【正文】 . 29 5 基于 CAITA 二次開發(fā)制孔設(shè)備虛擬裝配和運 動仿真 ............................................... 31 零部件及制孔設(shè)備介紹 ........................................................................................... 31 基于 CATIA 二次開發(fā)制孔設(shè)備的虛擬裝配 ......................................................... 36 制孔設(shè)備運動模型的建立 ................................................................................ 36 制孔設(shè)備虛擬裝配的操作步驟 ........................................................................ 37 基于 CATIA 二次開發(fā)制孔設(shè)備運動仿真 ............................................................. 42 6 經(jīng)濟技術(shù)性分析 ............................................................................................................. 45 7 結(jié)論 ................................................................................................................................. 46 參考文獻 ............................................................................................................................. 47 致 謝 ................................................................................................................................. 49 附錄Ⅰ 程序清單 ............................................................................................................... 50 附錄Ⅱ 程序清單 ............................................................................................................... 52 沈陽航空航天大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 1 引言 隨著經(jīng)濟全球化浪潮席卷全球，企業(yè)間的市場競爭變得越來越激烈，如何以最快的速度響應(yīng)市場需求，生產(chǎn)出符合市場需要的產(chǎn)品，已經(jīng)成為企業(yè)在市場競爭中取勝的關(guān)鍵因素之一 。 在 制孔設(shè)備運動 結(jié)束以后，系統(tǒng)能夠記錄 制孔運動 過程的所有信息，并生成評審報告、視頻錄像等供隨后的分析使用。目前，運動仿真在工業(yè)發(fā)達國家已經(jīng)得到了廣泛深入的研究和應(yīng)用。 綜上所述，目前運動仿真技術(shù)己經(jīng)在很多領(lǐng)域得到了廣泛的研究和應(yīng)用。因此，本課題基于 CATIA 二次開發(fā)，最終實現(xiàn)制孔設(shè)備的虛擬運動，為生產(chǎn)實踐提供參考依據(jù)。以 VB 為載體，進行編程，開發(fā)工具完全集成在 Microsoft Visual Basic 環(huán)境中。運用程序控制 CATIA 進行運動制孔路徑。 (4)對運動仿真系統(tǒng)進行了總體規(guī)劃和設(shè)計。 (2)本課題的研究具有前沿性。它開放的組件應(yīng)用架構(gòu)允許更多的開發(fā)公司針對用戶的需要特別定制的應(yīng)用解決方案，也就是對其進行二次開發(fā)。 CATIA 二次開發(fā)接口 CATIA 使用基于組件對象模型 COM(Component Object Model)技術(shù)的自動化 (Automation)提供二次開發(fā)接口，使用 Automation 技術(shù)， CATIA 可與外部應(yīng)用程序共享對象，像 VB、 VC 等開發(fā)工具和 VB 腳本、 Java 腳本語言以及 HTML 等語言提供編程接口。 進程外應(yīng)用程序方式下， CATIA 與外部應(yīng)用程序在不同進程地址空間運行。 這些開放性接口的使用范圍各有不同： (1)標準格式導入 /導出是在多種 CAX(CAD/CAM/CAE)文件格式， DM(Product Data Management)文件格式和各種標準文件格式之間轉(zhuǎn)換的開放性接口工具。它是完成特定功能的一種高效開發(fā)方式，也是結(jié)合知識庫規(guī)則的公式應(yīng)用。 以 上提到的五種開放性接口雖然都是 CATIA 和其它應(yīng)用程序或 CAD 軟件的數(shù)據(jù)交換方式，但是格式轉(zhuǎn)換、公式和規(guī)則編輯器只是低層次的應(yīng)用，而且公式編輯器無法實現(xiàn)對 CATIA 對象進行造型、裝配等高級控制。作為一個完善的 CAD/CAM 系統(tǒng)，沈陽航空航天大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 CATIA 的幾種開放性開發(fā)方式之間是 相互依存、相互作用的，它們之間的關(guān)系如圖 所示。 2)生成所需要的數(shù)據(jù)。 Automation 技術(shù)包括兩個方面： Serve 和 Client。其中，它在具體問題二次應(yīng)用中可以完成交互進程的控制和定義用戶接口，例如，在一個過程中對 CATIA 對象進行一系列操作、定義一個用戶參數(shù)輸入入口等。 2)搜集已有的特征定義，確定輸入?yún)?shù)，并建立用戶自定義特征輸入?yún)?shù) (IUDF)。 這種建模方式實際上是 CAD 技術(shù)中的表驅(qū)動模型技術(shù)，即在 CAD 系統(tǒng)中允許利用 “表格驅(qū)動”方式來建立實體模型，從而實現(xiàn)系列化零件的構(gòu)建及組織，一次建模，多次選用。 (3)CAA V5 C++and Java API 包含一系列 CATIA 的 C++庫函數(shù)，這庫函數(shù)在CATIA 運行時加載，用戶可以通過安裝 CAA RADE(Component Application Architecture RapidApplication Development Environment)模塊實現(xiàn)在 Visual C++ 或者 Java 編程環(huán)境下的可視化編程。 由上述分析可以很明顯地看出 CATIA 提供的各種二次開發(fā)方式的優(yōu)劣。目前開發(fā)的主要有南京航空航天大學、北京航空航天大學和西北工業(yè)大學，另外航空系統(tǒng)的許多單位，如成都飛機設(shè)計研究所，沈陽飛機設(shè)計研究所等也十分關(guān)注基于 CAA 的應(yīng)用開發(fā)。南京航空航天大學在基于 CATIA 環(huán)境運用 CATIA二次開發(fā)平臺 CAA 和 C++及 VB 語言，對虛擬裝配環(huán)境、虛擬裝配路徑規(guī)劃、虛擬裝配信息模型等進行了研究與開發(fā)。而 CATIA V5 則是綜合了眾家之所長，功能之強大已被人們所接受，它的應(yīng)用已迅速從軍事工業(yè)向民用工業(yè)擴展，由大型企業(yè)向中小企業(yè)推廣，由高技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用向日用家電、輕 工產(chǎn)品的設(shè)計和制造中普及。 基于宏的 CATIA 二次開發(fā) 大多數(shù) CAD/CAM 軟件都支持宏操作，可以對生成的宏文件添加、修改、判斷、循環(huán)、選擇等條件，再重新運行，這便是一個開發(fā)過程。 CATIA 具有宏的錄制功能，即在啟動宏錄制命令后的所有操作都將用腳本語言來記錄，并生成腳本文件。 VBScript， Visual Basic 的腳本語言，用于 Windows NT 系統(tǒng)； CATScript 語言 使用 CATScript 語言生成的宏記錄文件為 *.CATScript 格式。 MS VBScript 語言 VBScript 是一種腳本語言，與 Basic 語言有密切聯(lián)系。 CATIA 等的 CAD 軟件使用了 VBScript 語言來記錄宏。 (3)運行修改后的宏對于熟練的開發(fā)者可以省略第一個步驟，直接新建*.CATScript 文件并應(yīng)用 VBScript 語言結(jié)合 CAA Automation API 完成。如 果是外部文件，則選擇“宏庫”按鈕，選擇宏所在的文件目錄，然后即可運行，同樣宏結(jié)構(gòu)也顯示于窗口內(nèi)。對客戶而言， CAA 可以進行創(chuàng)建菜單、圖表和設(shè)計對話框，調(diào)用庫瀏覽器等二次開發(fā)工作，而且用戶開發(fā)的功能和原系統(tǒng)的結(jié)合非常緊密，一般無法把客戶研發(fā)的功能從原系統(tǒng)中區(qū)分出來，非常有利于用戶的使用和系統(tǒng)功能與 CATIA 的集成。 V5 體系結(jié)構(gòu)的特點分析 CATIA V5 采用了多種支持組件技術(shù)的軟件技術(shù)如： JAVA、 COM/DCOM、CORBA 等，內(nèi)部模塊全部采用 CNEXT(CATIA 內(nèi)部使用的一種 C++語言 )實現(xiàn)，結(jié)構(gòu)單一，提供了多種開發(fā)接口，支持 C++/JAVA、 AutomationAPI，支持各種開發(fā)工具： CAAC++， JAVA， VB，腳本語言。根據(jù)工廠模式實現(xiàn)的類可以根據(jù)提供的數(shù)據(jù)生成一組類中某一個類的實例，通常這一組類有一個公共的抽象父類，并且實現(xiàn)了相同的方法，但是這些方法針對不同的數(shù)據(jù)進行了不同的操作。分析掌握 CATIA V5 的組件體系結(jié)構(gòu)對基于 CAA 的開發(fā)應(yīng)用具有重要的意義。 CAA的實現(xiàn)是通過提供的快速應(yīng)用研發(fā) 環(huán)境 RADE和不同的 API 接口程序來完成的。同時 CAA 利用了組件對象技術(shù) (Component Object Model， COM)，通過COM 調(diào)用 CATIA 最底層的 API，這給對 CAA 的 學習掌握帶來了困難，對于更深層次的研討使用也帶來了極大的障礙。 表 兩種開發(fā)方式各自具有本身的特點，是兩種層次上的開發(fā)方式，在對兩種方法了解后，根據(jù)開發(fā)的要求和難度來選擇開發(fā)的方式。 2． 快捷 ， 對象 (Object)中的數(shù)據(jù)都保存在屬性中，我們可以通過改變控件的屬性控制其在程序中的作用。 這里我們用的是 Microsoft Visual Basic 中文企業(yè)版進行 VB 程序的具體編寫和調(diào)試，最終生成一個典型的可控界面 。 沈陽航空航天大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 圖 宏錄制 如果之前沒有使用過宏的功能， CATIA 會提供一個默認的宏庫。 圖 建立 Part 4． 在模型中選擇 XY 平面，單擊工具條中的 圖標進 入草圖繪制。 7． 選擇 功能，為剛剛完成的草圖創(chuàng)建一個拉伸特征。 修改宏 可以對錄制的宏進行修改以適應(yīng)實際的需要。 圖 宏編輯 腳本改為能創(chuàng)建并排的 5 個圓環(huán)。該腳本將新建一個零件文檔，在其中創(chuàng)建有 5 個圓環(huán)體的拉伸特征，如圖 所示。 圖 建立 Form1 3．在 VB 中建立了一個新建工程后，我們需要引用 CATIA 類。 2．在窗體上添加一個標簽和一個文本 框，將它們的“名稱”屬性分別改為 lb1Count和 txtCount。 4．在窗體上添加兩個命令按鈕，將第一個按鈕的“名稱”屬性改為“ cmdCreate”，Caption 屬性改為“創(chuàng)建”， 將第二個按鈕的“名稱”屬性改為“ cmdExit”， Caption屬性改為“退出”。 圖 輸入 代碼 6．打開“工程設(shè)計”窗口，依次選擇“文件 ? 生成工程 ” ,選擇路徑，即可保存此程序的操作界面。 沈陽航空航天大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 圖 8．選擇“創(chuàng)建”按鈕，即打開 CATIA，創(chuàng)建圓環(huán)體，運行結(jié)果如圖 所示。 圖 導入零件 沈陽航空航天大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 圖 導入零件 （ 2）回到 DMU Kinematics Workbench 后，點擊 鍵，對話框中點擊 New Mechanism， 選擇固定的零件， 如圖 所示。 圖 成功 3． 運動仿真 （ 1） 點擊 鍵后出現(xiàn) Kinematics Simulation 對話框，用 Command bar 來確認機構(gòu)移動 ，如圖 所示。此功能可以將操作的整個過程錄制下來。 圖 視頻錄制器 2． 單擊 命令會出現(xiàn)如下對話框 ， 如圖 所示。視頻將按照設(shè)定的 保存在相關(guān)目錄下。如果全部建立精確數(shù)模，工作量過大，也沒有必要。 圖 操作界面 2．按下載入“啟動 CATIA”按鈕，啟動 CATIA，運行結(jié)果如圖 所示。 圖 骨架定位 6．按下“載入蒙皮”按鈕，蒙皮載入后，運行結(jié)果如圖 所示。 圖 載入制孔設(shè)備 基于 CATIA 二次開發(fā)制孔設(shè)備運動仿真 制孔設(shè)備 為 3 自由度的數(shù)控設(shè)備，運動機構(gòu)較復雜。 1．按下 。 圖 縱向運動仿真 4．在機制 3 下的命令 1 是進行制孔設(shè)備的制孔運動，進行制孔運動如圖如圖 所示。虛擬制造是一種新的制造技術(shù)，它以信息技術(shù)、仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)為支持。計算機還可以重復仿真，優(yōu)化實施方案。通過 CATIA 錄制宏，在宏的基礎(chǔ)上對它進行分析，并按照設(shè)計的需要在 Visual Basic 語言的界面修改調(diào)試宏中的程序，達到實現(xiàn)制孔設(shè)備的虛擬裝配和制孔運動仿真。據(jù)此，我用 VB 程序設(shè)計語言編制了友好的操作界面，使用戶操作起來簡單方便，用戶還可對運動仿真過程進行管理操作。今天，