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(xué)材料學(xué)院，陜西 西安 710048)

0 前言

21世紀(jì)，先進(jìn)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(diǎn)的先進(jìn)塑性加工新技術(shù)和新工藝對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開(kāi)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(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)的一個(gè)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(jìn)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(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)其成形機(jī)理已進(jìn)行了較深入地研究［3-7］。實(shí)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(gè)人能力和經(jīng)驗(yàn)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(jìn)，因而產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期相對(duì)較長(zhǎng)、成本較大?？梢酝ㄟ^(guò)開(kāi)發(fā)一套可視化軟件，將專家的經(jīng)驗(yàn)、工藝參數(shù)融入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)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(duì)面內(nèi)彎曲成形過(guò)程中相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、擬合及工藝優(yōu)化。利用VB完成人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)，利用Matlab數(shù)據(jù)計(jì)算能力強(qiáng)的特點(diǎn)，完成各種工藝計(jì)算。所設(shè)計(jì)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(jì)算及預(yù)彎曲半徑隨工藝參數(shù)的變化趨勢(shì)圖形顯示等功能。

1 ActiveX自動(dòng)化

ActiveX是以COM(Component Object Model組件對(duì)象模型)技術(shù)為基礎(chǔ)的一種應(yīng)用程序開(kāi)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(gè)應(yīng)用程序或組件的運(yùn)行［8］。一般來(lái)說(shuō)，VB和Matlab之間的通信主要用到自動(dòng)化服務(wù)器和自動(dòng)化控制器。本文用Matlab作為自動(dòng)化服務(wù)器，被作為自動(dòng)化控制器的VB程序所調(diào)用。為了在VB中請(qǐng)求Matlab的服務(wù)，必須獲得Matlab對(duì)象在系統(tǒng)注冊(cè)表中定義的名字，通常來(lái)說(shuō)，這個(gè)名字為“Matlab．Application”。V B 6．0中ActiveX連接Matlab的原理如下:

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

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

(3)釋放對(duì)象操作完成后，用自動(dòng)化對(duì)象提供Close或Quit函數(shù)來(lái)結(jié)束并釋放對(duì)象，以免浪費(fèi)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(jìn)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(guò)程中主要關(guān)心的因素。本文所使用的數(shù)據(jù)庫(kù)為Microsoft Access，采用了ODBC(Open DataBase Connectivity)開(kāi)放式數(shù)據(jù)庫(kù)互連標(biāo)準(zhǔn)以及ADO(Active Data Objects)連接方式打開(kāi)。Matlab支持ActiveX自動(dòng)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(jì)算和圖形分析，便于工作人員對(duì)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(duì)象后，可實(shí)現(xiàn)對(duì)Matlab的調(diào)用，本模塊采用的方法是:

(1)用VB編制與用戶進(jìn)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(shí)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(jì)算的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)用戶輸入進(jìn)行計(jì)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(gè)按鈕，可以對(duì)數(shù)據(jù)可進(jìn)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(cè)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(kù)部分?jǐn)?shù)據(jù)，方便用戶根據(jù)自己要求進(jìn)行快速選擇。輸入需要分析的參數(shù)后，單擊確定，VB就會(huì)在后臺(tái)調(diào)用Matlab進(jìn)行必要的計(jì)算分析，預(yù)測(cè)出彎曲半徑的值［6］。程序同時(shí)給出預(yù)彎曲半徑隨工藝參數(shù)變化的趨勢(shì)圖(如圖3所示)，用戶可據(jù)此進(jìn)行下一步的工藝優(yōu)化工作。

圖2 彎曲半徑預(yù)測(cè)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(shí)現(xiàn)計(jì)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(shì)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(duì)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(jìn)行的工業(yè)純鋁板面內(nèi)彎曲試樣，實(shí)驗(yàn)證明實(shí)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(yǔ)

基于客戶/服務(wù)器計(jì)算模式，利用ActiveX協(xié)議，在VB應(yīng)用程序中可以集成Matlab強(qiáng)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(qiáng)大的計(jì)算和圖形功能，提高了軟件的整體性能、節(jié)約了開(kāi)發(fā)時(shí)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(kāi)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(zhǔn)確預(yù)測(cè)彎曲半徑，提高了工作效率、增強(qiáng)了成形過(guò)程的可操作性。

［1］ 董湘懷．塑性加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)［J］．中國(guó)機(jī)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(jìn)展［J］．中國(guó)機(jī)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(jī)理的研究 ［J］．塑形工程學(xué)報(bào)，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．