacer clic en el botón del menú del último nivel, aparecerá el cuadro de diálogo para crear una plantilla de modelo 3D para el producto correspondiente.
2.3 Diseño de cuadro de diálogo de plantilla de modelo tridimensional
Utilice UG/Open Ulstyle para crear un cuadro de diálogo de estilo UG y genere un cuadro de entrada de datos de acuerdo con los parámetros del modelo
plantilla, cuadros de texto, botones, imágenes y otros controles
Cuadros de diálogo. Muestre la imagen de las piezas de repuesto en la parte superior del cuadro de diálogo, muestre el título del cuadro de diálogo en la esquina superior izquierda del cuadro de diálogo y muestre la información del mensaje de operación en la esquina inferior izquierda de la ventana del sistema UG, que puede
Haga que el usuario sea cómodo. Diseñe o seleccione fácilmente modelos 3D de piezas de uso común. Después de diseñar el cuadro de diálogo de plantilla de modelo 3D, se genera un archivo con la extensión ".dlg". Todos los cuadros de diálogo tienen 6 funciones homólogas básicas, a saber, la función de devolución de llamada del botón Aplicar, la función de devolución de llamada del botón Atrás, la función de devolución de llamada del botón Cancelar y la función de devolución de llamada del botón Aceptar, constructor de cuadros de diálogo y cuadro de diálogo. incinerador de basuras.
El constructor del cuadro de diálogo se llama después de que se completa el cuadro de diálogo de construcción UG y antes de que se ejecute la aplicación del usuario, y las especificaciones comunes y los requisitos técnicos del modelo tridimensional comúnmente utilizado se muestran en la ventana de información, para referencia de los usuarios cuando. creando productos
. El destructor del cuadro de diálogo se llama cuando el cuadro de diálogo del usuario UG está cerrado. Al escribir el programa, se utiliza para cerrar, borrar la ventana de información y liberar el espacio de memoria solicitado.
2.4 Creación de biblioteca de vínculos dinámicos de aplicaciones (*.dll)
La aplicación UG/Open API está escrita en lenguaje C/C++, excepto que
Además de pudiendo realizar llamadas de funciones a UG en el entorno UG, también puede implementar gestión de archivos de software, control de procesos, transmisión de datos, llamadas de ventanas, cálculos numéricos, etc.
en el programa
Todas las funciones admitidas por el lenguaje C/C++ son muy flexibles de usar. UG/Open API
La aplicación incluye los archivos de encabezado (*.h), los archivos de biblioteca (*.dll) proporcionados por UG y
el entorno de programación en lenguaje C/C++, que requiere Configurar el entorno de compilación de Visual C++
El siguiente es el método de configuración del entorno de compilación de Visual C++6.0 y el
proceso de creación dinámica de la biblioteca de enlaces:
.(1) Cree un proyecto de biblioteca de vínculos dinámicos vacío.
(2) Configure la ruta del directorio del archivo de encabezado del programa (*.h) y el archivo de biblioteca (*.dll).
Los archivos de encabezado incluyen archivos de encabezado UG y archivos de biblioteca de Visual C++6.0.
(3) Agregue el archivo de plantilla del archivo fuente en lenguaje C *.template.c
generado por el cuadro de diálogo al Proyecto.
(4) Preparar el programa de solicitud. Ingrese a la función de devolución de llamada del cuadro de diálogo para programar, definir variables y objetos UG, y usar el lenguaje C/C++ y las funciones UG/API abierta para realizar el diseño de modelado paramétrico.
(5) Generar archivos de biblioteca de enlaces dinámicos (*.dll). Cuando se inicia UG, cargará automáticamente
el archivo de biblioteca de enlaces dinámicos para las llamadas al menú del usuario.
3 Conclusión
Con el rápido desarrollo de la industria de fabricación de equipos, los tipos de productos han aumentado dramáticamente y sus estructuras se han vuelto cada vez más complejas
. El ciclo de diseño del producto continúa acortándose, ¿puede el ciclo de diseño del producto continuar acortándose? Puede satisfacer las necesidades de la feroz competencia de las empresas.
. El diseño mecánico modular que utiliza el software UG está en línea con el concepto de diseño rápido de productos mecánicos y satisface las necesidades de desarrollo de la industria de fabricación de equipos. Es una de las direcciones de desarrollo del diseño mecánico y tiene un mayor valor práctico y económico.
Referencias
[1] Yuan Feng UG Tutorial de ejemplo de ingeniería de diseño mecánico [M] Editorial de la industria de maquinaria de Beijing
Publishing Press 2006
[2]Wang Zhi Zhang Jin nació en Fengye Wang Peng Ren Xiuhua Diseño rápido de productos mecánicos basado en modularización
Diseño rápido de productos [J] Mechanical Design 2004, 21, 8
[3] Investigación de Teng Xiaoyan sobre el método de diseño modular de productos Zhangjiatai [J] Ciencia y tecnología aplicadas 2006, 33, 2
[4] Dong Zhengwei Tian Lizhong Fu Yili UG/Conceptos básicos de programación de API abierta [M ]Beijing
Prensa de la Universidad Beijing Tsinghua, 2002