以UG 軟件為二次開(kāi)發(fā)平臺(tái)，使用UG/Open 和Visuanl C + + 這2 種工具，采用基于圖形模板的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，通過(guò)UG/Open API 在VC + + 集成環(huán)境中編程實(shí)現(xiàn)螺桿的參數(shù)化設(shè)計(jì)和對(duì)螺桿數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)，實(shí)現(xiàn)了擠出機(jī)4 種螺桿的參數(shù)化設(shè)計(jì)，節(jié)省了螺桿的設(shè)計(jì)時(shí)間。該參數(shù)化設(shè)計(jì)方法還可以應(yīng)用到其他一些非標(biāo)準(zhǔn)的，但具有相同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)中，從而提高了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效率。

　　螺桿是擠壓系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，是擠出成型設(shè)備的心臟，由擠出理論可知高聚物在擠出成型過(guò)程中要經(jīng)過(guò)固體輸送、熔融和熔料定壓定量等擠壓過(guò)程，螺桿的結(jié)構(gòu)及其幾何參數(shù)的設(shè)計(jì)合理與否直接影響這個(gè)擠壓過(guò)程。隨著CAD 技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法開(kāi)始應(yīng)用于各種機(jī)械的設(shè)計(jì)過(guò)程中，完成機(jī)械系統(tǒng)的虛擬裝配、運(yùn)動(dòng)仿真、結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)等，從而設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)合理、性能良好的機(jī)械系統(tǒng)。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中，往往要進(jìn)行大量的重復(fù)性工作，耗時(shí)費(fèi)力，設(shè)計(jì)成本較高。擠出機(jī)螺桿已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，實(shí)現(xiàn)它的參數(shù)化設(shè)計(jì)具有很大的優(yōu)越性，有學(xué)者以solidworks 為平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)了螺桿的參數(shù)化設(shè)計(jì)，有學(xué)者以UG 為平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了普通螺桿的參數(shù)化設(shè)計(jì)，但不夠全面。以UG NX5 軟件為平臺(tái)對(duì)其進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，應(yīng)用VC 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和UG/Open 開(kāi)發(fā)出擠出機(jī)螺桿的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)。系統(tǒng)針對(duì)普通螺桿和BM 型螺桿、銷釘型螺桿、屏障型螺桿3 種新型螺桿實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)，并建立了螺桿參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，可以查詢和添加不同螺桿幾何參數(shù)，縮短了螺桿的設(shè)計(jì)周期，并增加了螺桿校核模塊，對(duì)設(shè)計(jì)的螺桿進(jìn)行簡(jiǎn)單的校核。

1、UG/OPEN 簡(jiǎn)介

　　Unigraphics(簡(jiǎn)稱UG) 是CAD/CAE/CAM 一體化的機(jī)械工程計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，功能強(qiáng)大，內(nèi)容豐富，涵蓋了從設(shè)計(jì)、分析、加工、管理等領(lǐng)域。UG/OPEN 作為UG 平臺(tái)上提供的二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言是為滿足用戶特殊需要而隨UG 一起發(fā)布的，包括以下幾部分:UG/Open API 為UG 軟件提供直接的編程接口;UG/Open Grip 是UG 內(nèi)部開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，具有通俗易懂的特點(diǎn)，是UG 二次開(kāi)發(fā)早期的主要語(yǔ)言，用戶利用它可以生成NC 自動(dòng)化或自動(dòng)建模等特殊應(yīng)用;UG/Open MenuScrip 對(duì)UG 軟件操作的菜單、工具條進(jìn)行用戶化開(kāi)發(fā);UG/Open UIStyle 是1 個(gè)可視化編輯器，用戶可以為UG/Open 應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)友好的具有UG 風(fēng)格的交互界面。

2、參數(shù)化系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

　　2. 1、螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　常規(guī)擠出螺桿與注射螺桿在很大程度上具有相似的結(jié)構(gòu)，按照擠出螺桿的固體輸送理論、熔融理論和熔體輸送理論來(lái)設(shè)計(jì)螺桿結(jié)構(gòu)，螺桿分為三段:加料段、壓縮段、均化段。參照文獻(xiàn)，系統(tǒng)把擠出螺桿剖為四大部分:加料段L1、壓縮段L2、均化段L3、螺桿頭來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其他螺桿參數(shù)如螺距、螺棱寬度、均化段螺槽深、加料段螺槽深等參照設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

　　2.2、螺桿參數(shù)化設(shè)計(jì)方法的選擇

　　參數(shù)化設(shè)計(jì)是指在零件或部件形狀的基礎(chǔ)上，用一組尺寸參數(shù)和約束定義該幾何圖形的形狀，尺寸參數(shù)和約束與幾何圖形有顯式的對(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)尺寸或約束發(fā)生改變，相應(yīng)的幾何圖形也會(huì)有相應(yīng)的變化，從而達(dá)到驅(qū)動(dòng)該幾何圖形的目的。在UG CAD 中，主要有交互圖形設(shè)計(jì)和二次開(kāi)發(fā)2 種參數(shù)化設(shè)計(jì)方法。交互圖形設(shè)計(jì)方法是指在UG 系統(tǒng)的環(huán)境中，用戶通過(guò)UG 提供的模型交互操作命令和參數(shù)化的建模方法，從

　　而完成產(chǎn)品的參數(shù)化設(shè)計(jì)。二次開(kāi)發(fā)的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法有2 種，即基于圖形模板的參數(shù)化設(shè)計(jì)和基于參數(shù)化程序的設(shè)計(jì)方法�；�于圖形模板的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法的思想是通過(guò)修改圖形模板的特征，從而驅(qū)動(dòng)圖形模板發(fā)生相應(yīng)的變化，達(dá)到參數(shù)化設(shè)計(jì)的目的�；�于參數(shù)化程序設(shè)計(jì)方法的思想遵循點(diǎn)、線、面、體的方式進(jìn)行，通過(guò)尋找模型上的關(guān)鍵點(diǎn)或根據(jù)數(shù)學(xué)方程求得關(guān)鍵點(diǎn)，再把關(guān)鍵點(diǎn)連成線，由線構(gòu)面再構(gòu)體。系統(tǒng)選擇基于圖形模板的參數(shù)化的設(shè)計(jì)方法，通過(guò)UG/Open API 編程實(shí)現(xiàn)螺桿參數(shù)化設(shè)計(jì)，最終生成所需螺桿的三維模型。

　　2.3、參數(shù)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

　　使用UG/Open MenuScrip、UG/Open UIStyle 和VC + + ，windows xp 作為操作系統(tǒng)平臺(tái)，對(duì)UG NX5 進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。得到擠出機(jī)螺桿參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，系統(tǒng)包括4 個(gè)模塊，螺桿直徑估算模塊，螺桿參數(shù)化設(shè)計(jì)模塊，螺桿校核模塊和幫助模塊，每個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)不同的功能。

　　2.3.1、配置開(kāi)發(fā)環(huán)境

　　基于UG 的參數(shù)化系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)首先需要自定義目錄，在自定義目錄下創(chuàng)建startup、application、database、prt 和my_ug_prt 共5 個(gè)文件夾。startup 文件夾中放置菜單* . men 和* . dll 文件，application 文件夾中放置對(duì)話框資源文件* . dlg，database 文件夾中放置數(shù)據(jù)庫(kù)文件，prt 文件夾中放置三維模板文件，my_ug_prt 文件夾中存放參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)出的螺桿模型。其次注冊(cè)環(huán)境變量，在【我的電腦】上單擊鼠標(biāo)右鍵選擇【屬性】，在彈出對(duì)話框中選擇【高級(jí)】，點(diǎn)擊【環(huán)境變量】按鈕，在彈出對(duì)話框中新建環(huán)境變量，【變量名】為“UGII_USER_DIR”，變量值為自定義目錄所在路徑。

　　2.3.2、編寫(xiě)菜單文件和設(shè)計(jì)對(duì)話框交互界面

　　使用UG/Open MenuScrip 創(chuàng)建用戶菜單，腳本菜單的擴(kuò)展名為* . men，其運(yùn)行結(jié)果如圖1 所示。使用用戶界面樣式編輯器，創(chuàng)建用戶交互對(duì)話框，共創(chuàng)建6 個(gè)對(duì)話框，螺桿直徑估算模塊、校核模塊、幫助模塊各對(duì)應(yīng)1 個(gè)，參數(shù)化設(shè)計(jì)模塊中包括4 個(gè)，6 個(gè)對(duì)話框均是從菜單中調(diào)用。

圖1 系統(tǒng)菜單

4、總結(jié)

　　擠出機(jī)螺桿參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)普通螺桿，BM 型螺桿、銷釘型螺桿、屏障型螺桿4 種螺桿的參數(shù)化設(shè)計(jì)，在估算出螺桿直徑的前提下，對(duì)應(yīng)不同類型的螺桿在與之對(duì)應(yīng)的螺桿參數(shù)交互界面中，輸入螺桿幾何參數(shù)就能夠快速輸出對(duì)應(yīng)的螺桿三維模型。螺桿的校核模塊能夠根據(jù)螺桿的材料等屬性及外環(huán)境對(duì)螺桿進(jìn)行簡(jiǎn)單的校核，進(jìn)一步提高了其可靠性。幫助模塊在設(shè)計(jì)過(guò)程中給設(shè)計(jì)人員提供一些簡(jiǎn)單的幫助。該系統(tǒng)能夠簡(jiǎn)單、快捷的設(shè)計(jì)螺桿三維模型，提高了螺桿的設(shè)計(jì)效率，為螺桿設(shè)計(jì)的后續(xù)CAE 處理奠定了基礎(chǔ)。