典型钣金构件展开的计算机辅助设计及三维建模.docx

题目：典型钣金构件展开的计算机辅助设计及三维建模

摘 要
本论文以UGOPEN/API为平台，以MFC为开发工具，针对常用钣金件进行了UG二次开发。本文利用UG软件建构了钣金件的实体模型，以UG OPEN/API为基础，通过建立参数关系和编写控制程序完成了参数在模块中的获取、传递。实现了只需在MFC对话框中输入参数而不需修改源程序代码便可以实现钣金件的设计、展开。
本论文的研究从实际应用出发，开发了一套操作简便、实用的钣金件展开CAD系统。简述了钣金CAD的发展现状，介绍了UG模块，并分析了本课题的研究目的及研究意义；详细介绍了钣金件展开CAD系统开发的理论基础；介绍了整个CAD系统开发的过程及开发方法，包括菜单技术、对话框的创建、参数的获取及修改和环境设置和视图窗口的控制等等；给出了所开发软件并以实例的方式进行了演示；最后对全文进行了总结。

关键词: 钣金件展开；三维建模；UG二次开发UGOPEN/API；MFC

Abstract
The sheet metal expiation system is developed on the platform of UG OPEN/API with MFC as the developing tools. It focuses on the common sheet metal piece. The sheet metal model is constructed by UG OPEN/API. The parameters are get and transferred between models by means of construction of the relationship and control of the designing parameters. The sheet metal pieces are designed and expanded with the MFC style dialog without modifying the programming code.
On the viewpoints of practical application, an easy using and useful CAD system for sheet metal piece expansion is developed. Current situation of the development of sheet metal piece CAD is presented. UG modules are also introduced. Then, the research purpose and significance is introduced. The theoretical foundation of developing method is introduced in detail. The process and method of the CAD system have been introduced in, including menu technology, building dialog boxes, obtaining and modification parameters, generating drawing and environment setting up and control of view windows, etc.. The software system is provided. The system has been demonstrated by means of an instance. At the end, the whole work is summarized.

Key Words: Sheet metal expiation; 3D modeling; UG OPEN/API; MFC
目录

中文摘要 I
英文摘要 II
1 绪论 1
1.1课题背景 1
1.2 CAD技术的发展趋势 1
1.3应用CAD技术进行钣金展开加工的发展状况 1
1.4 CAD二次开发技术 3
1.5 UG在钣金技术中的应用 5
1.6 课题意义 6
1.7 课题研究的主要内容 6
2 基Visual C++6.0的UG二次开发技术 7
2.1 引言 7
2.2 UG二次开发技术 7
2.2.1 UG/Open MenuScript 8
2.2.2 UG/Open UIStyler 9
2.2.3 UG/Open API 9
2.2.4 UG/Open GRIP 9
3 典型钣金件展开图的数学模型 10
3.1 钣金件的分类 10
3.2 钣金的展开技术 11
3.3 展开线数学模型的建立 12
3.4 两例典型钣金件展开图的数学模型 12
3.4.1两节任意角度弯头的展开图数学模型 12
3.4.2正圆头圆锥管的展开图数学模型 15
4钣金计算机辅助展开实例 18
4.1基于UG的钣金展开系统概述 18
4.2基于UG的钣金展开各功能的实现 18
4.3两节任意角度弯管的展开实例 20
4.3.1菜单的制作过程 20
4.3.2零件参数设置和对话框设置 22
4.3.3二维和三维展开图 25
5 仪表壳的落料、拉伸、冲孔复合模设计 27
5.1冲压模具的形式 27
5.2分析比较和确定工艺方案 27
5.3模具结构型式的选择 28
5.4计算冲压力 29
5.5凸凹模刃口尺寸的计算 30
5.6模具工作整体和部分尺寸 31
5.7模具的装配 31
6总结与展望 35
6.1总结 35
6.2展望 35
参考文献 37
致谢 39
毕业设计（论文）知识产权声明 40
毕业设计（论文）独创性声明 41
附录 42
附录1 外文翻译及原文 42
附录2 源程序代码 42

1 绪论
1.1课题背景
随着我国经济的快速发展，在国家建设中起重要作用的机械、化工、航空、冶金、交通等部门的建设和检修中，对于用钢板或其它板材制造的各种构件的使用越来越多。正确地展开放样是制作这些构件的第一道工序，它的正确与否对构件精确程度和质量起着重要作用。精确完整地生成钣金件的展开图，也是后继工艺排样和工艺生成不可缺少的前提条件。所谓展开放样是在不改变这些构件表面积的情况下，将它们依次摊开在一个平面上，称作为构件的表面展开。展开可分为可展曲面的表面展开和不可展曲面的近似展开两种。[1]
在钣金工展开下料工作中，准确、迅速地作出展开图，合理的排料，是提高制件质量，降低板材消耗，提高生产率的关键。以往展开下料多数采用人工放祥，以致误差较大，效率不高，随着电子计算机广泛地应用于机械工业设计和制造领域中，钣金工下料工作可逐步由计算机承担，计算机绘制展开图具有准确、迅速的优点，对提高展开图的质量和作图效率是人工方法所不能相比的。因而计算机的使用将促进钣金工下料的自动化，逐步实现计算机辅助设计、绘图及制造的有机结合。
计算机技术和数控切割机技术迅速发展，快速准确地对各种构件编程是生产过程中能否提高数控切割机生产效率的关键，钣金自动展开计算机程序就是针对这种情况设计的。利用计算机编制的程序进行放样，具有展开精度高，效率高的优点。可迅速计算出金属钣金构件其平面展开图上各个交点坐标，对于曲线则根据程序中设置的等份数，计算出每一等分点的坐标，并依据交点和曲线等分点的坐标编成数控切割程序。
1.2 CAD技术的发展趋势。
计算机辅助设计(ComputerAided Design,简称CAD)技术产生于19世纪50年代后期。CAD技术作为杰出的工程技术成就，已广泛地应用于工程设计的各个
领域。CAD系统的发展和应用使传统的产品设计方法与生产模式发生深刻的变化，产生了巨大的社会经济效益。[1][2]
目前，CAD技术研究特点有计算机辅助概念设计、计算机支持的协同设计、
海量信息存储、管理及检索、设计法研究及其相关问题、技术创新设计等。可以

预见CAD技术将有新的飞跃，同时还会引起一场设计变革。
CAD技术一直处于不断的发展之中。应用CAD技术可以起到提高企业的设
计效率、优化设计方案、减轻技术人员的劳动强度、缩短设计周期、加强设计的
标准化等作用。越来越多的人认识到CAD是一种巨大的生产力，不断加入到CAD
用户之中。CAD技术已经广泛地应用在机械、电子、航天、化工、建筑等行业。
并行设计、协同设计、智能设计、虚拟设计、敏捷设计、全生命周期设计等设计
方法代表了现代产品设计模式的发展方向。随着人工智能、多媒体、虚拟现实、
信息等技术的进一步发展，CAD技术正朝着集成化、智能化、协同化的方向发展，CAD技术在企业的技术进步和产品创新的过程中将发挥越来越大的作用。CAD/CAM的应用对大大缩短设计和制造周期，减少原料消耗，提高产品质量具有重要意义。
CAD技术的概念和内涵正在不断地发展中。1972年10月，国际信息处理联
合会（IFIP）在荷兰召开的“关于CAD原理的工作会议”上给出如下定义：CAD
是一种技术，其中人与计算机结合为一个问题求解组，紧密配合，发挥各自所长，
从而使其工作优于每一方，并为应用多学科方法的综合性协作提供了可能。CAD
是工程技术人员以计算机为工具，对产品和工程进行设计、绘图、分析和编写技
术文档等设计活动的总称。
根据建模的不同，CAD系统一般分为二维CAD和三维CAD系统。二维CAD
系统一般将产品和工程设计图纸看成是“点、线、圆、弧、文本……”等几何元
素的集合，系统内表达的任何设计都变成了几何图形，所依赖的数学模型是几何
模型，系统记录了这些图素的几何特征。二维CAD系统一般有图形的输入与编
辑、硬件接口、数据接口和二次开发工具等几部分组成。
三维CAD系统的核心是产品的三维模型。三维模型是在计算机中将产品的
实际形状表示成为三维的模型，模型中包括了产品几何结构的有关点、线、面、
体的各种信息，计算机三维模型的描述经历了从线框模型、表面模型到实体模型
的发展历程，所表达的几何体信息越来越完整和准确，能解决“设计”的范围越
广。其中，线框模型只是用几何的棱线表示几何体的外形，就如同用线架搭出的
形状一样，模型中没有表面、体积等信息。表面模型利用几何形状的外表面构造
模型，就如同在线框模型上蒙了一层外皮，使集合形状具有了一定的轮廓，可以
产生诸如阴影、消隐等效果，但模型中缺乏几何形状体积的概念，如同一个几何
体的空壳。几何模型发展到实体模型阶段，封闭的几何表面构成了一定的体积，形成了几何形状的体的概念，如同在几何体的中间填充了一定的物质，使之具有
了如重量、密度等特性，且可以检查两个几何体的碰撞和干涉等。由于三维CAD
系统的模型包含了更多的实际结构特征，使用户在采用三维CAD造型工具进行产品结构设计时，更能反映实际产品的构造或加工制造过程。
1.3应用CAD技术进行钣金展开加工的发展状况
当前钣金件的CAD展开系统大概可以分为以下三类：
第一类是在专业CAD软件中包含有钣金设计模块。如Catia、Pro/E、UG、
Solikworks等，这些软件都是比较大型的三维设计软件，钣金模块只是其中的一个组成部分。
第二类是专门开发的钣金展开系统。
在这一类型中国内比较典型的有BJCAD V2.0、华中理工的“开目钣金系统”、国防科技大学的“银河CAD钣金系统”等。这些系统的价格比较适中，但是功能有限。且这些系统都是基于设计的展开系统，即在从事展开时以中性面为基础而不考虑焊缝和板厚处理、坡口形式，单纯按照中性面对接来建立模型进行展开，由于没有考虑实际制造的工艺特点，其计算结果往往与实际应用有出入。
国外比较好的有澳大利亚的“FASTCAM”和英国的“Radan CADCAM”。Radan CADCAM是英国RADAN公司于1976年开发研制的专业钣金件、结构件设计加工软件。经过20多年的不断开发及改进，日趋成熟而完善。如今已成为集设计、制造、管理于一体的模块化软件。它能连贯从钣金设计到加工的所有环节，解决钣金设计、加工及管理的所有问题；改变老的工作方式中，在画图及展开计算环节中的严重重复劳动现象。系统自动的展开计算及自动编程，把工艺人员从繁琐的计算工作中解放出来，并大大减少人为干预所造成的错误。RADAN软件的一体化方案减少设计、制造周期，大大提高生产效率。但是这类专业软件往往存在价格高、与我国的标准不匹配等问题。[15][16]
第三类是在已经有的软件平台上进行二次开发。此类型的软件是在已经存在的平台上有针对性的进行功能扩展。
1.4CAD二次开发方法
二次开发是在已有的软件基础上进行的开发，具有继承性的特点，因此所开发的功能和性能在很大程度上取决于支撑软件的功能和开放程度。目前的通用CAD系统都具有用户定制功能，可以在软件平台上进行二次开发，一般有如下几种方法：
（1）参数化CAD开发方法。有些企业的产品绝大多数为定型产品，这些产品的系列化、通用化和标准化程度高，设计所采用的数学模型及产品的结构都是固定不变的，只是产品的尺寸规格不同。对于这类产品，可以将己知条件及其它随着产品规格而变化的基本参数用相应的变量代替，然后根据己知条件和基本参数，由计算机自动查询图形数据库，或由相应的软件计算出绘图所需要的全部数据，由专门的绘图生成软件在屏幕上自动地设计出图形。其原理如图1.1所示。

图1.1参数化CAD开发原理图
交互式CAD开发方法。有些企业的生产特点属于单件、小批量生产，设计人员利用交互图形显示系统的功能，在屏幕上以人机交互的方式进行设计开发，提高交互设计速度。交互CAD应用软件的开发通常包括数据库、图形库、程序库以及人机交互主控程序。其原理如图1.2所示。

图1.2 交互式CAD开发原理
在实际的应用过程中，企业所用的CAD应用软件可能结合了上述几种二次开发的方法。
1.5 UG在钣金技术中的应用

1.6课题意义
开发一种无需用户用任何语言编程，将三维立体钣金构件展开为二维平面图
形，它是新一代全参数化的、实现对钣金展开和加工的软件，无论是对钣金二维
平面，还是三维立体图形都能在电脑实现100％的展开，编程与制造实现无缝连
接。从此，摆脱了电脑对钣金设计实体造型及手工下料纸板放样的困境。使工程
技术人员达到彻底抛开绘图扳和《钣金展开图解与计算手册》的目的，满足了现
场施工人员无需用纸板放样的愿望。从而使上述人员从繁重的体力劳动和繁琐的
脑力劳动中解放出来，对提高生产率、保证产品质量、节约原材料、减少工时、
降低成本，具有显著的经济效益和社会效益。可以应用于航天、航空、石油、化
工、冶金、锅炉、船舶、车辆等机械行业的钣金领域，进行计算机辅助设计、绘
图、打印。【17】
1.7 课题研究的主要内容
l
l 根据钣金件的分类创建用户菜单和对话框，方便用户的操作。

2 基于Visual C++6.0的UG二次开发技术
2.1引言
UG是一个优秀的机械CAD/CAE/CAM一体化高端软件，它基于完全的三维实体复合造型、特征建模、装配建模技术，能设计出复杂的产品模型。加之技术上处于领先地位的CAM模块、内嵌的CAE模块，使CAD、CAE和CAM有机集成，可以使产品的设计、分析和制造一次性完成。此外，UG软件还提供了CAD/CAE/CAM业界最先进的编程工具集，以满足用户二次开发的需要。【21】
2.2 UG二次开发技术
UGS(Unigraphics Solutions)是全球发展最快的机械CAD/CAE/CAM公司之一，UG也是其五大主要产品(UG、Parasolid、iMAN、SolidEdge、ProductVision)之一，汇集了美国航空工业及汽车工业的专业经验，经过20多年的发展，现已成为世界上最先进和紧密集成的、面向制造业的CAX高端软件。[11]UG是知识驱动自动化技术领域中的领先者，实现了设计优化技术与基于产品和过程的知识工程的组合，广泛应用于航空、航天、汽车、通用机械、模具和家用电器等领域。
UG提供了CAD/CAE/CAM业界最先进的编程工具集以满足用户二次开发的需要，称之为UG/Open。它是一系列UG开发工具的总称，随UG一起发布。以开放性架构面向不同的软件平台提供灵活的开发支持。UG/Open主要由4个开发工具组成，如图2-2所示。

图2-2 UG/Open 二次开发工具
如图2-3所示说明了本课题中UG二次开发的流程，从中可以看出：层III

是系统开发环境层，在支撑平台的支持下，分为用户界面定制层和程序开发层。用户界面定制层如图中I所示，这层包括Menu与ToolBar的定制，其作用开发的应用程序与系统无缝地融合在一起。通过定制的Menu、ToolBar运行开发的UG/OpenAPI程序、UG/GRIP程序或录制的宏文件，也可以通过File→Execute→NX Open(Grip)执行OpenAPI(GRIP)程序，对于KF开发的类可以通过KF控制界面或者定制的菜单来执行。程序开发层如图II所示，主要包括对话框与OpenAPI程序的接口、OpenAPI与数据库接口的实现、GRIP与API程序的相互
关系、宏文件的录制、UG/KF类的开发和封装。UG/OpenUIStyler标准Motif对话框编辑器比较特殊，它可以开发对话框，生成可以用OpenAPI程序调用的*.dlg文件，但更重要的是提供了程序实现，因此将其归属于程序开发层，如图2-3所示。

图2-3 二次开发流程图
2.2.1UG/Open MenuScript
此项功能使用户或第三方软件商通过文本编辑器编辑UG菜单文件，以生成用户化的菜单进而集成他们的特殊应用。UG/Open MenuScript支持UG主菜单和快速弹出式下拉菜单的修改，通过它可以改变UG菜单的布局、添加新的菜单项以执行用户二次开发程序、User Tools文件及操作系统命令等。UG/Open MenuScript的使用需专门授权。运用UG/OpenMenuScript可以完全改变UG软件的主界面，需谨慎使用以防出现混乱。
2.2.2 UG/Open UIStyler
UG/Open UIStyler是一个构建UG风格对话框的直观可视化的编辑器。UG/Open UIStyler得主要功能如下：
n 提供了让开发人员建造UG/NX风格对话框的可视化环境，并能生成UG/OPEN UIStyler文件和C代码，从而使用户在使用UG/OPEN UIStyler产生的对话框时，不必考虑图形界面(Graphical UserInterface)的实现。
n 通过选取和放置控件，从而能实现所见即所得。
n 利用可视化环境快速生成UG/NX风格对话框，从而减少开发时间。
n 提供了属性编辑器，从而允许开发人员设置和修改控件属性。
2.2.3 UG/Open API
UG/Open API又称作User Function，是UG与外部应用程序之间的接口，是UG提供的一系列函数和过程的集合。通过它可以在C++程序中以库函数的形式调用UG内部的2000多个操作从而实现其功能。
2.2.4 UG/Open GRIP
GRIP(Graphics Interactive Programming)是UG内嵌的专用图形交互编程语言，用户通过GRIP语言编程能够自动完成在UG下进行的绝大部分操作，如实体建模、工程制图、制造加工、系统参数控制、文件管理、图形修改等。
GRIP语言通过命令行来实现对UG的操作，每条命令的形式为：关键词/参数。GRIP定义了四种类型的结构：变量、命令、函数和符号，其中所有的关键词后面都紧跟一个斜杠符号，关键词没有严格的大小写要求，但在GRIP程序中通常采用大写形式。

3 典型钣金件展开图的数学模型
3.1 钣金件的分类
将物体表面，按其实际形状和大小摊平在一个平面上，称为物体的表面展开。展开后所画出的平面图形，成为该物体的表面展开图。
实际应用的钣金制品形式繁多，但大多数是由一些基本平面体和曲面体所组成。常见的曲面分为可展开曲面与不可展开曲面两大类：
可展开曲面凡曲面上相邻两条直素线能构成一平面时（即两直线平行或相交），均可展开。属于这类曲面的有
1、单个制件。如：圆柱、圆锥、多边形管等。
2、相贯制件。如表3-1
不可展开曲面凡母线是曲线或相邻两素线是交叉直线的曲面，都是不可展开面。
1、单个制件。如：球体、螺旋面等
2、相贯制件。
为了使本软件具有一定的代表性，在本文的编程和展开中涉及到了单一制件、不可展开曲面和相贯制件的一些典型应用实例。
表3-1可展开曲面相贯制件

在常见的相贯管接头结构中，一般都是有一个粗管是贯通的，我们称之为
主管，其余管材搭接在主管上，被称为搭接体，搭接体一般只搭接在主管的一侧。按照它们的连接形式分为搭接式管接口和插入式管接口。由于两种管接口方式类似，且实际应用中搭接式管接口应用较广泛，所以本文只对搭接式管接口进行讨论并建立数学模型及创建相关菜单。
3.2 钣金的展开技术
根据钣金件的展开特性，可将钣金件的表面分为两类。一类是可展开面，其构件表面相邻的两条素线是平行或相交的，可以直接展开成平面图形，如圆柱面，圆锥面、圆台面等；另一类是不可展开面，其构件母线是曲线或相邻两素线是交叉的，不能直接展开成平面图形，如球面，天圆地方体(圆管与矩形管的中间过渡连接件)、各类偏心管件表面等。不同种类的表面有不同的展开方法。
对于可展开面，其展开方法比较简单。圆柱面的展开图是一个矩形，也可能是三条互相垂直的直线和一条曲线组成的图形或两条平行线和两条曲线组成的图形，对后两类可将其近似分割为直角梯形来展开；圆锥面的展开图是一个扇形；圆台的展开图形是圆环的一部分。对于不可展开面，一般采用近似方法，如采用三角形法来近似展开。三角形法就是将构件表面分割成一组或多组三角形来近似表达各种曲面图形。总之，钣金件的展开形式主要有三种：直角梯形(或矩形)，
圆形(或扇形)，三角形。任何钣金件的展开都可以通过这三种形式展开成平面图形。
目前钣金展开传统的及常用的方法总结起来大致有以下几种：
l 作图法 首先根据需要展开构件的形状特点进行分析，把它分成若干个基本件，再把每一个基本的表面分割出一组展开的表面实形，然后根据基本件的视图用投影变换的方法求出这组表面实形的所有邻边线段的实长，可以画出每一个表面实形，并把这组表面实形依次地画在一个平面上。
l 计算法 它同样是根据需要展开构件的形状特点进行分析，归纳出一套求表面实形所有邻边线段实长的公式。由具体构件的已知条件求出这些邻边线段的实长，并用这些实长来画展开图。
l 系数法 此法是在计算法的基础上产生的，它把计算公式中某些常数项合并在一起，总结出一组系数。求实长时，只要将这些系数乘以已知条件即可。
l 程序法 某一类构件需要展开时，它们分解的基本条件可以是一定的，而归纳出计算表面实形的各邻边线段实长的公式也就固定了。
l 计算机辅助绘图法(Computer Aided Drafting) 是以计算几何为理论础，以计算机CAD软件为平台，进行几何图形的表达、分析、编辑和保存的一种技术方法。
l 计算机辅助设计法〔Computer Aided Design) 是计算机辅助几何图解法和程序法相结合的产物。某一类构件需要展开前，预先归纳出计算表面实形的各邻边线段实长的公式和它们之间的关系，用计算机语言事先编写好一个程序，然后运行这个程序，计算出各线段的实长，并且在程序中调用有关画图命令自动将展开图1：1地画在屏幕上。用这种方法，既快速正确，同时又有较高的精度，是一个值得提倡的方法。
3.3展开线数学模型的建立
在本钣金件展开CAD系统中，对构件的展开先是按照中性面的尺寸进开以建立简化的数学模型。最后编程实现的时候把数学模型考去，从而使钣金件的展开符合实际需要。展开的步骤一般按照图3-1来进。

图3-1钣金展开数学模型建立流程图
3.4两例典型钣金件展开图的数学模型
以下分别两节任意角度弯头和正圆头圆锥管为例的钣金件展开图的数学模型：
3.4.1 两节任意角度弯头的展开图数学模型
两节等径任意角弯图、斜口曲线展开坐标值可用以下式计算：
计算公式
公式(3.1)
公式(3.2)
式中 ——展开周长等分点至曲线坐标（mm）
——圆管外径（mm）
——板厚( mm)
——两管轴线交角( °)
——圆管断面等分角( °)

图3-2展开图

如图3-2展开图
当时，设圆周等分数为n，各等分数的计算式为：
当时

计算式：

同理可求出其他各等分数的展开计算系数值。在两节任意角弯头中，以轴线交角120°、135°和150°为常见。当n的数值去的越大，展开的精度就越高。

图3-3 钣金展开图精度对比
如图3-3所示，圆周等分数n取值越大，圆弧的精度越高。精度取8时圆弧的精度如左图所示圆弧被分为一段一段，精度不高；当精度取128时圆弧精度如右图所示圆弧非常平滑，精度非常高。
3.4.2 正圆头圆锥管的展开图数学模型
正圆头圆锥管也成为大小头变径管，现场应用较广。制件有薄板和厚板之分。薄板展开按外径，厚板制件需进行板厚处理。现就薄板、厚板制件展开计算，分别介绍如下：
1． 薄板截头圆锥管如图3-3，已知尺寸为D、d、H。
计算公式：
公式（3.3）
公式（3.4）
公式（3.5）
公式（3.6）
公式（3.7）
当时
公式（3.7）
式中 ---扇形弧半径（mm）；
---扇形角(°)；
---扇形弧弦长(mm)。

图3-3薄板截头圆锥管
2.厚板截头圆锥管如图3-4
已知尺寸为大小头外径、板厚、高H。展开时须进行板厚处理
计算公式：

公式（3.8）

公式（3.9）
公式（3.10）
公式（3.11）
公式（3.12）
公式（3.13）
公式（3.14）
公式（3.15）
当时
公式（3.16）
式中 ---扇形弧半径（mm）；
---扇形角(°)；
---扇形弧弦长(mm)。

图3-4厚板截头圆锥管

4 钣金计算机辅助展开实例
对于某一个具体的钣金构件，首先需要根据此构件的特点确定出它的基本几何参数，然后再设计此构件结构设计及展开图的对话框。
构件设计对话框的内容有：构件平面图的预览图、基本参数输入、绘制图形初始点的选取、输入数据合理性检验、绘制构件的零件工作图和展开图。其中输入数据合理性检验是必不可少的，一个构件的各个几何参数之间不是相互独立的，而是互有联系的，它们之间存在着某种制约关系，如果输入的参数不满足这个制约关系，那么绘制出图形的结果是可想而知的。由于在绘制零件工作图和展开图时要进行比例选择，所以对零件工作图和展开图的设计控件分别设计其相应的子对话框，这样设计的对话框条理层次清晰、更合乎生产实际的需要。但是同时也引起了设计编程时主子对话框之间数据传送的困难。
钣金件CAD系统的实现思路的就是在理解或者能够构建钣金件形状的数学模型下，确定描述钣金件特征的几何参数个数和各展开参数之间的物理关系意义，随后设计人机交互界面和编写钣金件展开程序。其中，人机交互界面不仅仅包含描述钣金件特征的各个广义几何参数，还应该包括钣金件的三维视图，可以给用户以要展开钣金件的直观效果。
4.1 基于UG的钣金展开系统概述
在UG中实现典型钣金件的展开主要包括以下图4-1部分

钣金展开系统
菜单设置
零件参数设置
计算展开数据
UG三维显示

图4-1 钣金展开系统分类
l 菜单设置 运用UG/Open MenuScript可以很方便地编写用户菜单，不用开发C语言程序，并且所创建的用户化菜单可以与UG系统无缝集成。通过此菜单可以调用用户创建的对话框和UG本身的对话框以及利用UG/OpenAPI UG/Open GRIP开发的应用程序，实现用户与UG交互式操作。UG/Open MenuScript提供

l 了一套用于定义UG菜单的脚本语言，UG菜单就是用脚本语言写成的。菜单脚本文件是以.men为扩展名的文本文件，描述了菜单的形式和标题以及通过ACTIONS命令来指定菜单项对应的响应行为。在Windows记事本中输入命令，并保存为扩展名为.men的菜单文件，然后将此文件放在用户开发目录下建立的startup文件夹中。
l 零件参数设置 主要包括半径、高度、厚度、角度和精度等数值的设置，然后通过修改其中的某些数值可以实现一些功能。
l 计算展开数据 主要是计算出主要点和分割后各个点的坐标，通过VC++编程来实现展开图。
l UG三维显示 通过VC++编程后在UG界面中显示出钣金件的二维和三维展开图。
4.2 基于UG的钣金展开各功能的实现
全局函数里面包括了ufsta(char*param,int *return)、ufusr等子程序。创建参数值对话框和展开对话框时必须先进入主程序入口ufsta(char*param,int*return)，然后创建参数设置对话框lingjian_set_callback（UF_MB_）和展开对话框zhankai_set_callback(UF_MB_)，如4-2图所示对应的两个嵌套类型。在Yuanzhu_canshu_---class嵌套类型里编写程序创建参数设置对话框，字段表达的意思为：
m_H 表示高度
m_J 表示角度
m_R 表示半径
m_T 表示厚度
在yuanzhui_zhankai---class嵌套类型里编写程序创建展开对话框，字段表达的意思为：
m_JingDu 表示精度
Cmfcdlgdd class里的m_yuanzhu_data为存放斜交圆柱所有数据，该数据里包括m_jiaodian_point存放交线数据和m_T(m_H、m_T等零件)。m_jiaodian_point里面存放有可变数组点集，字段的意思为：
m_x 表示输入X轴数值
m_y 表示输入Y轴数值
m_z 表示输入Z轴数值
各功能图的实现形式如下图4-2所示

图4-2 全局数据分类
4.3 两节任意角度弯管的展开实例
4.3.1 菜单的制作过程
在UG开发环境下菜单的制作方法：1在自定义目录下创建startup和application两个文件夹。其中，自定义的菜单文件在starup文件夹中。本例子目录为D:\ug_menu_test.2在【我的电脑】上单击鼠标右键【属性】，在弹出的对话框里选择【高级】选项卡，在该选项卡里选择【环境变量】，注册环境变量，其中的【变量名】为UGII_USER_DIR,【变量值】为自定义目录，如图4-3所示。

图4-3 定义环境变量
在startup文件夹下建立菜单文件，如下图4-4所示

图4-4 菜单显示
在startup文件夹下建立后缀为.men的菜单文件，描述了菜单的形式和标题以及通过ACTIONS命令来指定菜单项对应的响应行为。在Windows记事本中输入以上命令，并保存为扩展名为.men的菜单文件，然后将此文件放在用户开发目录下建立的startup文件夹中。当UG启动时自动载入菜单脚本文件，其运行结果如上图4-5所示

图4-5 程序和菜单对应图
4.3.2 零件参数设置和对话框设置
利用MFC设计如图4-6所示的对话框。UG和MFC比较起来，UG比较麻烦。应用UG 的类生成向导建立MFC的DLL工程，然后再添加向导生成的代码部分，再用UG API开发程序编写回调函数然后再利用MFC资源建立对话框，最后完成参数传递。利用MFC资源建立两个类型分别为零件参数设置和对话框，用UG API建立回调函数，回调函数对应菜单。每写一个函数就显示一个菜单。

图4-6 利用MFC资源建立的对话框

零件参数设置里包括展开图的半径、高度、厚度和角度，输入相应的数值就会有对应的展开图，如下图4-7所示。

图4-7 零件参数设置

对话框里为钣金展开显示精度，精度取值越高，圆弧越光滑，展开精度越高，如下图4-8所示。

图4-8 展开精度的设置

4.3.3 二维和三维的展开图
根据点坐标值，用VC++编写程序实现直线和圆弧，最后在UG生成钣金展开的二维图，如下图4-9所示。

图4-9 钣金二维展开图

通过程序中对UG拉伸API的调用实现钣金展开三维图，n的取值越大，三维图