CN101655884B - 一种自动绘制冲压模具修边线的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种CATIA环境下自动绘制冲压模具修边线的方法，运用自动化对象编程(V5 Automation)进行开发，通过函数调用和用户交互操作来实现修边线的自动绘制功能，使用时只需以调用CATIA宏命令的方式来实现。本发明的优点是：完全在CATIA环境下操作，操作流程简单易懂，通过代码对绘制修边线所需的辅助元素做了合理的归类，在很短的时间内就能绘制出精确的修边线，大大提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明属于汽车白车身冲压件模具设计制造领域，特别涉及汽车白车身冲压件的拉延模和修边模设计制造，具体涉及一种自动绘制冲压模具修边线的方法。
背景技术
随着科学技术的不断进步，汽车行业也在迅猛发展，竞争日趋激烈。缩短新车型的开发周期无疑是每个汽车主机厂的奋斗目标。CATIA软件作为汽车行业的主流软件，在缩短新车型开发周期方面起着至关重要的作用。如果采用CATIA软件自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。在设计冲压件的拉延模和修边模时，求取修边线是非常关键的一步，一些CAE软件(如DYNAFORM等)有求取修边线的功能但是准确度并不高，需要多次优化；而在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，再依次连接才能得到一条准确的修边线，常常要花费好几天的时间。CATIA软件作为主流软件还没有这方面的二次开发先例。
综上所述，现有技术中存在如下技术问题及其衍生问题：
(1)现有软件求取修边线的准确度不高；
(2)而如果取修边线的准确度高，则手工绘制工作量很大；
(3)CATIA软件还没有关于本领域的二次开发技术的开发先例。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自动绘制冲压模具修边线的方法，运用自动化对象编程(V5Automation)进行开发，通过函数调用和用户交互操作来实现修边线的自动绘制功能，使用时只需以调用CATIA宏命令的方式来实现。将绘制修边线这种重复性的工作实现了自动化，把设计人员从繁琐的工作中解脱出来。
该基于CATIA软件环境下自动生成冲压模具修边线的系统，包括运用CATIA软件生成修边线的方法和步骤、生成修边线所需辅助点线面的分组管理方法、实现此功能代码的编制思路和结构。
具体技术方案如下：
一种自动绘制冲压模具修边线的方法，该绘制方法基于常规CATIA软件，并在CATIA软件的环境下，使用CATIA软件二次开发接口开发自动绘制功能，来实现修边线的自动绘制功能。
进一步地，使用CATIA软件二次开发接口的Visual Basic编辑器开发所述自动绘制功能，其中，运用自动化对象编程V5Automation进行开发，并通过函数调用和用户交互操作来实现修边线的自动绘制功能。
进一步地，在开发所述自动绘制功能的同时，创建功能界面，该界面创建后可以以调用CATIA宏命令的方式来实现。
将需要交互选择的CATIA对象定义为全局变量，分别为：工艺补充面SurfaceOut、翻边面SurfaceIn、工艺补充面与翻边面交线shapeCurve、加密修边点的线段起始点firstPoint和终止点secondPoint、创建的法向面数量planeCount，上述全局变量用于在后面程序运行过程中调用。
所述修边线的修边点具体绘制步骤为：
(1)求取“工艺补充面与翻边面交线”(以下简称“交界线”)上若干等分点，然后求取通过等分点并垂直于交界线的平面(以下简称“法向面”)；
(2)求取该法向面分别与工艺补充面和翻边面的交线，得到“工艺补充面截面线”和“翻边面截面线”；
(3)在“工艺补充面截面线”上获取修边点，修边点到等分点的线长度等于“翻边面截面线”的线长度。
不断重复步骤(1)-(3)即可得到其他等分点对应的修边点。
所述线长度是通过CATIA软件的二次开发接口的公式计算得到。
在工艺补充面上将所求取的修边点顺序连接起来得到的样条曲线即修边线。
所述自动绘制功能的实现算法为：
(1)定义在交界线上所需要的等分点的数量n；
(2)计算交界线的长度，通过CATIA软件二次开发接口的公式函数获得；
(3)定义i为程序中控制循环次数的变量。当i＝0，执行第一次循环：计算交界线第一个等分点(即起始端点)对应的修边点，步骤见(4)～(6)；
(4)创建交界线等分点并在该点创建法向面，等分点的位置由CATIA软件根据交界线长度和等分点数量确定；
(5)通过CATIA软件二次开发接口的“求取交线”和“near”方法求取法向面分别与工艺补充面和翻边面的交线；
(6)计算修边点；
(7)继续执行循环，通过交界线的“长度”和定义“等分份数”来确定其他等分点的位置，当i＝n-1则完成修边点的绘制。
一个交界线等分点对应一个修边点，进一步包括如下步骤：(8)对所有修边点进行点排序；(9)顺序连接各个修边点生成修边线。
在开发所述自动绘制功能的同时，创建功能界面，其中包括用户交互选择曲线、定义曲线等分点数量的方式创建修边点的功能界面，该功能界面中基于CATIA软件环境下自动生成冲压模具修边线的系统要求用户交互选取参考曲线(即“交界线”)，选取外面(即“工艺补充面”)，选取内面(即“翻边面”)，设置等分点数量(即“n值”)，设置完毕后点击创建即可生产相应数量的修边点。
功能界面还包括创建修边曲线的操作界面，该界面中交互选择修边线所处的曲面(即“工艺补充面”)，即可得到所需的修边线。
功能界面还可包括选择两点的方式创建修边点的功能界面，其在创建修边点的功能界面中已经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，并增加了交互选取加密区域起始点和终点的操作。
将生成的辅助点、线、面分组管理。
所述分组管理具体为将生成修边线的所有元素分为四个集合进行管理，第一集合为存放法向面的集合，交界线上生成的所有法向面存放这一集合中；第二集合为存放工艺补充面截面线和翻边面截面线的集合，集合中的元素全部为样条曲线；第三集合为存放交界线等分点和修边点的集合；第四集合为存放修边线的集合。
第三集合下再次进行分组，每一个修边点和与其对应的交界线等分点绑定成一个子集合。
与目前现有技术相比，本发明完全在CATIA环境下操作，操作流程简单易懂，通过代码对绘制修边线所需的辅助元素做了合理的归类，在很短的时间内就能绘制出精确的修边线，大大提高了工作效率。
附图说明
图1：修边线三维原理图
图2：修边线二维原理图
图3：本系统程序流程图
图4：本系统的接口关系图
图5：本系统代码编制结构图
图6：修边线自动生成功能实现流程图
图中：
1：翻边面边界线
2：产品面
3：翻边面截面线
4：翻边面
5：交界线
6：工艺补充面
7：修边线
8：工艺补充面截面线
9：修边点
10：交界线等分点
具体实施方式
下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。
本实施例基于CATIA软件自动绘制车身冲压件修边线的系统，运用CATIA软件二次开发接口的Visual Basic编辑器创建功能界面和开发自动绘制功能，将在CATIA软件中绘制冲压件修边线最简单的方法和和步骤，运用Visual Basic编辑器实现自动化绘制，所编制的代码内容简洁、逻辑清晰，将生成修边线所需的辅助点、线、面进行合理分组管理，不仅方便了后续管理，而且简化了代码编制。
三维CAD软件绘制冲压模具修边线的原理
修边线就是将冲压件的边缘展开到工艺补充面上所得到的一条曲线。绘制原理如下：
(1)求取修边点：如图1所示，在“交界线”(同时也是产品面与工艺补充面交界)上某“等分点”求取“法向面”，然后求取该法向面分别与“工艺补充面”和“翻边面”的交线得到如图所示的“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2所示，“修边点”到“等分点”的线长度等于“翻边面截面线”的线长度。通过这种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。
(2)求取修边线：如图1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。修边线直接影响到冲压件拉延模和修边模的设计制造。
一种优选实施方式：
按照上面所述的CATIA绘制修边线的原理，我们利用CATIA V5Automation的二次开发接口，以Visual Basic为开发平台，来实现修边线的自动绘制，本发明的实现过程如图3和图4所示，程序结构如图5所示。首先将需要交互选择的CATIA对象定义为全局变量：工艺补充面SurfaceOut、翻边面SurfaceIn、工艺补充面与翻边面交线shapeCurve、加密修边点的线段起始点firstPoint和终止点secondPoint、创建的法向面数量planeCount，这些全局变量将在后面程序运行过程中调用。
本发明将绘制修边线分成三个用户交互功能界面来实现(如图6)：(1)用户交互选择曲线、定义曲线等分点数量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“交界线”)、选取外面(如图1“工艺补充面”)、选取内面(如图1“翻边面”)、设置等分点数量(即需要生成的修边点数量)，设置完毕后点击创建即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。此界面是在第一步已经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，其他操作与第一种操作相同。(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”)，就可得到我们所需要的修边线。
通过上述三个功能就可以将几个小时甚至几天的工作在几分钟之内完成，通常只需要上面所述的(1)、(3)就可以得到一条满意的修边线，(2)在必要时使用。
图中，端点即“工艺补充面与翻边面交线”的端点，交线即图1和图2中的3和8两条交线，“near”为CATIA中的一个命令，在二次开发中是一种方法，如果求取交线的结果出现分段，将保留离。将生成的辅助点、线、面合理分组管理也是本发明的一个特点。对于一个比较大的冲压件绘制一条精确的修边线需要几百个修边点，而绘制这些修边点又需要同样多的辅助点、同样多的辅助法向面、超过二倍多的截面线，如果不进行合理分组，在后续的操作中会有很多的麻烦。下面将本系统对元素的管理方法进行说明：本系统将生成修边线的所有元素分为四个集合进行管理，(1)XBNormalPlane Set作为存放法向面的集合，所有“交界线”上生成的法向面存放这一集合中；(2)XBIntersect Set作为存放“工艺补充面截面线”和“翻边面截面线”的集合，集合中的元素全部为样条曲线；(3)XBPoint Set作为存放“工艺补充面与翻边面交线”等分点和修边点的集合，此集合下再次进行分组，即将每一个修边点和与其对应的“工艺补充面与翻边面交线”等分点绑定成一个子集合进行管理，这种分组方法可以通过对“工艺补充面与翻边面交线”等分点排序来确定修边点的排序，不但简化了修边点连接的程序代码，而且保证了修边点连接顺序的准确性。(4)XBX Set作为存放修边线的集合，修边线是我们最终需要的结果，单独放在一个集合中避免与其他辅助元素混合，管理非常方便。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种自动绘制冲压模具修边线的方法，其特征在于，
该绘制方法基于常规CATIA软件，并在CATIA软件的环境下，使用CATIA软件二次开发接口开发自动绘制功能，来实现修边线的自动绘制功能，使用CATIA软件二次开发接口的Visual Basic编辑器开发所述自动绘制功能，其中，运用自动化对象编程V5 Automation进行开发，并通过函数调用和用户交互操作来实现修边线的自动绘制功能，在开发所述自动绘制功能的同时，创建功能界面，该界面创建后可以以调用CATIA宏命令的方式来实现；
在开发所述自动绘制功能的同时，创建功能界面，其中包括用户交互选择曲线、定义曲线等分点数量的方式创建修边点的功能界面，该功能界面中的自动生成冲压模具修边线的系统要求用户交互选取曲线，选取外面，即工艺补充面，选取内面，即翻边面，设置等分点数量，设置完毕后创建即可生产相应数量的修边点；功能界面还包括修边曲线的操作界面，该界面中交互选择修边线所处的曲面，即工艺补充面，即可得到所需的修边线；功能界面还可包括选择两点的方式创建修边点的功能界面，其在创建修边点的功能界面中已经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，并增加了交互选取加密区域起始点和终点的操作；
将需要交互选择的CATIA对象定义为全局变量，分别为：工艺补充面SurfaceOut、翻边面SurfaceIn、工艺补充面与翻边面交线shapeCurve、加密修边点的线段起始点firstPoint和终止点secondPoint、创建的法向面数量planeCount；
所述修边线的修边点具体绘制步骤为：
(1)求取工艺补充面与翻边面交线上若干等分点，然后求取通过等分点并垂直于工艺补充面与翻边面交线的平面，该平面即法向面；
(2)求取该法向面分别与工艺补充面和翻边面的交线，得到工艺补充面截面线和翻边面截面线；
(3)在工艺补充面截面线上获取修边点，修边点到等分点的线长度等于翻边面截面线的线长度；
(4)不断重复步骤(1)-(3)即可得到其他等分点对应的修边点；
其中，所述线长度在CATIA软件中通过测量或公式计算得到，在工艺补充面上将所求取的修边点顺序连接起来得到的样条曲线即修边线；
所述自动绘制功能的实现算法为：
1)定义在交界线上所需要的等分点的数量n；
2)计算工艺补充面与翻边面交线的长度，其通过CATIA软件二次开发接口的公式函数获得；
3)定义i为程序中控制循环次数的变量，当i＝0，执行第一次循环：计算工艺补充面与翻边面交线第一个等分点对应的修边点，步骤见(4)～(6)；
4)创建工艺补充面与翻边面交线等分点并在该点创建法向面，等分点的位置由CATIA软件根据工艺补充面与翻边面交线长度和等分点数量确定；
5)通过CATIA软件二次开发接口的求取交线和near方法求取法向面分别与工艺补充面和翻边面的交线；
6)计算修边点；
7)继续执行循环，通过工艺补充面与翻边面交线的长度和定义等分份数来确定其他等分点的位置，当i＝n-1则完成修边点的绘制；一个工艺补充面与翻边面交线等分点对应一个修边点，进一步包括如下步骤：
8)对所有修边点进行点排序；
9)顺序连接各个修边点生成修边线；
将生成的辅助点、线、面分组管理。
2.如权利要求1所述的自动绘制冲压模具修边线的方法，其特征在于，所述分组管理具体为将生成修边线的所有元素分为四个集合进行管理，第一集合为存放法向面的集合，所有工艺补充面与翻边面交线上生成法向面存放这一集合中；第二集合为存放工艺补充面截面线和翻边面截面线的集合，集合中的元素全部为样条曲线；第三集合为存放工艺补充面与翻边面交线等分点和修边点的集合；第四集合为存放修边线的集合。
3.如权利要求2所述的自动绘制冲压模具修边线的方法，其特征在于，第三集合下再次进行分组，每一个修边点和与其对应的工艺补充面与翻边面交线等分点绑定成一个子集合。
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