管类钣金件参数化设计与展开系统的开发与实现

摘要

现代工业生产中,钣金制件在化工、机械、冶金、轻工等众多行业中占有越来越大的比重,其中钣金展开是生产中的一个重要环节。随着科学技术的进步和生产的发展,钣金展开在工程中的应用也越来越广泛。
　　 本文根据实际生产需要,应用数学原理和计算机应用技术,开发了一个基于UG平台的、功能较强的、针对管类钣金件设计及展开的应用系统,同时在开发过程中对一些技术问题做了理论方面的探讨与研究。
　　 该系统共包括十六类常用的管类钣金零件,本文着重实现了圆柱三通管、椭圆口变形接头、等径圆柱弯头和渐缩圆锥弯头等四类钣金构件的参数化设计与展开。通过输入相应的参数,生成该类构件的三维参数化实体模型,并在此基础上,利用其三维模型的结构尺寸和精确的解析方法生成其二维展开图。
　　 系统为便于用户使用,在构件选型、参数输入、展开管件选择等方面均设计了可视化的图形界面；在参数化过程中,系统考虑了相应构件的尺寸约束关系,保证了所生成模型的合理性；由于较精确地考虑了构件板厚因素的影响,保证了三维模型接口处的几何准确性,同时也使展开样板在几何上达到了工程设计要求,从而实现了三维模型和二维展开的参数化设计；系统可以对展开时划分素线的数量和展开起始位置进行选择,以适应构件不同尺寸、不同精度和不同工艺性的要求；展开结果可以图形及文本形式输出,其中还包含了面积、质量等几何和物理方面的附加信息。
　　 论文工作是以UGNX4.0软件作为平台,综合运用UG/OpenMenuScript、UG/OpenUIStyler、UG/OpenAPI等UG二次开发工具和VC++6.0面向对象的编程语言,开发建立了管类钣金件参数化设计与展开应用系统。
　　 在课题研究和开发过程中解决了一些关键性的理论和技术问题,一些工作具有创新性。比如将结构设计和曲面展开结合在一起的钣金系统在国内还鲜有所见；造型时通过对接口曲线的解析提取和向中性层的映射,得到准确的放样曲面,再在此基础上增加壁厚,极大地提高了构件模型和展开样板的精确度；把变形接头表面设置成可展的盘旋面以减小展开误差,首次推导出了通用的素线构造解析计算公式；通过实例证明了圆锥管与平板结合时过渡点的位置规律,并将其运用到渐缩圆锥弯头的模型构建中。
　　 制造业中,钣金构件和制品因其生产效率高、成本低、工艺简单等特点,使其应用愈加广泛。钣金设计和展开的计算机辅助系统还有相当大的开发空间,本论文的系统开发工作对此起到推动作用并具有应用价值,在接口曲线提取等方面的研究工作具有理论意义。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 概述

1.2 本课题研究背景和意义

1.3 与本课题相关技术的研究现状

1.3.1 参数化设计方面

1.3.2 钣金展开系统开发方面

1.3.3 UG二次开发

1.4 本课题研究内容、特色及创新之处

1.4.1 研究内容

1.4.2 特色及创新之处

第2章 系统的功能及构成

2.1 系统的总体结构

2.2 系统的总体功能

第3章 系统主要开发思想和相关数学模型

3.1 参数化建模

3.1.1 基本解决方法

3.1.2 参数选择

3.1.3 模型建立思想

3.2 展开过程

3.2.1 板厚处理

3.2.2 相关数学模型

第4章 系统开发中的主要技术问题

4.1 构形策略

4.2 三通管接口曲线的获得

4.3 将变形接头表面设置为可展曲面

4.4 变形接头展开图生成

4.5 弯头端口曲线的参数计算

4.5.1 等径圆柱弯头端口曲线的参数计算

4.5.2 渐缩圆锥弯头端口曲线的参数计算

第5章 开发环境、系统实现与应用

5.1 开发环境

5.1.1 系统的软硬件环境

5.1.2 开发工具的选用

5.2 系统实现

5.2.1 系统的程序设计语言

5.2.2 界面的制作

5.2.3 下拉菜单及工具栏的制作

5.3 系统应用

5.3.1 圆柱三通管

5.3.2 变形接头

5.3.3 等径圆柱弯头

5.3.4 渐缩圆锥弯头

第6章 结论和展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢