本文介紹了汽車沖壓件模具修邊線的CATIA設(shè)計相關(guān)探討。

　　CATIA軟件是汽車行業(yè)的主流軟件，世界前20名汽車企業(yè)有18家采用CATIA作為核心設(shè)計軟件，在縮短新車型開發(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發(fā)設(shè)計任務(wù),但有些常規(guī)的工作是重復性的,需要大量的重復性操作才能完成，這樣會耗費很多的時間。此前，有人提出了一種基于UG軟件下的修邊線二次開發(fā)技術(shù)，而CATIA軟件作為主流軟件還沒有這方面的開發(fā)先例。如果在CATIA軟件環(huán)境下實現(xiàn)修邊線的自動生成，無疑會大大提高設(shè)計工程師的工作效率。

　　CATIA二次開發(fā)技術(shù)

　　二次開發(fā)是使軟件用戶化和專業(yè)化的有效手段，它可以使軟件更好地為用戶服務(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軟件為用戶提供的多種二次開發(fā)接口。

圖1 CATIA軟件二次接口

　　1.Automation API

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

　　Automation API具備了與任何OLE所兼容的平臺進行通信的能力。Automation技術(shù)是建立在COM基礎(chǔ)之上，其核心技術(shù)是允許一個應(yīng)用程序操作另一個應(yīng)用程序。Automation技術(shù)并不是直接獲取及處理數(shù)據(jù)，而是間接地通過暴露的對象和屬性，利用對象的方法和屬性來獲取、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，面向目標的客戶化方式。它是一種高效的規(guī)范重用，像應(yīng)用公式一樣簡單地實現(xiàn)團體的知識庫準則集，并且和V5緊密集成以提升處理能力。它能通過相關(guān)的穩(wěn)定不變的規(guī)范定義來實現(xiàn)交互的知識捕捉。智能構(gòu)件是一套預(yù)定義的易用服務(wù)，它驅(qū)動的管理和重用是從函數(shù)、規(guī)范到組件和系統(tǒng)一步一步實現(xiàn)的。它允許定制和外部代碼的集成。它用于三個方面：知識顧問、知識專家和產(chǎn)品工程優(yōu)化。知識顧問是用于參與設(shè)計定義的嵌入知識，包含規(guī)則集、檢查、審查和預(yù)定義行為(Behavior)。知識專家則是基于規(guī)則的過程，可以實現(xiàn)規(guī)則集、檢查和報告。產(chǎn)品工程優(yōu)化是面向設(shè)計目標的，它包含優(yōu)化目標、準則和求解方案。

　　3.Interactive User Defined Feature

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

　　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發(fā)。也就是我們所說的CAA(Component Application Architecture)。其具有強大的交互、集成和用戶特征定義的功能，并有一套自己的體系架構(gòu)。CAA是CATIA的一套C++函數(shù)庫，該函數(shù)庫在CATIA運行時加載，用戶可通過RADE模塊在VC++編程環(huán)境下編寫程序，與CATIA進行通信。這種方法可進行最有效率的程序開發(fā)，但入門困難，受CATIA版本限制，在國內(nèi)這方面的技術(shù)資料比較少見。

　　沖壓件模具修邊線設(shè)計原理

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

　　以圖2所示的發(fā)動機罩外板為例說明沖壓模具修邊線設(shè)計原理。

圖2 修邊線三維原理

　　1.修邊點

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

圖3 修邊線二維原理

　　2.修邊線

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

　　程序開發(fā)過程

　　根據(jù)上述原理，我們運用CATIA軟件的自動化應(yīng)用接口(Automation API)二次開發(fā)方法，運用Visual Basic語言進行編程來實現(xiàn)自動繪制修邊線。本程序?qū)⒗L制修邊線分成三個功能界面來實現(xiàn)：(1)選擇曲線、法面份數(shù)的方式創(chuàng)建修邊點的功能界面。在此界面中系統(tǒng)要求用戶交互選取參考曲線(如圖1中 “工藝補充面與翻邊面交線”)、選取外面(如圖2中“工藝補充面”)、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數(shù)量)，設(shè)置完畢后點擊創(chuàng)建即可生產(chǎn)相應(yīng)數(shù)量的修邊點;(2)選擇兩點的方式創(chuàng)建修邊點的功能界面。此界面是在第一步已經(jīng)產(chǎn)生的任意兩個修邊點之間再生成若干修邊點，起到局部增加修邊點密度的作用，此界面增加了交互選取起始點和終點的操作，其他操作與第一種操作相同。(3)創(chuàng)建修邊曲線的操作界面。此界面只需交互選擇修邊線所處的曲面(選取“工藝補充面”)，就可得到我們所需要的修邊線。

　　通過上述3個功能就可以將幾個小時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)這兩個功能就可以得到一條滿意的修邊線，(2)在必要時使用。

圖4 發(fā)動機罩外板

　　應(yīng)用實例

　　本程序適用于白車身所有需要設(shè)計修邊線的沖壓件，在大型復雜沖壓件上所體現(xiàn)的效率尤為明顯。以圖4所示的某車型發(fā)動機罩外板為例，一半的翻邊線長度為2500mm，如果要得到一條精確的修邊線就需要300～500個點，手工繪制的繁瑣程度可想而知。以作300個修邊點為例(見表)，對手工繪制和使用本程序自動化設(shè)計的效率做了一個對比。

　　操作效率對比

　　表中所統(tǒng)計的手工操作時間是在不間斷操作的情況下完成所需的時間，一般一名操作熟練的工程師需要兩天左右的時間才能手工繪制完成，而使用二次開發(fā)的程序操作只需要1min，幾百個修邊點是計算機自動計算的，計算時間與電腦配置有關(guān)，一般也只需要10min左右的時間，設(shè)計效率的提高程度可見一斑。

　　結(jié)束語

　　CATIA軟件提供了很好的二次開發(fā)接口。自動化對象編程(V5 Automation)的二次開發(fā)方式比較容易入門，而且能夠根據(jù)自身需要進行相應(yīng)開發(fā)，從而大大提高工作效率，因此更適合企業(yè)用來作為進行二次開發(fā)。本文所述的沖壓模具修邊線自動繪制將設(shè)計工程師從繁瑣的手工操作中解脫出來，不但提高了效率，而且保證了精度。