CATIA二次開(kāi)發(fā)技術(shù)在數(shù)控彎管流程優(yōu)化中的應(yīng)用

1、CATIA二次開(kāi)發(fā)助力數(shù)控彎管流程優(yōu)化王慶富摘要:本文介紹了應(yīng)用CATIA V5 二次技術(shù)，如何從CATIA數(shù)模中提取有效信息，創(chuàng)建老式數(shù)控彎管機(jī)驅(qū)動(dòng)代碼，從而簡(jiǎn)化傳統(tǒng)數(shù)控彎管信息提取操作的流程。關(guān)鍵詞: CATIA 二次開(kāi)發(fā) 管路 數(shù)控彎管 FIF0.引言：隨著國(guó)內(nèi)制造業(yè)信息化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，許多制造業(yè)企業(yè)已經(jīng)建立了以某一種CAD軟件為核心的現(xiàn)在CAD體系。CATIA軟件是由法國(guó)Dassault Systems公司開(kāi)發(fā)的CAD/CAM/CAE應(yīng)用系統(tǒng)，由于其卓越的性能及強(qiáng)大的功能，成為當(dāng)今最令人矚目的CAD軟件系統(tǒng)。目前國(guó)內(nèi)航空業(yè)多數(shù)廠所都采用CATIA作為其設(shè)計(jì)工具，并形成了相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

2、與規(guī)范。管路系統(tǒng)作為飛機(jī)結(jié)構(gòu)中的一個(gè)重要系統(tǒng)，在飛機(jī)的設(shè)計(jì)及制造過(guò)程中占有重要地位。為了提升加工效率與加工質(zhì)量，許多企業(yè)都采用數(shù)控彎管機(jī)進(jìn)行管路的折彎加工。數(shù)控彎管機(jī)一般都有數(shù)據(jù)輸入接口，可以以某種格式進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互輸入或批量自動(dòng)導(dǎo)入。在新的基于CATIA的設(shè)計(jì)體系中，如何將三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)更好的為生產(chǎn)加工所用，優(yōu)化傳統(tǒng)的數(shù)控彎管操作流程，是本文解決的一個(gè)核心問(wèn)題。1.傳統(tǒng)的管路信息提取流程傳統(tǒng)的管路信息提取流程，要在制造好的物理樣機(jī)中（不包括管路系統(tǒng)）人工進(jìn)行比對(duì)，用鋁管手工折彎出初步形狀，通常要經(jīng)過(guò)多次反復(fù)比對(duì)、折彎、校核后確定管路樣件，然后按照取樣模型進(jìn)行三坐標(biāo)測(cè)量，由于三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x可以直接

3、與數(shù)控彎管機(jī)控制系統(tǒng)通信，故數(shù)據(jù)可以導(dǎo)入到數(shù)控彎管機(jī)控制系統(tǒng)，然后進(jìn)行彎管的數(shù)制折彎加工。操作過(guò)程如下圖1所示。圖 SEQ 圖表 * ARABIC 1整個(gè)管路彎管信息的提取，要經(jīng)過(guò)取樣、定型、制作標(biāo)準(zhǔn)樣本、三座標(biāo)測(cè)量等幾個(gè)步驟。傳統(tǒng)的加工方式主要帶來(lái)以下問(wèn)題：每個(gè)步驟都需要人工參與，準(zhǔn)確度不易把握；沒(méi)有直接利用三維CAD設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳遞過(guò)程中經(jīng)過(guò)了人工轉(zhuǎn)換，精度降低；在飛機(jī)的物理整機(jī)中取樣過(guò)程，受現(xiàn)場(chǎng)條件的限制較大，工作不易開(kāi)展，工作強(qiáng)度高；由于彎管數(shù)據(jù)的提取要在物理樣機(jī)制造完成后進(jìn)行，受限于整機(jī)裝配完成結(jié)點(diǎn)不能改變，管路制造周期不得不進(jìn)行大幅度壓縮，通常管路技術(shù)人員要加班加點(diǎn)才能保證

4、節(jié)點(diǎn)。操作過(guò)程繁瑣，整個(gè)彎管制造周期長(zhǎng)。與數(shù)控彎管機(jī)能夠直接通信的三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x實(shí)物圖如圖2。每個(gè)彎管的測(cè)量都要經(jīng)過(guò)夾緊、設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)、取關(guān)鍵點(diǎn)測(cè)量、數(shù)據(jù)校核等操作步驟。圖22.數(shù)控彎管操作流程優(yōu)化設(shè)計(jì)將一系列手工取樣及測(cè)量的操作，直接從CATIA設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中進(jìn)行管路關(guān)鍵信息的數(shù)據(jù)提取，取消中間人工操作過(guò)程，將大幅提升生產(chǎn)效率、正確率與準(zhǔn)確率。圖3為優(yōu)化后的管路操作流程。圖3從圖中可以看出：原來(lái)只有在完成了飛機(jī)物理樣機(jī)制造之后才能進(jìn)行的管路相關(guān)操作，現(xiàn)在可以提前到設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)定稿后進(jìn)行，延長(zhǎng)了管路制造周期，從而可以更從容的把握好質(zhì)量；原來(lái)的比對(duì)取樣、管路測(cè)量等手工操作取消，轉(zhuǎn)而由計(jì)算機(jī)直接從CATIA模

5、型中提取管路關(guān)鍵數(shù)據(jù)，極大簡(jiǎn)化了操作步驟，同時(shí)提升了數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性；技術(shù)人員不需要到物理樣機(jī)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行比對(duì)取樣，在辦公室里操作電腦即可完成數(shù)據(jù)提取，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提升了工作效率。3.通過(guò)CATIA二次開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)管路關(guān)鍵數(shù)據(jù)的自動(dòng)提取如果只是單純使用CATIA軟件自有測(cè)量工具，想要從管路模型中提取關(guān)鍵信息，要做大量的輔助線，操作仍然十分繁瑣。通過(guò)二次開(kāi)發(fā)，我們實(shí)現(xiàn)了直接從CATIA模型中輸出指定格式數(shù)據(jù)的自動(dòng)操作，也可輸出為描述性的Excel文檔，供不同格式要求的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)的中間格式。圖4所示為CATIA二次開(kāi)發(fā)程序提取管路關(guān)鍵數(shù)據(jù)的運(yùn)行流程。圖4第0步操作在CATIA中打開(kāi)管路模型文件。當(dāng)多個(gè)管路模型

6、信息需要實(shí)現(xiàn)批處理提取時(shí)，此步驟可由程序完成，而不需要設(shè)計(jì)員手工打開(kāi)。圖打開(kāi)界面圖6.程序運(yùn)行起始界面第1步操作基于CATIA幾何表達(dá)的幾何關(guān)系運(yùn)算，獲取擬合點(diǎn)、相交點(diǎn)、折彎半徑等關(guān)鍵信息。根據(jù)模型格式的規(guī)范與否，可以分別使用CAA，VBA及知識(shí)工程技術(shù)中某一種進(jìn)行開(kāi)發(fā)。圖7.程序執(zhí)行后幾何擬合完畢界面第2步操作將獲取的關(guān)鍵信息寫入到特定格式的Excel表格中，其中包括了數(shù)控彎管機(jī)編程所需的必要信息。此種數(shù)據(jù)格式程序的開(kāi)發(fā)是考慮到可能有多種數(shù)控彎管機(jī)，其讀取的最終數(shù)據(jù)格式不一致，但必然都需要基本的管路關(guān)鍵特性信息，以Excel作為多種數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換的一個(gè)中間格式。圖8.關(guān)鍵信息輸出至Excel中

7、，點(diǎn)擊右下角的圖標(biāo)可以生成FIF文件第3步操作關(guān)鍵信息點(diǎn)直接輸出為某一種數(shù)控彎管機(jī)所能自動(dòng)讀取的彎管程序文件格式。需要對(duì)該種彎管程序文件的語(yǔ)法進(jìn)行消化，本文以EAGLE公司的FIF文件格式作為示例。圖9.程序生成的FIF數(shù)控彎管機(jī)機(jī)器程序文本第4步操作集成在Excel模板中的程序，可以直接在Excel中調(diào)用。生成某一種格式的數(shù)控彎管機(jī)程序格式，本文以EAGLE公司的FIF文件格式為例。該程序開(kāi)發(fā)的目的，就是為了實(shí)現(xiàn)更加靈活的Excel中間數(shù)據(jù)向數(shù)據(jù)彎管程序格式的轉(zhuǎn)換。圖10.點(diǎn)擊圖8右下角的按鈕后，彈出從Excel生成FIF文件的對(duì)話界面5.結(jié)論本文所述的案例一個(gè)真實(shí)的CATIA二次開(kāi)發(fā)應(yīng)用項(xiàng)目，某飛機(jī)公司自應(yīng)用本程序進(jìn)行管路系統(tǒng)信息提取以來(lái)，管路加工效率提升了80以上，零件與設(shè)計(jì)一致性達(dá)到90%以上（受彎管機(jī)械的某些功能限制，必須原模型上的調(diào)整某些參數(shù)才能正常加工），廢品率降低了80，節(jié)約樣件材料100%，取得了異?？捎^的經(jīng)濟(jì)效率。隨著CATIA軟件在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，二次開(kāi)發(fā)及知識(shí)