Visual Basic與Matlab混合編程在板帶面內(nèi)彎曲成形中的應(yīng)用

惠阿玲，唐文亭，王維璐

(西安理工大學材料學院，陜西 西安 710048)

0 前言

21世紀，先進塑性加工技術(shù)向著高質(zhì)量、高柔性、低能耗、高精密、輕量化的方向發(fā)展。具有上述特點的先進塑性加工新技術(shù)和新工藝對于提高產(chǎn)品質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、減少或免除切削加工、降低成本、節(jié)省原材料等有著重要的意義，是當今先進制造技術(shù)的一個重要發(fā)展方向［1］。金屬板帶不均勻壓下面內(nèi)彎曲成形技術(shù)正是一種滿足先進塑性加工要求，創(chuàng)造性地利用材料不均勻塑性變形而獲得產(chǎn)品的成形方法［2］。根據(jù)加載方式的不同，面內(nèi)彎曲成形可分為斷續(xù)加載方式和連續(xù)加載方式兩種，國內(nèi)外學者對其成形機理已進行了較深入地研究［3-7］。實際加工中由于多工藝參數(shù)的交互影響，彎曲半徑難以精確控制，使得該成形技術(shù)更多地依賴于工作人員的個人能力和經(jīng)驗積累，依賴于設(shè)備參數(shù)的反復(fù)調(diào)試和工藝的摸索改進，因而產(chǎn)品開發(fā)周期相對較長、成本較大。可以通過開發(fā)一套可視化軟件，將專家的經(jīng)驗、工藝參數(shù)融入實驗數(shù)據(jù)庫，通過軟件的分析得出優(yōu)化的結(jié)果。本文采用VB和Matlab的混合編程，對面內(nèi)彎曲成形過程中相關(guān)數(shù)據(jù)進行處理、擬合及工藝優(yōu)化。利用VB完成人機交互界面的設(shè)計，利用Matlab數(shù)據(jù)計算能力強的特點，完成各種工藝計算。所設(shè)計的程序能夠很好地完成給定工藝參數(shù)下預(yù)彎曲半徑的計算及預(yù)彎曲半徑隨工藝參數(shù)的變化趨勢圖形顯示等功能。

1 ActiveX自動化

ActiveX是以COM(Component Object Model組件對象模型)技術(shù)為基礎(chǔ)的一種應(yīng)用程序開發(fā)技術(shù)和體系結(jié)構(gòu)的總稱，它是Microsoft公司提供的一種用于模塊集成的新協(xié)議，它允許應(yīng)用程序或組件控制另一個應(yīng)用程序或組件的運行［8］。一般來說，VB和Matlab之間的通信主要用到自動化服務(wù)器和自動化控制器。本文用Matlab作為自動化服務(wù)器，被作為自動化控制器的VB程序所調(diào)用。為了在VB中請求Matlab的服務(wù)，必須獲得Matlab對象在系統(tǒng)注冊表中定義的名字，通常來說，這個名字為“Matlab．Application”。V B 6．0中ActiveX連接Matlab的原理如下:

(1)創(chuàng)建對象聲明一個對象變量，創(chuàng)建并返回一個ActiveX對象的使用;

(2)操作對象 得到一個ActiveX對象引用的變量，然后就可以對此變量進行操作，如同對VB中其它對象的操作 (即獲取、設(shè)置、方法和屬性)一樣;

(3)釋放對象操作完成后，用自動化對象提供Close或Quit函數(shù)來結(jié)束并釋放對象，以免浪費系統(tǒng)內(nèi)存。

2 VB和Matlab在面內(nèi)彎曲中的應(yīng)用

面內(nèi)彎曲成形主要工藝參數(shù)有加載鍥角α、壓下量S、進給量P、預(yù)彎曲半徑R;毛坯參數(shù)主要有毛坯材料、毛坯寬度W0、毛坯厚度t0。預(yù)彎曲半徑是成形過程中主要關(guān)心的因素。本文所使用的數(shù)據(jù)庫為Microsoft Access，采用了ODBC(Open DataBase Connectivity)開放式數(shù)據(jù)庫互連標準以及ADO(Active Data Objects)連接方式打開。Matlab支持ActiveX自動化技術(shù)，能被任何作為ActiveX的控制程序所控制，完成預(yù)彎曲半徑的數(shù)值計算和圖形分析，便于工作人員對工藝參數(shù)的修改和完善。在VB應(yīng)用程序內(nèi)創(chuàng)建了Matlab ActiveX對象后，可實現(xiàn)對Matlab的調(diào)用，本模塊采用的方法是:

(1)用VB編制與用戶進行交互的界面窗口，包括用戶信息的輸入和結(jié)果的顯示;

(2)實現(xiàn)VB與Matlab之間的通訊，把VB中用戶輸入的參數(shù)傳到Matlab工作空間;

(3)在Matlab中建立預(yù)彎曲半徑計算的數(shù)學模型，根據(jù)用戶輸入進行計算。

圖1是用VB控件DataGrid顯示的預(yù)彎曲半徑及相關(guān)參數(shù)的原始數(shù)據(jù)，圖形下方有五個按鈕，可以對數(shù)據(jù)可進行操作，直觀地看到修改結(jié)果。

圖1 相關(guān)工藝參數(shù)的原始數(shù)據(jù)Fig.1 Original data of related process parameters

圖2為彎曲半徑預(yù)測及分析界面。左邊輸入需要分析的壓下量S、加載鍥角α、毛坯寬度W0等，右邊顯示數(shù)據(jù)庫部分數(shù)據(jù)，方便用戶根據(jù)自己要求進行快速選擇。輸入需要分析的參數(shù)后，單擊確定，VB就會在后臺調(diào)用Matlab進行必要的計算分析，預(yù)測出彎曲半徑的值［6］。程序同時給出預(yù)彎曲半徑隨工藝參數(shù)變化的趨勢圖(如圖3所示)，用戶可據(jù)此進行下一步的工藝優(yōu)化工作。

圖2 彎曲半徑預(yù)測Fig.2 Prediction of bending radius

如下代碼完成將參數(shù)傳送到Matlab工作空間并實現(xiàn)計算的功能:

Public objmatlab As Object

Print#1，Text3．Text

Input#1，X(m)

生成Matlab所要執(zhí)行的命令

strcommand="x=［"

圖3 預(yù)彎曲半徑隨工藝參數(shù)變化趨勢圖Fig.3 Variation tendency of pre-bending radius with process parameters

g=j－1

For i=0 To g

strcommand=strcommand＆Str(X(j* j*i+1))＆""

Next i

strcommand=strcommand＆ "?;y= ［"

For i=0 To g

strcommand=strcommand＆Str(X(j*i+2))＆""

Next i

……

生成Matlab對象并執(zhí)行

Set objmatlab = CreateObject("matlab．a(chǎn)pplication")

objmatlab．Execute(strcommand)

strcommand=" ［xx，yy］ =meshgrid("＆ X(1)＆ ":0．002:"＆ X(j* j*g+1)＆ "，"＆ X(2)＆":0．001:"＆X(j* g+2)＆");zz=interp2(x，y，z，xx，yy);mesh(xx，yy，zz);xlabel(＇壓下量＇);

執(zhí)行命令:

objmatlab．Execute(strcommand)

圖4為按本程序提供的優(yōu)化工藝參數(shù)而進行的工業(yè)純鋁板面內(nèi)彎曲試樣，實驗證明實際彎曲半徑與預(yù)彎曲半徑吻合良好，誤差不大于10%。

圖4 板面內(nèi)彎曲試樣Fig.4 Samples of in-plane bending of strip metal

3 結(jié)束語

基于客戶/服務(wù)器計算模式，利用ActiveX協(xié)議，在VB應(yīng)用程序中可以集成Matlab強大的數(shù)值分析和圖形顯示功能。將Matlab和VB相結(jié)合編制數(shù)據(jù)處理及分析軟件，充分利用了VB良好的用戶界面和MATLAB強大的計算和圖形功能，提高了軟件的整體性能、節(jié)約了開發(fā)時間和精力。將此方法融入板帶不均勻壓下面內(nèi)彎曲成形技術(shù)，所開發(fā)的軟件用戶界面直觀，操作方便，能夠綜合考慮各工藝因素的影響，快速準確預(yù)測彎曲半徑，提高了工作效率、增強了成形過程的可操作性。

［1］ 董湘懷．塑性加工技術(shù)的發(fā)展趨勢［J］．中國機械工程，2000，11(9):1074－1075．

［2］ 鮮飛軍，楊合．不均勻壓下面內(nèi)彎曲成形技術(shù)的研究進展［J］．中國機械工程，2000，11(12):1426．

［3］ JIN Yingjun，MAkOTO Murata．Influence of pitch and cross-sectional ratio of strip of sheet metal on incremental in-plane bending［J］．Journal of Materials Processing Technology．2004，155(33):1810－1814．

［4］ JIN Yingjun，TAKASHI Kuboki，MAkOTO Murata．Influence of strip materials on behavior of incremental inplane bending［J］．Journal of Materials Processing Technology，2005，162(40):190 －195．

［5］ TANG Wenting，JIN Li，ZHANG Jin et al．A 3D rigid-plastic FEM simulation on radius of incremental inplane bending of strip metal［J］．Materials Science Forum，2008，575/578(Part 1):579－583．

［6］ TANG Wenting，TANG Chaoli，HUANG Lei et al．Application research on expert system of incremental inplane bending ［J］．Materials Science Forum，2008，575/578(Part 1):600－605．

［7］ 楊合，肖紅生，雷軍．板帶金屬不均勻壓下面內(nèi)彎曲成形機理的研究 ［J］．塑形工程學報，1997，4(3):52－58．

［8］ The Mathworks Inc．MATLAB Manuals for External Interfaces(Version 6) ［EB/OL］．http://maxwell．me．gu．edu．a(chǎn)u/spl/matlab-page/apiext．pdf，2001．