自動(dòng)彎管動(dòng)態(tài)干涉檢查的軟件實(shí)現(xiàn)方法

唐黎明

（江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電系，江蘇 江陰 214433）

自動(dòng)彎管動(dòng)態(tài)干涉檢查的軟件實(shí)現(xiàn)方法

唐黎明

（江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電系，江蘇 江陰 214433）

依據(jù)自動(dòng)彎管工藝過(guò)程分析，采用solidworks軟件二次開發(fā)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)彎管的動(dòng)態(tài)過(guò)程仿真和干涉檢查，解決了實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中因碰撞而無(wú)法完成彎管過(guò)程的問(wèn)題。

自動(dòng)彎管；solidworks二次開發(fā)；動(dòng)態(tài)仿真；干涉檢查

在工業(yè)高速發(fā)展的今天，彎管廣泛應(yīng)用于航空航天，汽車，空調(diào)，家具等行業(yè)，各種不同的需求使得彎管品種多、數(shù)量大、形狀復(fù)雜，傳統(tǒng)的彎管技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足。采用數(shù)控技術(shù)，不但可使彎管的彎曲質(zhì)量有了可靠的保證，而且生產(chǎn)效率也大大提高。由于彎管的空間幾何形狀很復(fù)雜，即使采用三維模型表達(dá)出來(lái)，在生產(chǎn)過(guò)程中如果與生產(chǎn)場(chǎng)地和設(shè)備出現(xiàn)干涉也無(wú)法實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)，因此，動(dòng)態(tài)的干涉檢查已經(jīng)成為復(fù)雜彎管所必須的過(guò)程。

1 總體程序設(shè)計(jì)

依據(jù)圖1所示，自動(dòng)彎管工藝如下：①管子沿導(dǎo)向模向前推進(jìn)到送料距離，壓緊模夾緊管子。②由管卡和彎管模帶動(dòng)管子進(jìn)行彎曲。③彎曲到位后，轉(zhuǎn)動(dòng)管子到下一彎曲平面。④重復(fù)1到3步。

圖1 彎管過(guò)程示意圖

從以上彎管工藝可以看出，彎管由送料、彎曲和轉(zhuǎn)動(dòng)三個(gè)動(dòng)作重復(fù)進(jìn)行。所以總體程序設(shè)計(jì)為三個(gè)動(dòng)作的動(dòng)態(tài)仿真和干涉檢查，以及循環(huán)調(diào)用程序?？傮w程序采用VB編寫，主體程序和送料子程序流程如圖2所示。動(dòng)態(tài)仿真和干涉檢查程序采用Solidworks二次開發(fā)技術(shù)。兩者的統(tǒng)一通過(guò)VB程序調(diào)用Solidworks軟件的API函數(shù)，限于篇幅，這里主要論述Solidworks二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)仿真和干涉檢查的實(shí)現(xiàn)。

圖2 VB程序設(shè)計(jì)流程圖

2 動(dòng)態(tài)仿真關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

由圖2程序流程圖可以看出，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)仿真的過(guò)程是一個(gè)循環(huán)結(jié)構(gòu)，依次完成：建模和裝配、進(jìn)料、轉(zhuǎn)管和彎曲四個(gè)動(dòng)作。以下論述單向彎管建模裝配和彎曲的軟件實(shí)現(xiàn)方法。

（1）建模和裝配。彎管的模型采用掃描建模方法，采用空間草繪掃描軌跡。管子建模主要程序內(nèi)容如下：

'3D草繪掃描曲線

For i=0 to n'n為掃描曲線段數(shù)

d=d+a（i+1）：c=c+a（i）

'a（n）為每段曲線的長(zhǎng)度即每次直線進(jìn)給長(zhǎng)度；c、d為前、后點(diǎn)X坐標(biāo)

Part.SketchManager.Insert3DSketch True

SetskSegmentPart.SketchManager.CreateLine（c/1000，0#，0#，d/1000，0#，0#）

Next n

'創(chuàng)建2D掃描截面

'在掃描曲線的最后一點(diǎn)創(chuàng)建平行于右視圖的草繪面

Part.Extension.SelectByID2（“Point@草圖”，“EXTSKETCHPOINT”，d/1000，0，0，True，1，Nothing，0）

Dim myRefPlane As Object

SetmyRefPlanePart.FeatureManager.InsertRefPlane（1，0，4，0，0，0）

'繪制管形狀

SetskSegmentPart.SketchManager.CreateCircle（0#，0#，0#，0#，R/1000，0#）

'R為半徑'掃描實(shí)體

Dim myFeature As Object

SetSweepFeaturePart.FeatureManager.InsertProtrusionSwep（False，F(xiàn)alse，0，F(xiàn)alse，F(xiàn)alse，0，0，F(xiàn)alse，0，0，0，0，1，1，1，0，1）

產(chǎn)生的管子模型如圖3所示。

圖3 彎管模型

干涉體依據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際來(lái)造型，為了便于后續(xù)的干涉檢查，采用實(shí)體造型方式。裝配后的模型如圖4所示。

圖4 裝配體模型

在裝配過(guò)程中，先裝配干涉體，采用缺省固定。再裝入彎管，采用中心軸線重合、距離和角度的配合關(guān)系，為后續(xù)動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生相關(guān)參數(shù)。改變角度就可以實(shí)現(xiàn)空間旋轉(zhuǎn)。

（2）彎曲成型的實(shí)現(xiàn)。彎曲成型為柔性變形，要想實(shí)現(xiàn)步進(jìn)彎曲，只要?jiǎng)討B(tài)更改掃描路徑，增加一段圓弧，如圖5所示。圖中要增加直線1、直線3和圓弧2的相切，其中2和3的相切會(huì)保證之后的彎曲中1和2隨3的改動(dòng)而變換位置。單次彎曲的改動(dòng)模型如圖5所示。

圖5 彎管掃描軌跡

圖中θ彎曲角度，直線1長(zhǎng)度為L(zhǎng)，圓弧2半徑即為彎曲半徑。彎曲角θ對(duì)應(yīng)的圓弧長(zhǎng)度加上直線長(zhǎng)度L就是每次直線進(jìn)給的長(zhǎng)度，使彎曲角θ初始為0.01度（過(guò)小的角度軟件不允許），步進(jìn)增加θ的角度就可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)彎曲。程序的主要部分如下：

'取得3D草圖修改權(quán)

Part.Extension.SelectByID2（“草圖”，“SKETCH”，0，0，0，F(xiàn)alse，0，Nothing，0）

Part.EditSketch

'以前視方向修改，保證單向彎曲'Part.ShowNamedView2"*前視"，1步進(jìn)改動(dòng)彎曲角度，其中0.01為初始角度數(shù)，D為步進(jìn)角度數(shù)，I為步進(jìn)數(shù)。

Part.Parameter（“D1@草圖@自動(dòng)彎管.SLDPRT”）.SystemValue=（0.01+D*I）*3.1415926/180

'保證直線1長(zhǎng)度加圓弧3長(zhǎng)度為直線進(jìn)給長(zhǎng)度

Part.Parameter（“D2@3D草圖1@自動(dòng)彎管.SLDPRT”）. SystemValue=WJ-WD*Part.Parameter（“D3@3D草圖1@自動(dòng)彎管.SLDPRT”）.SystemValue

'重新建模

Part.EditRebuild

3 干涉技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

空間物體的干涉檢查算法大致可分為兩類：空間分解法和層次包圍盒，兩種算法都需要大量的物體空間形位和節(jié)點(diǎn)相交運(yùn)算。SolidWorks軟件提供了靜態(tài)干涉檢查。動(dòng)態(tài)干涉檢查可以采用改變裝配距離角度等參數(shù)，并調(diào)用靜態(tài)干涉檢查來(lái)實(shí)現(xiàn)。靜態(tài)干涉分析程序需要不斷調(diào)用，所以設(shè)計(jì)為一個(gè)子程序。該程序的主要內(nèi)容如下：

'取得彎管模型和彎管機(jī)模型兩實(shí)體

blsts=Part.Extension.SelectByID2（"彎管模型@設(shè)備模型"，"COMPONENT"，0，0，True，0，Nothing，0）

blsts=Part.Extension.SelectByID2（"彎管模型@設(shè)備模型"，"COMPONENT"，0，0，0，True，0，Nothing，0）

’遍歷兩實(shí)體所有面，建立面陣列

For i=0 To（nSelCount-1）

SetCompArray（i）=swSelMgr.GetSelectedObjectsComponent2（i+1）

Debug.Print"Comp［"；i；"］="+CompArray（i）.Name2

Next i

vCompArray=CompArray

’兩實(shí)體各取1面進(jìn)行干涉運(yùn)算：swAssy.ToolsCheckInterference2nSelCount，（vCompArray），bCoincidentInterference，vInt-CompArray，vIntFaceArray

通過(guò)所有的運(yùn)算就可以得出該步進(jìn)過(guò)程中有無(wú)發(fā)生干涉。

4 結(jié)語(yǔ)

采用solidworks軟件的二次開發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)彎管過(guò)程的動(dòng)態(tài)仿真和干涉檢查，該程序已經(jīng)應(yīng)用于生產(chǎn)，綜合來(lái)看，以上開發(fā)過(guò)程具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）避開了繁瑣的空間矩陣變換，加速了計(jì)算分析過(guò)程，對(duì)于工程技術(shù)人員開發(fā)實(shí)用的程序具有借鑒意義。

（2）整個(gè)干涉檢查具有直觀立體的效果，遇到干涉部分，可以導(dǎo)出干涉模型，便于對(duì)彎管程序的調(diào)整。

在solidworks軟件平臺(tái)上來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以有機(jī)的結(jié)合后續(xù)的自動(dòng)工藝和自動(dòng)彎管程序的二次開發(fā)模塊，并借助于solidworks軟件的PDM模塊實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程和生產(chǎn)文件的自動(dòng)生成。

［1］唐長(zhǎng)平.數(shù)控彎管機(jī)的研究與開發(fā)［D］.合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，1991.

［2］王宗彥，等.SolidWorks機(jī)械產(chǎn)品高級(jí)開發(fā)技術(shù)［M］.北京：北京理工大學(xué)出版社，2005.

Software Im plementation M ethod of Dynam ic Interference Check for Autom atic Elbow

TANG Li-m ing
（Department of Electrical and Mechanical Engineering，Jiangyin Vocational and Technical College，Jiangyin，Jiangsu 214433，China）

Based on the analysisof the automatic elbow process，the dynamic process simulation and interference check of the automatic elbow are realized by using the secondary development technology ofsolidworks software，which solves the problem that the processof theelbow can notbe completed due to the collision.

automatic elbow；solidworkssecondary development；dynamic simulation；interference check

TP391.72

A

2095-980X（2017）05-0061-02

2017-04-25

唐黎明，男，講師，主要從事機(jī)電一體化研究工作。