CATIA汽車(chē)沖壓件模具修邊線(xiàn)設(shè)計(jì)

2016-12-29 by:CAE仿真在線(xiàn) 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

CATIA軟件是汽車(chē)行業(yè)的主流軟件,世界前20名汽車(chē)企業(yè)有18家采用CATIA作為核心設(shè)計(jì)軟件,在縮短新車(chē)型開(kāi)發(fā)周期方面起著至關(guān)重要的作用。如果采用CATIA軟件自身提供的全交互式功能雖然可以完成開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)任務(wù),但有些常規(guī)的工作是重復(fù)性的,需要大量的重復(fù)性操作才能完成,這樣會(huì)耗費(fèi)很多的時(shí)間。此前,有人提出了一種基于UG軟件下的修邊線(xiàn)二次開(kāi)發(fā)技術(shù),而CATIA軟件作為主流軟件還沒(méi)有這方面的開(kāi)發(fā)先例。如果在CATIA軟件環(huán)境下實(shí)現(xiàn)修邊線(xiàn)的自動(dòng)生成,無(wú)疑會(huì)大大提高設(shè)計(jì)工程師的工作效率。

CATIA二次開(kāi)發(fā)技術(shù)

二次開(kāi)發(fā)是使軟件用戶(hù)化和專(zhuān)業(yè)化的有效手段,它可以使軟件更好地為用戶(hù)服務(wù),在提高工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量方面有著不可低估的作用。圖1為CATIA軟件為用戶(hù)提供的多種二次開(kāi)發(fā)接口。

圖1 CATIA軟件二次接口

1.Automation API

Automation API 是使用自動(dòng)化應(yīng)用接口(Automation API)的宏,用于自動(dòng)化組件、日志(Journaling)、Visual Basic和JavaScript/Html的開(kāi)發(fā),是一種交互方式的定制。該定制方式允許用戶(hù)獲取CATIA的數(shù)據(jù)模型。通過(guò)提供交互的方式,讓用戶(hù)記錄操作過(guò)程,通過(guò)VB Script or Java Script 來(lái)錄制宏,從而自動(dòng)生成代碼。

Automation API具備了與任何OLE所兼容的平臺(tái)進(jìn)行通信的能力。Automation技術(shù)是建立在COM基礎(chǔ)之上,其核心技術(shù)是允許一個(gè)應(yīng)用程序操作另一個(gè)應(yīng)用程序。Automation技術(shù)并不是直接獲取及處理數(shù)據(jù),而是間接地通過(guò)暴露的對(duì)象和屬性,利用對(duì)象的方法和屬性來(lái)獲取、設(shè)置及處理數(shù)據(jù)。這種方法功能限制比較大,但入門(mén)比較容易,受CATIA版本限制較小。

2. KnowledgeWare

KnowledgeWare 智能構(gòu)件是一種反應(yīng)式的,基于規(guī)則的,面向目標(biāo)的客戶(hù)化方式。它是一種高效的規(guī)范重用,像應(yīng)用公式一樣簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)團(tuán)體的知識(shí)庫(kù)準(zhǔn)則集,并且和V5緊密集成以提升處理能力。它能通過(guò)相關(guān)的穩(wěn)定不變的規(guī)范定義來(lái)實(shí)現(xiàn)交互的知識(shí)捕捉。智能構(gòu)件是一套預(yù)定義的易用服務(wù),它驅(qū)動(dòng)的管理和重用是從函數(shù)、規(guī)范到組件和系統(tǒng)一步一步實(shí)現(xiàn)的。它允許定制和外部代碼的集成。它用于三個(gè)方面:知識(shí)顧問(wèn)、知識(shí)專(zhuān)家和產(chǎn)品工程優(yōu)化。知識(shí)顧問(wèn)是用于參與設(shè)計(jì)定義的嵌入知識(shí),包含規(guī)則集、檢查、審查和預(yù)定義行為(Behavior)。知識(shí)專(zhuān)家則是基于規(guī)則的過(guò)程,可以實(shí)現(xiàn)規(guī)則集、檢查和報(bào)告。產(chǎn)品工程優(yōu)化是面向設(shè)計(jì)目標(biāo)的,它包含優(yōu)化目標(biāo)、準(zhǔn)則和求解方案。

3.Interactive User Defined Feature

Interactive User Defined Feature的交互式的用戶(hù)定義特征,是一種編制式的定制開(kāi)發(fā)。通過(guò)聚合現(xiàn)存的特征來(lái)交互定義新的數(shù)據(jù)類(lèi)型,收集現(xiàn)存規(guī)范,指定輸入,從而創(chuàng)建一個(gè)“IUDF”(用戶(hù)定義特征)。“IUDF”可以通過(guò)引用一個(gè)目錄文件(Catalog)保存在.CATPart文檔中,它可以交互地被客戶(hù)使用。

4.CAA V5 C++ & Java API

CAA V5的C++和Java應(yīng)用接口,這是基于組件的定制開(kāi)發(fā)。也就是我們所說(shuō)的CAA(Component Application Architecture)。其具有強(qiáng)大的交互、集成和用戶(hù)特征定義的功能,并有一套自己的體系架構(gòu)。CAA是CATIA的一套C++函數(shù)庫(kù),該函數(shù)庫(kù)在CATIA運(yùn)行時(shí)加載,用戶(hù)可通過(guò)RADE模塊在VC++編程環(huán)境下編寫(xiě)程序,與CATIA進(jìn)行通信。這種方法可進(jìn)行最有效率的程序開(kāi)發(fā),但入門(mén)困難,受CATIA版本限制,在國(guó)內(nèi)這方面的技術(shù)資料比較少見(jiàn)。

沖壓件模具修邊線(xiàn)設(shè)計(jì)原理

在CAD軟件中求取修邊線(xiàn)雖然準(zhǔn)確度高,但是手工繪制工作量很大,有的零件需要手工繪制幾百個(gè)修邊點(diǎn),再依次連接才能得到一條準(zhǔn)確的修邊線(xiàn),常常要花費(fèi)好幾天的時(shí)間。

以圖2所示的發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板為例說(shuō)明沖壓模具修邊線(xiàn)設(shè)計(jì)原理。

圖2 修邊線(xiàn)三維原理

1.修邊點(diǎn)

如圖2所示,在“工藝補(bǔ)充面與翻邊面交線(xiàn)”(也是產(chǎn)品面與工藝補(bǔ)充面交界)上某點(diǎn)求取法向面,然后求取法向面分別與“工藝補(bǔ)充面”和“翻邊面”的交線(xiàn)得到如圖2所示的“工藝補(bǔ)充面截面線(xiàn)”和“翻邊面截面線(xiàn)”;修邊點(diǎn)在“工藝補(bǔ)充面截面線(xiàn)”上的位置如圖3所示,“修邊點(diǎn)”到“工藝補(bǔ)充面與翻邊面交線(xiàn)”的線(xiàn)長(zhǎng)度等于“翻邊面截面線(xiàn)”的線(xiàn)長(zhǎng),線(xiàn)長(zhǎng)在CATIA軟件中可以通過(guò)測(cè)量或公式計(jì)算得到。通過(guò)這種方式可以根據(jù)需要求取若干修邊點(diǎn),修邊點(diǎn)的數(shù)量越多、密度越大,得到的修邊線(xiàn)精確度越高。

圖3 修邊線(xiàn)二維原理

2.修邊線(xiàn)

如圖2所示“修邊線(xiàn)”就是在“工藝補(bǔ)充面”上將前面求取的修邊點(diǎn)順序連接起來(lái)得到的樣條曲線(xiàn)。修邊線(xiàn)的精確度直接影響到?jīng)_壓件拉延模和修邊模的設(shè)計(jì)制造周期。

程序開(kāi)發(fā)過(guò)程

根據(jù)上述原理,我們運(yùn)用CATIA軟件的自動(dòng)化應(yīng)用接口(Automation API)二次開(kāi)發(fā)方法,運(yùn)用Visual Basic語(yǔ)言進(jìn)行編程來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)繪制修邊線(xiàn)。本程序?qū)⒗L制修邊線(xiàn)分成三個(gè)功能界面來(lái)實(shí)現(xiàn):(1)選擇曲線(xiàn)、法面份數(shù)的方式創(chuàng)建修邊點(diǎn)的功能界面。在此界面中系統(tǒng)要求用戶(hù)交互選取參考曲線(xiàn)(如圖1中 “工藝補(bǔ)充面與翻邊面交線(xiàn)”)、選取外面(如圖2中“工藝補(bǔ)充面”)、選取內(nèi)面(如圖2中“翻邊面”)、設(shè)置法向面數(shù)量(即需要生成的修邊點(diǎn)數(shù)量),設(shè)置完畢后點(diǎn)擊創(chuàng)建即可生產(chǎn)相應(yīng)數(shù)量的修邊點(diǎn);(2)選擇兩點(diǎn)的方式創(chuàng)建修邊點(diǎn)的功能界面。此界面是在第一步已經(jīng)產(chǎn)生的任意兩個(gè)修邊點(diǎn)之間再生成若干修邊點(diǎn),起到局部增加修邊點(diǎn)密度的作用,此界面增加了交互選取起始點(diǎn)和終點(diǎn)的操作,其他操作與第一種操作相同。(3)創(chuàng)建修邊曲線(xiàn)的操作界面。此界面只需交互選擇修邊線(xiàn)所處的曲面(選取“工藝補(bǔ)充面”),就可得到我們所需要的修邊線(xiàn)。

通過(guò)上述3個(gè)功能就可以將幾個(gè)小時(shí)甚至幾天的工作在幾分鐘之內(nèi)完成,通常只需要上面所述的(1)和(3)這兩個(gè)功能就可以得到一條滿(mǎn)意的修邊線(xiàn),(2)在必要時(shí)使用。

圖4 發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板

應(yīng)用實(shí)例

本程序適用于白車(chē)身所有需要設(shè)計(jì)修邊線(xiàn)的沖壓件,在大型復(fù)雜沖壓件上所體現(xiàn)的效率尤為明顯。以圖4所示的某車(chē)型發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板為例,一半的翻邊線(xiàn)長(zhǎng)度為2500mm,如果要得到一條精確的修邊線(xiàn)就需要300~500個(gè)點(diǎn),手工繪制的繁瑣程度可想而知。以作300個(gè)修邊點(diǎn)為例(見(jiàn)表),對(duì)手工繪制和使用本程序自動(dòng)化設(shè)計(jì)的效率做了一個(gè)對(duì)比。

操作效率對(duì)比

表中所統(tǒng)計(jì)的手工操作時(shí)間是在不間斷操作的情況下完成所需的時(shí)間,一般一名操作熟練的工程師需要兩天左右的時(shí)間才能手工繪制完成,而使用二次開(kāi)發(fā)的程序操作只需要1min,幾百個(gè)修邊點(diǎn)是計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算的,計(jì)算時(shí)間與電腦配置有關(guān),一般也只需要10min左右的時(shí)間,設(shè)計(jì)效率的提高程度可見(jiàn)一斑。

結(jié)束語(yǔ)

CATIA軟件提供了很好的二次開(kāi)發(fā)接口。自動(dòng)化對(duì)象編程(V5 Automation)的二次開(kāi)發(fā)方式比較容易入門(mén),而且能夠根據(jù)自身需要進(jìn)行相應(yīng)開(kāi)發(fā),從而大大提高工作效率,因此更適合企業(yè)用來(lái)作為進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。本文所述的沖壓模具修邊線(xiàn)自動(dòng)繪制將設(shè)計(jì)工程師從繁瑣的手工操作中解脫出來(lái),不但提高了效率,而且保證了精度。這種汽車(chē)模具設(shè)計(jì)教程,對(duì)于一般剛踏入汽車(chē)行業(yè)的新手來(lái)說(shuō),具有很大的啟蒙意義。

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