基于Creo二次開發的側墻零件參數化設計應用

宮洪磊 張紹東 郭玉亮 母印亨 朱東偉

（中車唐山機車車輛有限公司產品研發中心，河北 唐山 063035）

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基于Creo二次開發的側墻零件參數化設計應用

宮洪磊 張紹東 郭玉亮 母印亨 朱東偉

（中車唐山機車車輛有限公司產品研發中心，河北 唐山 063035）

摘 要：本文針對Creo二次開發的參數化設計原理進行了研究，論述了利用三維模型與程序控制相結合的開展Creo參數化設計的方法。詳細介紹了側墻零件的參數化設計方法包括：側墻的建模實施參數化定義、參數關系添加、快速生成工程圖、數據后臺配置并利用VC++編程軟件開發人機界面。最后利用Oracle數據庫對側墻零件模型進行管理。

關鍵詞：參數化設計；VC++；Creo；側墻；二次開發

0. 引言

企業產品大多數是定型的，具有系列化、通用化或標準化的特點，多數新產品的開發只需對很少一部分零部件進行全新設計，絕大部分零件都可重新使用。鐵路車輛設計現狀也是如此，許多新型車輛都是基于固有產品通過變形設計完成的。

側墻是鐵路車輛中必不可少的組成部分。隨著中國鐵路事業的快速發展，很多軌道車輛項目同時進行，這些項目不僅要求側墻設計規范并且要快速出圖，但是每次進行設計只有部分變化的側墻要對整套的物料號及圖紙都要進行更換，這樣不僅造成大量的更改工作量，并影響整個項目的生產開始時間，所以開發規范化、標準化、快速化的側墻設計工具顯得尤為必要。

1. Creo參數化設計開發方案

Creo軟件功能強大、內容豐富的CAD/CAM集成軟件，很適合應用于Top-Down結構的設計流程。它以其強大的三維處理功能、參數化設計、特征建模以及單一數據庫等特點而被廣泛地應用于制造業的各個領域。采用Creo參數化設計可以規范側墻建模過程，避免人為錯誤，實現協同設計，優化人力資源，提高側墻零件的設計速度，發揮設計工程師的能動性，推動鐵路事業快速發展。

1.1 Creo二次開發方案

Creo為用戶提供了強大的二次開發包Pro/Toolkit，Pro/Toolkit封裝了大量Creo底層API函數，可供用戶定制開發內嵌于Creo中的各種應用程序。MFC工具是Visual C++封裝的類庫，為用戶提供強大的基于Windows的對話框設計資源，在界面設計上擁有得天獨厚的優勢。

Creo具有兩種開發模式：同步模式與異步模式。同步模式即應用程序必須在Creo啟動的情況下才能運行；異步模式即應用程序可以脫離Creo環境獨立運行。在目前情況下，設計人員不僅使用程序開發工具同時使用Creo軟件本身強大功能設計，因此側墻參數化設計采用同步模式。

1.2 參數化設計方案

Creo參數化設計是采用三維模型與程序控制相結合的方法。三維模型不由程序創建，而利用交互方式生成。交互方式集成了人機界面、數據庫訪問程序、參數驅動程序。人機界面用于設計參數輸入輸出顯示以及對話框下對應程序模塊的總控；數據庫訪問程序用于數據的讀取、保存與維護以及為參數驅動程序準備設計參數；參數驅動程序用于將準備好的設計參數傳遞給三維參數化設計模板，并驅動設計模板再生，得到新的側墻零件模型。交互方式將采用Vc++、Pro/Toolkit和Pro/Program聯合開發的方法。

2. 側墻零件參數化設計實施

側墻零件參數化的整個基礎數據需要提供的內容包括：三維模型、二維工程圖、后臺配置文件。

2.1 側墻零件建模實施

側墻零件包括側墻立柱、側墻縱梁、M型梁、側墻板、窗角補強板、管卡等。它們需要具有滿足其參數化變形需求的建模方式。

為了更好地理解基礎數據建立過程，下面將以管卡為例詳細介紹建模過程。根據圖紙及實際使用情況確定模型固定尺寸、變動尺寸及變化規律，確定參數化建模方式方法。根據公稱直徑分為4個系列，每個系列中“外徑”、“D”、“A”、“B”項目數值不變；4種類型d和h都不變；參數l需要經常變動；

同時根據模型特點，選擇拉伸的方式進行建模，將D、d、h、l、A、B六項確定為驅動參數。

為了后期添加關系便利，在建模草繪時需要依據圖紙標注出尺寸。

2.2 側墻零件參數定義

根據3.1中分析結果，建立參數，設置參數數值并添加文字說明。參數中不區分大小寫，對于同一字母出現兩側情況，小寫字母用雙重大寫代替，如“d”用“DD”代替；對于系統保留參數，用其他參數代替。

2.3 側墻零件關系添加

根據3.2中添加的參數和模型的尺寸建立關系。選擇“工具”—“參數”選項，點擊屏幕中需要添加關系的特征即可出現草繪時所標注的尺寸。點擊模型中顯示的尺寸即可將其添加到關系式對話框中，如本實例選擇“d23”，之后手動輸入添加式子“=D”即完成對“d23”關系的添加。參照相同方法添加其余尺寸的關系，對于本實例模型，添加關系如下所示：

d 2 3=D；d 2 4=L；d22=H；

d 2 6=R；d 2 5=B；d32=A；

d31=HD；d27=Dep；d28=d27；

d29=d26+d27

2.4 工程圖快速生成

工程圖是三維模型在車間中指導生產的表達形式，為了實現側墻零件的快速出圖，同樣將側墻零件的工程圖制作成樣板。設計人員在設計完三維模型后，可立即生成工程圖不需再次繪制工程圖。

在工程圖界面中，添加必要的視圖，并且添加其他詳細信息，如放大圖、剖視圖、尺寸、注釋、粗糙度、技術要求等。

2.5 后臺配置

為了實現以上的側墻零件參數化設計，需要在后臺對三維模型、工程圖、參數化數據進行配置。采用“.txt”記事本文件，保存為“.ini”格式。以側墻零件中管卡為實例的編輯代碼如下：

［管卡DN15］

model_file=TSK202.prt

drawing_file=TSK202.drw

Param_list=D，L，R，DEP，HD，A， B，Material

Value_list=22，25，2，1.5，4.5，39，53，Q235D

Remark_list=圓直徑，圓心底邊距（可修改），內折角半徑，板厚，圓孔直徑，孔間距，底座長度，材料；

其中

“［管卡DN15］”為類別名稱；

“model_file=”為三維模型名稱；

“drawing_file=”為工程圖名稱

“Param_list=”行為參數代號；

“Value_list=”行為參數默認值；

“Remark_list=”行為參數說明；

2.6 人機界面開發

人機界面的開發目的是為了方便用戶的使用，需要對側墻零件設計開發流程進行梳理規范，并根據實際需求，開發出友好的人機界面，將側墻零件設計知識、經驗以及最優的設計流程進行固化，最終形成一個交互式的側墻零件參數化設計系統。操作界面如圖1所示。

3. 模型數據管理

為了實現PLM系統對模型數據進行管理，需要將參數化設計的側墻模型后臺數據導入到PLM系統，采用Oracle數據庫對模型數據進行管理，同時應用相應的后臺程序對模型文件進行下載。過程如下：

（1）獲取PLM系統電子倉庫中車型對應的模型文件存儲路徑，同時在Oracle數據庫中調取模型對應的參數數據。

（2）下載模型文件到本地工作目錄并備份后供程序調用，同時將模型的參數顯示在界面上。

結語

本文介紹了基于Creo二次開發的側墻參數化設計方法。通過使用Pro/Toolkit 及VC++開發平臺，成功實現了側墻零件參數化快速設計。利用參數化設計程序來控制側墻的模型生成，并快速生成工程圖，開發出基于Creo的交互式人機操作界面，利用Oracle數據庫對側墻零件進行管理。本文中介紹的方法提高了設計效率，規范設計流程，為鐵路發展事業提供更好的技術支撐。

參考文獻

［1］張氫.基于知識的產品級參數化虛擬設計的可重用性研究［J］.中國機械工程，2003，14（20）：1753-1756.

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［3］王哲，王紅.Creo二次開發參數化設計技術的應用研究［J］.制造業信息造業信息，2014，27（3）：183-186.

［4］李世國.Pro/TOOLKIT程序設計［M］.北京：機械工業出版社，2003.

中圖分類號：TP391

文獻標識碼：A