專利名稱:一種自動繪制沖壓模具修邊線的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于汽車白車身沖壓件模具設(shè)計制造領(lǐng)域,特別涉及汽車白車身沖壓件的拉延模 和修邊模設(shè)計制造,具體涉及一種自動繪制沖壓模具修邊線的方法。
背景技術(shù):
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,汽車行業(yè)也在迅猛發(fā)展,競爭日趨激烈。縮短新車型的開發(fā) 周期無疑是每個汽車主機(jī)廠的奮斗目標(biāo)。CATIA軟件作為汽車行業(yè)的主流軟件,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(fù)性的,需要大量的重復(fù)性操作才能完成,這樣會耗 費(fèi)很多的時間。在設(shè)計沖壓件的拉延模和修邊模時,求取修邊線是非常關(guān)鍵的一步, 一些CAE 軟件(如DYNAFORM等)有求取修邊線的功能但是準(zhǔn)確度并不高,需要多次優(yōu)化;而在CAD軟件 中求取修邊線雖然準(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修邊 點(diǎn),再依次連接才能得到一條準(zhǔn)確的修邊線,常常要花費(fèi)好幾天的時間。CATIA軟件作為主流 軟件還沒有這方面的二次開發(fā)先例。
綜上所述,現(xiàn)有技術(shù)中存在如下技術(shù)問題及其衍生問題
(1) 現(xiàn)有軟件求取修邊線的準(zhǔn)確度不高;
(2) 而如果取修邊線的準(zhǔn)確度高,則手工繪制工作量很大;
(3) CATIA軟件還沒有關(guān)于本領(lǐng)域的二次開發(fā)技術(shù)的開發(fā)先例。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種自動繪制沖壓模具修邊線的方法,運(yùn)用自動化對象編程(V5 Automation)進(jìn)行開發(fā),通過函數(shù)調(diào)用和用戶交互操作來實現(xiàn)修邊線的自動繪制功能, 使用時只需以調(diào)用CATIA宏命令的方式來實現(xiàn)。將繪制修邊線這種重復(fù)性的工作實現(xiàn)了 自動化,把設(shè)計人員從繁瑣的工作中解脫出來。
該基于CATIA軟件環(huán)境下自動生成沖壓模具修邊線的系統(tǒng),包括運(yùn)用CATIA軟件生 成修邊線的方法和步驟、生成修邊線所需輔助點(diǎn)線面的分組管理方法、實現(xiàn)此功能代碼 的編制思路和結(jié)構(gòu)。
具體技術(shù)方案如下
一種自動繪制沖壓模具修邊線的方法,該繪制方法基于常規(guī)CATIA軟件,并在CATIA 軟件的環(huán)境下,使用CATIA軟件二次開發(fā)接口開發(fā)自動繪制功能,來實現(xiàn)修邊線的自動 繪制功能。進(jìn)一步地,使用CATIA軟件二次開發(fā)接口的Visual Basic編輯器開發(fā)所述自動繪制 功能,其中,運(yùn)用自動化對象編程V5 Automation進(jìn)行開發(fā),并通過函數(shù)調(diào)用和用戶交 互操作來實現(xiàn)修邊線的自動繪制功能。
進(jìn)一步地,在開發(fā)所述自動繪制功能的同時,創(chuàng)建功能界面,該界面創(chuàng)建后可以以調(diào) 用CATIA宏命令的方式來實現(xiàn)。
將需要交互選擇的CATIA對象定義為全局變量,分別為工藝補(bǔ)充面SurfaceOut、翻邊 面Surfaceln、工藝補(bǔ)充面與翻邊面交線shapeCurve、加密修邊點(diǎn)的線段起始點(diǎn)firstPoint 和終止點(diǎn)secondPoint、創(chuàng)建的法向面數(shù)量planeCount,上述全局變量用于在后面程序運(yùn)行 過程中調(diào)用。
所述修邊線的修邊點(diǎn)具體繪制步驟為
(1) 求取"工藝補(bǔ)充面與翻邊面交線"(以下簡稱"交界線")上若干等分點(diǎn),然后求取通 過等分點(diǎn)并垂直于交界線的平面(以下簡稱"法向面");
(2) 求取該法向面分別與工藝補(bǔ)充面和翻邊面的交線,得到"工藝補(bǔ)充面截面線"和"翻邊 面截面線";
(3) 在"工藝補(bǔ)充面截面線"上獲取修邊點(diǎn),修邊點(diǎn)到等分的線長度等于"翻邊面截面線" 的線長度。
不斷重復(fù)步驟(1) - (3)即可得到其他等分點(diǎn)對應(yīng)的修邊點(diǎn)。 所述線長是通過CATIA軟件的二次開發(fā)接口的公式計算得到。 在工藝補(bǔ)充面上將所求取的修邊點(diǎn)順序連接起來得到的樣條曲線即修邊線。 所述自動繪制功能的實現(xiàn)算法為
(1) 在交界線上定義所需要的n個等分點(diǎn);
(2) 計算交界線的長度,通過CATIA軟件二次開發(fā)接口的公式函數(shù)獲得;
(3) 定義i為程序中控制循環(huán)次數(shù)的變量。當(dāng)1 = 0,執(zhí)行第一次循環(huán)計算交界線第一 個等分點(diǎn)(即起始端點(diǎn))對應(yīng)的修邊點(diǎn),步驟見(4) (6);
(4) 創(chuàng)建交界線等分點(diǎn)并在該點(diǎn)創(chuàng)建法向面,等分點(diǎn)的位置由CATIA軟件根據(jù)交界線
長度和等分點(diǎn)數(shù)量確定;
(5) 通過CATIA軟件二次開發(fā)接口的"求取交線"和"near"方法求取法向面分別與工 藝補(bǔ)充面和翻邊面的交線;
(6) 計算修邊點(diǎn);
(7) 繼續(xù)執(zhí)行循環(huán),通過交界線的"長度"和定義"等分份數(shù)"來確定其他等分點(diǎn)的
位置,當(dāng)i二n—l則完成修邊點(diǎn)的繪制。一個交界線等分點(diǎn)對應(yīng)一個修邊點(diǎn),進(jìn)一步包括如下步驟(8)對所有修邊點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)排 序;(9)順序連接各個修邊點(diǎn)生成修邊線。
在開發(fā)所述自動繪制功能的同時,創(chuàng)建功能界面,其中包括用戶交互選擇曲線、定義 曲線等分點(diǎn)數(shù)量的方式創(chuàng)建修邊點(diǎn)的功能界面,該功能界面中系統(tǒng)要求用戶交互選取參考曲 線(即"交界線"),選取外面(即"工藝補(bǔ)充面"),選取內(nèi)面(即"翻邊面"),設(shè)置 等分點(diǎn)數(shù)量(即"n值"),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)。
功能界面還包括創(chuàng)建修邊曲線的操作界面,該界面中交互選擇修邊線所處的曲面(即"工 藝補(bǔ)充面"),即可得到所需的修邊線。
功能界面還可包括選擇兩點(diǎn)的方式創(chuàng)建修邊點(diǎn)的功能界面,其在創(chuàng)建修邊點(diǎn)的功能界面 中已經(jīng)產(chǎn)生的任意兩個修邊點(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,并 增加了交互選取加密區(qū)域起始點(diǎn)和終點(diǎn)的操作。
將生成的輔助點(diǎn)、線、面合理分組管理。
所述分組管理具體為將生成修邊線的所有元素分為四個集合進(jìn)行管理,第一集合為存放 法向面的集合,交界線上生成的所有法向面存放這一集合中;第二集合為存放工藝補(bǔ)充面截 面線和翻邊面截面線的集合,集合中的元素全部為樣條曲線;第三集合為存放交界線等分點(diǎn) 和修邊點(diǎn)的集合;第四集合為存放修邊線的集合。
第三集合下再次進(jìn)行分組,每一個修邊點(diǎn)和與其對應(yīng)的交界線等分點(diǎn)綁定成一個子集合。 與目前現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明完全在CATIA環(huán)境下操作,操作流程簡單易懂,通 過代碼對繪制修邊線所需的輔助元素做了合理的歸類,在很短的時間內(nèi)就能繪制出精 確的修邊線,大大提高了工作效率。
圖l:修邊線三維原理圖
圖2:修邊線二維原理圖
圖3:本系統(tǒng)程序流程圖
圖4:本系統(tǒng)的接口關(guān)系圖
圖5:本系統(tǒng)代碼編制結(jié)構(gòu)圖
圖6:修邊線自動生成功能實現(xiàn)流程圖
圖中-
1:翻邊面邊界線 2:產(chǎn)品面 3:翻邊面截面線 4:翻邊面5:交界線
6:工藝補(bǔ)充面
7:修邊線
8:工藝補(bǔ)充面截面線
9:修邊點(diǎn)
10:交界線等分點(diǎn)
具體實施例方式
下面根據(jù)附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述,其為本發(fā)明多種實施方式中的一種優(yōu)選實施例。
本實施例基于CATIA軟件自動繪制車身沖壓件修邊線的系統(tǒng),運(yùn)用CATIA軟件二次 開發(fā)接口的Visual Basic編輯器創(chuàng)建功能界面和開發(fā)自動繪制功能,將在CATIA軟件中 繪制沖壓件修邊線最簡單的方法和和步驟,運(yùn)用Visual Basic編輯器實現(xiàn)自動化繪制, 所編制的代碼內(nèi)容簡潔、邏輯清晰,將生成修邊線所需的輔助點(diǎn)、線、面進(jìn)行合理分組 管理,不僅方便了后續(xù)管理,而且簡化了代碼編制。 三維CAD軟件繪制沖壓模具修邊線的原理
修邊線就是將沖壓件的邊緣展開到工藝補(bǔ)充面上所得到的一條曲線。繪制原理如下
(1) 求取修邊點(diǎn)如圖1所示,在"交界線"(同時也是產(chǎn)品面與工藝補(bǔ)充面交界)上 某"等分點(diǎn)"求取"法向面",然后求取該法向面分別與"工藝補(bǔ)充面"和"翻邊面"的交 線得到如圖所示的"工藝補(bǔ)充面截面線"和"翻邊面截面線";修邊點(diǎn)在"工藝補(bǔ)充面截面 線"上的位置如圖2所示,"修邊點(diǎn)"到"等分點(diǎn)"的線長度等于"翻邊面截面線"的線長度。 通過這種方式可以根據(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精 確度越高。
(2) 求取修邊線如圖l所示"修邊線"就是在"工藝補(bǔ)充面"上將前面求取的修邊點(diǎn) 順序連接起來得到的樣條曲線。修邊線直接影響到?jīng)_壓件拉延模和修邊模的設(shè)計制造。 一種優(yōu)選實施方式
按照上面所述的CATIA繪制修邊線的原理,我們利用CATIA V5 Auto腿tion的二次開發(fā)接 口,以Visual Basic為開發(fā)平臺,來實現(xiàn)修邊線的自動繪制,本發(fā)明的實現(xiàn)過程如圖3和圖4 所示,程序結(jié)構(gòu)如圖5所示。首先將需要交互選擇的CATIA對象定義為全局變量:工藝補(bǔ)充面 SurfaceOut、翻邊面Surfaceln、工藝補(bǔ)充面與翻邊面交線shapeCurve、加密修邊點(diǎn)的線段起 始點(diǎn)firstPoint和終止點(diǎn)secondPoint、創(chuàng)建的法向面數(shù)量planeCount,這些全局變量將在后 面程序運(yùn)行過程中調(diào)用。
本發(fā)明將繪制修邊線分成三個用戶交互功能界面來實現(xiàn)(如圖6) : (1)用戶交互選擇
曲線、定義曲線等分點(diǎn)數(shù)量的方式創(chuàng)建修邊點(diǎn)的功能界面。在此界面中系統(tǒng)要求用戶交互選
取參考曲線(如圖l "交界線")、選取外面(如圖l "工藝補(bǔ)充面")、選取內(nèi)面(如圖l"翻邊面")、設(shè)置等分點(diǎn)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(bǔ)充面"),就可得到我們所需 要的修邊線。
通過上述三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) 、(3)就可以得到一條滿意的修邊線,(2)在必要時使用。
圖中,端點(diǎn)即"工藝補(bǔ)充面與翻邊面交線"的端點(diǎn),交線即圖1和圖2中的3和8兩條交線,
"near"為CATIA中的一個命令,在二次開發(fā)中是一種方法,如果求取交線的結(jié)果出現(xiàn)分段, 將保留離。將生成的輔助點(diǎn)、線、面合理分組管理也是本發(fā)明的一個特點(diǎn)。對于一個比較大 的沖壓件繪制一條精確的修邊線需要幾百個修邊點(diǎn),而繪制這些修邊點(diǎn)又需要同樣多的輔助 點(diǎn)、同樣多的輔助法向面、超過二倍多的截面線,如果不進(jìn)行合理分組,在后續(xù)的操作中會 有很多的麻煩。下面將本系統(tǒng)對元素的管理方法進(jìn)行說明本系統(tǒng)將生成修邊線的所有元素 分為四個集合進(jìn)行管理,(l) XBNormalPlane Set作為存放法向面的集合,所有"交界線" 上生成的法向面存放這一集合中;(2) XBIntersect Set作為存放"工藝補(bǔ)充面截面線"和
"翻邊面截面線"的集合,集合中的元素全部為樣條曲線;(3) XBPoint Set作為存放"工 藝補(bǔ)充面與翻邊面交線"等分點(diǎn)和修邊點(diǎn)的集合,此集合下再次進(jìn)行分組,即將每一個修邊 點(diǎn)和與其對應(yīng)的"工藝補(bǔ)充面與翻邊面交線"等分點(diǎn)綁定成一個子集合進(jìn)行管理,這種分組 方法可以通過對"工藝補(bǔ)充面與翻邊面交線"等分點(diǎn)排序來確定修邊點(diǎn)的排序,不但簡化了 修邊點(diǎn)連接的程序代碼,而且保證了修邊點(diǎn)連接順序的準(zhǔn)確性。(4) XBX Set作為存放修邊 線的集合,修邊線是我們最終需要的結(jié)果,單獨(dú)放在一個集合中避免與其他輔助元素混合, 管理非常方便。
上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述,顯然本發(fā)明具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制, 只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn),或未經(jīng)改進(jìn)直接應(yīng)用于其它場合 的,均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種自動繪制沖壓模具修邊線的方法,其特征在于,該繪制方法基于常規(guī)CATIA軟件,并在CATIA軟件的環(huán)境下,使用CATIA軟件二次開發(fā)接口開發(fā)自動繪制功能,來實現(xiàn)修邊線的自動繪制功能。
2、 如權(quán)利要求l所述的自動繪制沖壓模具修邊線的方法,其特征在于,進(jìn)一步地,使用 CATIA軟件二次開發(fā)接口的Visual Basic編輯器開發(fā)所述自動繪制功能,其中,運(yùn)用自 動化對象編程V5 Automation進(jìn)行開發(fā),并通過函數(shù)調(diào)用和用戶交互操作來實現(xiàn)修邊線 的自動繪制功能。
3、 如權(quán)利要求2所述的自動繪制沖壓模具修邊線的方法,其特征在于,進(jìn)一步地,在開 發(fā)所述自動繪制功能的同時,創(chuàng)建功能界面,該界面創(chuàng)建后可以以調(diào)用CATIA宏命令的 方式來實現(xiàn)。
4、 如權(quán)利要求l-3中任一項所述的自動繪制沖壓模具修邊線的方法,其特征在于,將需 要交互選擇的CATIA對象定義為全局變量,分別為工藝補(bǔ)充面SurfaceOut、翻邊面 Surfaceln、工藝補(bǔ)充面與翻邊面交線shapeCurve、加密修邊點(diǎn)的線段起始點(diǎn)firstPoint和 終止點(diǎn)secondPoint、創(chuàng)建的法向面數(shù)量planeCount,上述全局變量用于在后面程序運(yùn)行過 程中調(diào)用。
5、 如權(quán)利要求1-3中任一項所述的自動繪制沖壓模具修邊線的方法,其特征在于,所述 修邊線的修邊點(diǎn)具體繪制步驟為(1) 求取工藝補(bǔ)充面與翻邊面交線上若干等分點(diǎn),然后求取通過等分點(diǎn)并垂直于工藝補(bǔ)充面 與翻邊面交線的平面,該平面即法向面;(2) 求取該法向面分別與工藝補(bǔ)充面和翻邊面的交線,得到工藝補(bǔ)充面截面線和翻邊面截面 線;(3) 在工藝補(bǔ)充面截面線上獲取修邊點(diǎn),修邊點(diǎn)到等分的線長度等于翻邊面截面線的線長 度。 '
6、 如權(quán)利要求5所述的自動繪制沖壓模具修邊線的方法,其特征在于,不斷重復(fù)步驟(l) -(3)即可得到其他等分點(diǎn)對應(yīng)的修邊點(diǎn)。
7、 如權(quán)利要求6所述的自動繪制沖壓模具修邊線的方法,其特征在于,所述線長在CATIA 軟件中通過測量或公式計算得到。
8、 如權(quán)利要求6所述的自動繪制沖壓模具修邊線的方法,其特征在于,在工藝補(bǔ)充面上 將所求取的修邊點(diǎn)順序連接起來得到的樣條曲線即修邊線。
9、 如權(quán)利要求5中任一項所述的自動繪制沖壓模具修邊線的方法,其特征在于,所述自動繪制功能的實現(xiàn)算法為-(1) 在工藝補(bǔ)充面與翻邊面交線上定義所需要的n個等分點(diǎn);(2) 計算工藝補(bǔ)充面與翻邊面交線的長度,其通過CATIA軟件二次開發(fā)接口的公式函數(shù) 獲得;(3) 定義i為程序中控制循環(huán)次數(shù)的變量,當(dāng)i = 0,執(zhí)行第一次循環(huán)計算工藝補(bǔ)充面 與翻邊面交線第一個等分點(diǎn)對應(yīng)的修邊點(diǎn),步驟見(4) (6);(4) 創(chuàng)建工藝補(bǔ)充面與翻邊面交線等分點(diǎn)并在該點(diǎn)創(chuàng)建法向面,等分點(diǎn)的位置由CATIA 軟件根據(jù)工藝補(bǔ)充面與翻邊面交線長度和等分點(diǎn)數(shù)量確定;(5) 通過CATIA軟件二次開發(fā)接口的求取交線和near方法求取法向面分別與工藝補(bǔ)充 面和翻邊面的交線;(6) 計算修邊點(diǎn);(7) 繼續(xù)執(zhí)行循環(huán),通過工藝補(bǔ)充面與翻邊面交線的長度和定義等分份數(shù)來確定其他等 分點(diǎn)的位置,當(dāng)i二n—l則完成修邊點(diǎn)的繪制。
10、 如權(quán)利要求9所述的自動繪制沖壓模具修邊線的方法,其特征在于, 一個工藝補(bǔ)充 面與翻邊面交線等分點(diǎn)對應(yīng)一個修邊點(diǎn),進(jìn)一步包括如下步驟(8)對所有修邊點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)排 序;(9)順序連接各個修邊點(diǎn)生成修邊線。
11、 如權(quán)利要求1-3, 6-10中任一項所述的自動繪制沖壓模具修邊線的方法,其特征在于, 在開發(fā)所述自動繪制功能的同時,創(chuàng)建功能界面,其中包括用戶交互選擇曲線、定義曲線 等分點(diǎn)數(shù)量的方式創(chuàng)建修邊點(diǎn)的功能界面,該功能界面中系統(tǒng)要求用戶交互選取參考曲線, 選取外面,即工藝補(bǔ)充面,選取內(nèi)面,即翻邊面,設(shè)置等分點(diǎn)數(shù)量,設(shè)置完畢后創(chuàng)建即可生 產(chǎn)相應(yīng)數(shù)量的修邊點(diǎn)。
12、 如權(quán)利要求9所述的自動繪制沖壓模具修邊線的方法,其特征在于,功能界面還包 括修邊曲線的操作界面,該界面中交互選擇修邊線所處的曲面,即工藝補(bǔ)充面,即可得到所 需的修邊線。
13、 如權(quán)利要求9所述的自動繪制沖壓模具修邊線的方法,其特征在于,功能界面還可 包括選擇兩點(diǎn)的方式創(chuàng)建修邊點(diǎn)的功能界面,其在創(chuàng)建修邊點(diǎn)的功能界面中已經(jīng)產(chǎn)生的任意 兩個修邊點(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,并增加了交互選取加 密區(qū)域起始點(diǎn)和終點(diǎn)的操作。
14、 如權(quán)利要求1-3, 6-10, 12, 13中任一項所述的自動繪制沖壓模具修邊線的方法,其 特征在于,將生成的輔助點(diǎn)、線、面合理分組管理。
15、如權(quán)利要求14所述的自動繪制沖壓模具修邊線的方法,其特征在于,所述分組管理具體為將生成修邊線的所有元素分為四個集合進(jìn)行管理,第一集合為存放法向面的集合,所有 工藝補(bǔ)充面與翻邊面交線上生成法向面存放這一集合中;第二集合為存放工藝補(bǔ)充面截面 線和翻邊面截面線的集合,集合中的元素全部為樣條曲線;第三集合為存放工藝補(bǔ)充面與 翻邊面交線等分點(diǎn)和修邊點(diǎn)的集合;第四集合為存放修邊線的集合。
16、如權(quán)利要求15所述的自動繪制沖壓模具修邊線的方法,其特征在于,第三集合下再 次進(jìn)行分組,每一個修邊點(diǎn)和與其對應(yīng)的工藝補(bǔ)充面與翻邊面交線等分點(diǎn)綁定成一個子集合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種CATIA環(huán)境下自動繪制沖壓模具修邊線的方法,運(yùn)用自動化對象編程(V5 Automation)進(jìn)行開發(fā),通過函數(shù)調(diào)用和用戶交互操作來實現(xiàn)修邊線的自動繪制功能,使用時只需以調(diào)用CATIA宏命令的方式來實現(xiàn)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是完全在CATIA環(huán)境下操作,操作流程簡單易懂,通過代碼對繪制修邊線所需的輔助元素做了合理的歸類,在很短的時間內(nèi)就能繪制出精確的修邊線,大大提高了工作效率。
文檔編號G06F17/50GK101655884SQ20091014503
公開日2010年2月24日 申請日期2009年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月21日
發(fā)明者任承峰, 袁建湘 申請人:奇瑞汽車股份有限公司