【文章內(nèi)容簡介】 題。 第 2 章 UG 二次開發(fā)技術(shù)研究 4 第 2 章 UG 二次開發(fā)技術(shù)研究 UG 是一個優(yōu)秀的機(jī)械 CAD/CAE/CAM 一體化高端軟件，它基于完全的三維實體復(fù)合造型、特征建模、裝配建模技術(shù)，能設(shè)計出任意復(fù)雜的產(chǎn)品模型，再加上技術(shù)上處于領(lǐng)先地位的 CAM 模塊、內(nèi)嵌的 CAE 模塊，使 CAD、 CAE 和 CAM 有機(jī)集成，可以使產(chǎn)品的設(shè)計、分析和制造一次性完成。此外， UG 軟件還提供了CAD/CAE/CAM 業(yè)界最先進(jìn)的編程工具集，以滿足用戶二次開發(fā)的需要。本章首先討論了 UG 軟件的模塊、特點及二次開發(fā)工具，然后對基于 UG/Open Menuscript開發(fā)工具詳細(xì)介紹了系統(tǒng)菜單開發(fā)方法。 UG 及二次開發(fā)的相關(guān)模塊 UG 軟件的特點 Unigraphics(簡稱 UG)是全球主流的 MCAD 系統(tǒng)，是一個集計算機(jī)輔助設(shè)計、輔助制造、輔助工程和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（ CAD/CAM/CAE/PDM）于一體的機(jī)械工程輔助系統(tǒng)。 該軟件具有以下特點： (1) 具有良好的用戶界面，絕大多數(shù)功能操作都可通過鼠標(biāo)完成；在每一步操作中，系統(tǒng)都有相應(yīng)的提示信息，有利于用戶正確完成操作； UG 還具有自動推理功能。 (2) 具有統(tǒng)一、高效的數(shù)據(jù)庫管理，真正實現(xiàn)了 CAID、 CAD、 CAE 和 CAM 等功能模型之間無數(shù)據(jù)交換的自由切換，并可實施并行工程。 (3) 引進(jìn)了復(fù)合建模技術(shù)，將實體建模、曲面建模、顯示幾何建模及參數(shù)化建模等多種建模技術(shù)集成為一體，建模功能更加強(qiáng)大、完善和直觀。 (4) 以 Parasolid 為實體建模核心，實體造型功能處于領(lǐng)先地位，這也是許多其他著名 CAD/CAE/CAM 軟件實體造型的基礎(chǔ)。 (5) 曲面設(shè)計以非均勻有理 B 樣條理論作為基礎(chǔ)，復(fù)雜曲面造型功能強(qiáng)大，且可用多種方法生成，尤其適合于汽車外形和汽輪機(jī)葉片等復(fù)雜曲面的造型。 (6) 具有很強(qiáng)大的出圖功能，根據(jù)三維實體模型可方便地直接生成二維工程 第 2 章 UG 二次開發(fā)技術(shù)研究 5 制圖，可以按照 ISO 標(biāo)準(zhǔn)和國標(biāo)生成各種剖視圖、標(biāo)準(zhǔn)尺寸、形位公差和漢字說明等。 提供界面良好的應(yīng)用開發(fā)工具，如 UG/OPEN GRIP、 UG/OPEN API。目前支持GRIP、 C、 C++、 Java 語言的二次開發(fā)，用戶通過高級語言接口，使 UG 的圖形功能與高級語言的計算功能緊密結(jié)合起來，有利 于開發(fā)專用 CAD 系統(tǒng)。 UG 二次開發(fā)的相關(guān)模塊 UG 應(yīng)用開發(fā)（又稱 UG 二次開發(fā)）是指在 UG 軟件平臺上，結(jié)合具體的應(yīng)用需求，總結(jié)行業(yè)的設(shè)計知識和經(jīng)驗，開發(fā)面向行業(yè)和設(shè)計流程的 CAD 系統(tǒng)。 UG軟件中的應(yīng)用開發(fā)模塊提供了較為完善的應(yīng)用開發(fā)工具集，利用該工具集可對UG 系統(tǒng)進(jìn)行用戶化裁剪和開發(fā)，用以滿足實際的應(yīng)用需求。 UG/OPEN 是一系列UG 開發(fā)工具的總稱，是 UG 軟件為用戶和第三方開發(fā)人員提供的最主要的開發(fā)工具，它主要由 UG/OPEN API、 UG/OPEN GRIP、 UG/OPEN MenuScript、 UG/OPEN UIStyler、 UG/OPEN GRIP NC、 UG/OPEN C++六個部分組成。 (1) UG/OPEN API(又稱 User Function)是一個允許程序訪問并改變 UG 對象模型的程序集。 UG/OPEN API 封裝了近 2021 個 UG 操作的函數(shù)，可以方便地對 UG的圖形終端、文件管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作，絕大多數(shù)的 UG 操作都可以用UG/OPEN API 函數(shù)實現(xiàn)。 UG/OPEN API 是最常用的 UG 應(yīng)用開發(fā)工具。 (2) 在 UG/OPEN API 工具發(fā)布之前， UG 的應(yīng)用開發(fā)工具是 UG/OPEN GRIP（ Graphics Interactive Programming）。 GRIP 是一種專用的交互編程語言，它與 UG 系統(tǒng)集成，可以實現(xiàn) UG 環(huán)境中的大部分應(yīng)用操作。 GRIP 語言與一般的通用語言一樣，有其自身的語法結(jié)構(gòu)、程序結(jié)構(gòu)、內(nèi)部函數(shù)以及與其他通用語言程序相互調(diào)用的接口。雖然 GRIP 的功能遠(yuǎn)不如 UG/OPEN API 強(qiáng)大，但由于其某些獨特的優(yōu)點，仍然有大量用戶在使用。 (3) UG/OPEN MenuScript 是創(chuàng)建用戶化菜單的工具。 MenuScript 支持 UG 主菜單和快速彈出式菜單的設(shè)計和修改，通過它可以改變 UG 菜單的布局，添加新的菜單項以執(zhí)行用戶應(yīng)用開發(fā)程序、 User Tools 文件和操作系統(tǒng)命令等。 基于菜單制作技術(shù)的 MenuScript，可以調(diào)用 UserTools， MenuScript 所開發(fā)的菜單與 UserTools 開發(fā)的對話框可以調(diào)用 UIStyler 開發(fā)的對話框 。 第 2 章 UG 二次開發(fā)技術(shù)研究 6 (4) UG/OPEN UIStyler 是開發(fā) UG 對話框的可視化工具，其生成的對話框與UG 集成，用戶可以方便、高效地與 UG 進(jìn)行交互操作。該工具避免了復(fù)雜的圖形用戶接口 GUI 編程，直接將對話框中的基本控件進(jìn)行組合與布局，可以創(chuàng)建滿足不同功能需求的 UG 風(fēng)格對 話框。 (5) UG/OPEN GRIP NC 允許用戶不通過交互式的對話框設(shè)置，而是通過編程的方式創(chuàng)建 UG 加工工具的路徑。用戶可以使用 GRIP NC Statements、 Global Parameter Access Symbols(GPAS)以及 Entity Data Access Symbols(EDAS)來創(chuàng)建 GRIP NC 程序。 (6) UG/OPEN C++允許用戶使用 C++類來操作 UG 的對象，實現(xiàn) UG 的功能。UG/OPEN C++是 UG 面向?qū)ο蟮某绦蚓幊探涌凇Ｊ褂妙悓哟沃械姆椒?，用戶可以?chuàng)建、讀取和修改 UG 的 內(nèi)部對象以及操作 UG系統(tǒng)本身。用戶可以通過繼承 UG 的基礎(chǔ)類來定義新的類來擴(kuò)展類的層次結(jié)構(gòu)。由于 UG/OPEN C++使用標(biāo)準(zhǔn)的 C++，所以使用模塊編寫的代碼更加簡潔，可讀性更強(qiáng)。 本 設(shè)計 中，選擇了 UG/OPEN API、 UG/OPEN GRIP 、 UG/OPEN MenuScript 和UG/OPEN UIStyler 作為 UG 二次開發(fā)的工具。以下幾節(jié) 將分別介紹這四種開發(fā)工具。 UG/OPEN API 接口技術(shù) UG/OPEN API 的基礎(chǔ)知識 簡單說來， UG/OPEN API 是 UG 與外部應(yīng)用 程序之間的接口，它是 UG 提供的一系列函數(shù)和過程的集合。 它支持 C/C++語言，可以充分發(fā)揮 C 語言編譯、運行效率高，功能強(qiáng)大的特點。并且，這些 API 函數(shù)可以集成到 C+程序中，并利用強(qiáng)大的 Microsoft Visual C++集成環(huán)境進(jìn)行編譯。 通過 C/C++語言編程調(diào)用這些函數(shù)和過程可以實現(xiàn)如下功能： (1) 對 UG 文件及相應(yīng)模型進(jìn)行操作，包括 UG 模型的構(gòu)建、編輯，裝配 體的建立、遍歷，以及工程的創(chuàng)建等。 (2) 在 UG 主界面中創(chuàng)建交互式程序界面。 (3) 創(chuàng)建并管理用戶定義對象等。 UG/OPEN API 中的這些函數(shù)和過程定義在 UGOPEN 目錄下的頭文件中。表 21 第 2 章 UG 二次開發(fā)技術(shù)研究 7 列舉了一些常用的 UG/OPEN API 頭文件名稱及簡單描述。 表 21 常用的頭文件名稱及其描述 頭文件名稱 頭文件描述 UG/OPEN API 的公共類型和函數(shù)定義 與裝配有關(guān)的函數(shù)和結(jié)構(gòu)定義 與部件和對象屬性有關(guān)的函數(shù)和結(jié)構(gòu)定義 UG/OPEN 接口所需要數(shù)據(jù)類型和宏的定義 與顯示有關(guān)的函數(shù)和結(jié)構(gòu)定義 與用戶出口有關(guān)的函數(shù)和結(jié)構(gòu)定義 與 MenuScript 中對象屬性操作有關(guān)的函數(shù)和結(jié)構(gòu)定義 與模型創(chuàng)建、查詢有關(guān)的函數(shù)和結(jié)構(gòu)定義 與特征建模有關(guān)的函數(shù)和結(jié)構(gòu)定義 普通建模有關(guān)的函數(shù)和結(jié)構(gòu)定義 與 UG 對象及屬性操作有關(guān)的函數(shù)和結(jié)構(gòu)定義 UG 對象的類型定義 與部件文件操作有關(guān)的函數(shù)和結(jié)構(gòu)定義 與 UIStyler 有關(guān)的函數(shù)和結(jié)構(gòu)定義 與用戶界面功能有關(guān)的函數(shù)和結(jié)構(gòu)定義 與視圖有關(guān)的函數(shù)和結(jié)構(gòu)定義 與 WAVE 功能有關(guān)的函數(shù)和結(jié)構(gòu)定義 UG/OPEN API 的應(yīng)用范圍 UG/IPEN API 的主要應(yīng)用有以下幾個方面： (1) 用戶化制定 CAD 環(huán)境。用戶化制定 CAD 環(huán)境，主要包括：提供用戶化 CAD規(guī)范；提供用戶標(biāo)準(zhǔn)化件庫；定制用戶化 CAD 界面等。 (2) 開發(fā)在 UG 軟件平臺上的用戶專用軟件。開發(fā)在 UG 軟件平臺上的用戶專用軟件主要是指 UG 軟件沒有提供的及功能不能滿足用戶要求的一些用戶專用 軟件，例如 CAPP 軟件、 DFA 軟件、 DFM 軟件、 CAD/CAE 接口軟件等。 第 2 章 UG 二次開發(fā)技術(shù)研究 8 (3) 開發(fā) UG 軟件與其他 CAD 軟件的接口。目前，商品化的 CAD 軟件很多，如CATIA、 Pro/E、 Solidworks、 AutoCAD 等。使用這些軟件所建的 3D 模型或 2D 圖紙都使用各自的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，有時需要把它們的數(shù)據(jù)進(jìn)行相互交換。這時，有必要開發(fā)它們之間的接口。 UG/IPEN API 運行的環(huán)境 UG/IPEN API 程序能在兩種不同的環(huán)境（依賴于程序的連接方式）下運行： ? Internal 環(huán)境 Internal 環(huán)境（也叫開發(fā)模 式）下的程序只能在 UG 的界面環(huán)境 (Session)下運行。 Internal 開發(fā)模式下的程序只能在 UG 的界面環(huán)境下運行。在運行這些程序時，它們以 *.dll 的方式被加載到 UG 的運行空間中。該模式有下列特點： (1) 執(zhí)行代碼小，連接快。 (2) Internal 的程序一旦被加載到內(nèi)存中，只能通過 UG/OPEN API 的卸載功能才能從 UG 的運行環(huán)境中卸載它。 (3) 運行結(jié)構(gòu)在 UG 界面的圖形窗口中可見。 (4) 入口函數(shù)是 ufusr()或 ufsta()。 ? External 環(huán)境 External 開發(fā)模式可以以 *.exe 的方式在操作系統(tǒng)（ Windows NT/2021/XP及 UNIX）下直接運行，而不在 UG 環(huán)境中作為 UG 的子進(jìn)程運行。通常， External模式用于那些不需要圖形界面的后臺運行應(yīng)用程序，如打印機(jī)或繪圖儀輸出。在調(diào)用訪問 UG 格式數(shù)據(jù)的函數(shù)前必須要打開 UG 的部件（ part）文件。絕大部分的UG/OPEN API 函數(shù)或子過程可以在這兩種模式下使用。只有極少數(shù)的函數(shù)（主要是用戶界面函數(shù)）只能在 Internal 模式中使用。 UG/OPEN API 應(yīng)用程序的初始化和終止 所有的 UG/OPEN API 程序必須正確的初始化和終止以保證獲取和 釋放UG/OPEN API 的執(zhí)行許可權(quán)限。 UG/OPEN API 提供了兩個函數(shù)來做這項工作：UF_initialize()和 UF_terminate()。在應(yīng)用程序中，聲明變量之后第一個調(diào)用的 UG/OPEN API 函數(shù)必須是 UF_initialize()，用以獲取執(zhí)行許可權(quán)限。 最后一 第 2 章 UG 二次開發(fā)技術(shù)研究 9 個調(diào)用的函數(shù)必須是 UF_terminate()用以釋放執(zhí)行許可權(quán)限。 UG/OPEN GRIP 編程技術(shù) GRIP(Graphics Interactive Programming)是一種專用的圖形交互編程語言 ， 開發(fā)者可 以用 GRIP 編程的方法自動實現(xiàn)在 UG 下進(jìn)行的絕大部分操作 。 如圖21 是 GRIP 高級開發(fā)環(huán)境的界面。 GRIP 命令很像英語單詞 ， 語法與 BASIC 和FORTRAN 相似 ， 有某些情況下對于一些高級操作 ， 用 GRIP 編程的方法比用 UG 交互的方法更有效 ， 在 UG 交互環(huán)境下可以實現(xiàn)的功能用 GRIP 幾乎全都可以實現(xiàn) 。UG 提供了一個名叫 UG/Open GRIP 的 GRIP 語言編輯器 ， 用這個工具可以編輯、修改、編譯、連接程序 。 圖 21 GRADE(GRIP 高級開發(fā)環(huán)境 )的界面 GRIP 語言與一般的通用語言一樣，有其自身的語法結(jié) 構(gòu)，程序結(jié)構(gòu)，內(nèi)部函數(shù)，以及與其他通用語言程序相互調(diào)用的接口。一個 GRIP 語句是由一個或幾個 GRIP 命令組成， GRIP 命令是 GRIP 語言的基本組成部分。 GRIP 命令有三種表示格式