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汽车冲压件模具修边线设计
来源:塑胶五金网发布时间:2014-11-26 15:56:39点击率:

CATIA软件是汽车行业的主流软件,世界前20名汽车企业有18家采取CATIA作为核心设计软件,在缩短新车型开发周期方面起着相当重要的作用。 如果采取CATIA软件本身提供的全交互式功能虽然可以完成开发设计任务,但有些常规的工作是重复性的,需要大量的重复性操作才能完成,这样会耗费很多的时间。 此前,有人提出了1种基于UG软件下的修边线2次开发技术,而CATIA软件作为主流软件还没有这方面的开发先例。 如果在CATIA软件环境下实现修边线的自动生成,无疑会大大提高设计工程师的工作效力。

CATIA2次开发技术

2次开发是使软件用户化和专业化的有效手段,它可使软件更好地为用户服务,在提高工作效力和产品质量方面有着不可低估的作用。 图1为CATIA软件为用户提供的多种2次开发接口。

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图1 CATIA软件2次接口


1.Automation API

Automation API 是使用自动化利用接口(Automation API)的宏,用于自动化组件、日志(Journaling)、Visual Basic和JavaScript/Html的开发,是1种交互方式的定制。 该定制方式允许用户获得CATIA的数据模型。 通过提供交互的方式,让用户记录操作进程,通过VB Script or Java Script 来录制宏,从而自动生成代码。

Automation API具有了与任何OLE所兼容的平台进行通讯的能力。 Automation技术是建立在COM基础之上,其核心技术是允许1个利用程序操作另外一个利用程序。 Automation技术其实不是直接获得及处理数据,而是间接地通过暴露的对象和属性,利用对象的方法和属性来获得、设置及处理数据。 这类方法功能限制比较大,但入门比较容易,受CATIA版本限制较小。

2. KnowledgeWare

KnowledgeWare 智能构件是1种反应式的,基于规则的,面向目标的客户化方式。 它是1种高效的规范重用,像利用公式1样简单地实现团体的知识库准则集,并且和V5紧密集成以提升处理能力。 它能通过相干的稳定不变的规范定义来实现交互的知识捕捉。 智能构件是1套预定义的易用服务,它驱动的管理和重用是从函数、规范到组件和系统1步1步实现的。 它允许定制和外部代码的集成。 它用于3个方面:知识顾问、知识专家和产品工程优化。 知识顾问是用于参与设计定义的嵌入知识,包括规则集、检查、审查和预定义行动(Behavior)。 知识专家则是基于规则的进程,可以实现规则集、检查和报告。 产品工程优化是面向设计目标的,它包括优化目标、准则和求解方案。

3.Interactive User Defined Feature

Interactive User Defined Feature的交互式的用户定义特点,是1种编制式的定制开发。 通过聚合现存的特点来交互定义新的数据类型,搜集现存规范,指定输入,从而创建1个“IUDF”(用户定义特点)。 “IUDF”可以通过援用1个目录文件(Catalog)保存在.CATPart文档中,它可以交互地被客户使用。

4.CAA V5 C++ & Java API

CAA V5的C++和Java利用接口,这是基于组件的定制开发。 也就是我们所说的CAA(Component Application Architecture)。 其具有强大的交互、集成和用户特点定义的功能,并有1套自己的体系架构。 CAA是CATIA的1套C++函数库,该函数库在CATIA运行时加载,用户可通过RADE模块在VC++编程环境下编写程序,与CATIA进行通讯。 这类方法可进行最有效力的程序开发,但入门困难,受CATIA版本限制,在国内这方面的技术资料比较少见。

冲压件模具修边线设计原理

在CAD软件中求取修边线虽然准确度高,但是手工绘制工作量很大,有的零件需要手工绘制几百个修边点,再顺次连接才能得到1条准确的修边线,常常要花费好几天的时间。

以图2所示的发动机罩外板为例说明冲压模具修边线设计原理。

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图2 修边线3维原理

1.修边点

如图2所示,在“工艺补充面与翻边面交线”(也是产品面与工艺补充面交界)上某点求取法向面,然后求取法向面分别与“工艺补充面”和“翻边面”的交线得到如图2所示的“工艺补充面截面线”和“翻边面截面线”;修边点在“工艺补充面截面线”上的位置如图3所示,“修边点”到“工艺补充面与翻边面交线”的线长度等于“翻边面截面线”的线长,线长在CATIA软件中可以通过丈量或公式计算得到。 通过这类方式可以根据需要求取若干修边点,修边点的数量越多、密度越大,得到的修边线精确度越高。

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图3 修边线2维原理

2.修边线

如图2所示“修边线”就是在“工艺补充面”上将前面求取的修边点顺序连接起来得到的样条曲线。 修边线的精确度直接影响到冲压件拉延模和修边模的设计制造周期。

程序开发进程

根据上述原理,我们应用CATIA软件的自动化利用接口(Automation API)2次开发方法,应用Visual Basic语言进行编程来实现自动绘制修边线。 本程序将绘制修边线分成3个功能界面来实现:(1)选择曲线、法面份数的方式创建修边点的功能界面。 在此界面中系统要求用户交互选取参考曲线(如图1中 “工艺补充面与翻边面交线”)、选取外面(如图2中“工艺补充面”)、选取内面(如图2中“翻边面”)、设置法向面数量(即需要生成的修边点数量),设置终了后点击创建便可生产相应数量的修边点;(2)选择两点的方式创建修边点的功能界面。 此界面是在第1步已产生的任意两个修边点之间再生成若干修边点,起到局部增加修边点密度的作用,此界面增加了交互选取起始点和终点的操作,其他操作与第1种操作相同。 (3)创建修边曲线的操作界面。 此界面只需交互选择修边线所处的曲面(选取“工艺补充面”),便可得到我们所需要的修边线。

通过上述3个功能就能够将几个小时乃至几天的工作在几分钟以内完成,通常只需要上面所述的(1)和(3)这两个功能就能够得到1条满意的修边线,(2)在必要时使用。

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图4 发动机罩外板

利用实例

本程序适用于白车身所有需要设计修边线的冲压件,在大型复杂冲压件上所体现的效力尤其明显。 以图4所示的某车型发动机罩外板为例,1半的翻边线长度为2500mm,如果要得到1条精确的修边线就需要300~500个点,手工绘制的繁琐程度可想而知。 以作300个修边点为例(见表),对手工绘制和使用本程序自动化设计的效力做了1个对照。

操作效力对照
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表中所统计的手工操作时间是在不中断操作的情况下完成所需的时间,1般1名操作熟练的工程师需要两天左右的时间才能手工绘制完成,而使用2次开发的程序操作只需要1min,几百个修边点是计算机自动计算的,计算时间与电脑配置有关,1般也只需要10min左右的时间,设计效力的提高程度可见1斑。

结束语

CATIA软件提供了很好的2次开发接口。 自动化对象编程(V5 Automation)的2次开发方式比较容易入门,而且能够根据本身需要进行相应开发,从而大大提高工作效力,因此更合适企业用来作为进行2次开发。 本文所述的冲压模具修边线自动绘制将设计工程师从繁琐的手工操作中摆脱出来,不但提高了效力,而且保证了精度。

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