自動彎管動態干涉檢查的軟件實現方法

唐黎明

（江陰職業技術學院 機電系，江蘇 江陰 214433）

自動彎管動態干涉檢查的軟件實現方法

唐黎明

（江陰職業技術學院 機電系，江蘇 江陰 214433）

依據自動彎管工藝過程分析，采用solidworks軟件二次開發技術，實現了自動彎管的動態過程仿真和干涉檢查，解決了實際生產過程中因碰撞而無法完成彎管過程的問題。

自動彎管；solidworks二次開發；動態仿真；干涉檢查

在工業高速發展的今天，彎管廣泛應用于航空航天，汽車，空調，家具等行業，各種不同的需求使得彎管品種多、數量大、形狀復雜，傳統的彎管技術已經無法滿足。采用數控技術，不但可使彎管的彎曲質量有了可靠的保證，而且生產效率也大大提高。由于彎管的空間幾何形狀很復雜，即使采用三維模型表達出來，在生產過程中如果與生產場地和設備出現干涉也無法實現生產，因此，動態的干涉檢查已經成為復雜彎管所必須的過程。

1 總體程序設計

依據圖1所示，自動彎管工藝如下：①管子沿導向模向前推進到送料距離，壓緊模夾緊管子。②由管卡和彎管模帶動管子進行彎曲。③彎曲到位后，轉動管子到下一彎曲平面。④重復1到3步。

圖1 彎管過程示意圖

從以上彎管工藝可以看出，彎管由送料、彎曲和轉動三個動作重復進行。所以總體程序設計為三個動作的動態仿真和干涉檢查，以及循環調用程序。總體程序采用VB編寫，主體程序和送料子程序流程如圖2所示。動態仿真和干涉檢查程序采用Solidworks二次開發技術。兩者的統一通過VB程序調用Solidworks軟件的API函數，限于篇幅，這里主要論述Solidworks二次開發實現的動態仿真和干涉檢查的實現。

圖2 VB程序設計流程圖

2 動態仿真關鍵技術的實現

由圖2程序流程圖可以看出，實現動態仿真的過程是一個循環結構，依次完成：建模和裝配、進料、轉管和彎曲四個動作。以下論述單向彎管建模裝配和彎曲的軟件實現方法。

（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容如下：

'3D草繪掃描曲線

For i=0 to n'n為掃描曲線段數

d=d+a（i+1）：c=c+a（i）

'a（n）為每段曲線的長度即每次直線進給長度；c、d為前、后點X坐標

Part.SketchManager.Insert3DSketch True

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

Next n

'創建2D掃描截面

'在掃描曲線的最后一點創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'掃描實體

Dim myFeature As Object

SetSweepFeaturePart.FeatureManager.InsertProtrusionSwep（False，False，0，False，False，0，0，False，0，0，0，0，1，1，1，0，1）

產生的管子模型如圖3所示。

圖3 彎管模型

干涉體依據生產現場實際來造型，為了便于后續的干涉檢查，采用實體造型方式。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系，為后續動作的實現產生相關參數。改變角度就可以實現空間旋轉。

（2）彎曲成型的實現。彎曲成型為柔性變形，要想實現步進彎曲，只要動態更改掃描路徑，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的相切會保證之后的彎曲中1和2隨3的改動而變換位置。單次彎曲的改動模型如圖5所示。

圖5 彎管掃描軌跡

圖中θ彎曲角度，直線1長度為L，圓弧2半徑即為彎曲半徑。彎曲角θ對應的圓弧長度加上直線長度L就是每次直線進給的長度，使彎曲角θ初始為0.01度（過小的角度軟件不允許），步進增加θ的角度就可以實現動態彎曲。程序的主要部分如下：

'取得3D草圖修改權

Part.Extension.SelectByID2（“草圖”，“SKETCH”，0，0，0，False，0，Nothing，0）

Part.EditSketch

'以前視方向修改，保證單向彎曲'Part.ShowNamedView2"*前視"，1步進改動彎曲角度，其中0.01為初始角度數，D為步進角度數，I為步進數。

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

'保證直線1長度加圓弧3長度為直線進給長度

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

'重新建模

Part.EditRebuild

3 干涉技術的實現

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點相交運算。SolidWorks軟件提供了靜態干涉檢查。動態干涉檢查可以采用改變裝配距離角度等參數，并調用靜態干涉檢查來實現。靜態干涉分析程序需要不斷調用，所以設計為一個子程序。該程序的主要內容如下：

'取得彎管模型和彎管機模型兩實體

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

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

’遍歷兩實體所有面，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

’兩實體各取1面進行干涉運算：swAssy.ToolsCheckInterference2nSelCount，（vCompArray），bCoincidentInterference，vInt-CompArray，vIntFaceArray

通過所有的運算就可以得出該步進過程中有無發生干涉。

4 結語

采用solidworks軟件的二次開發技術實現彎管過程的動態仿真和干涉檢查，該程序已經應用于生產，綜合來看，以上開發過程具有以下優點：（1）避開了繁瑣的空間矩陣變換，加速了計算分析過程，對于工程技術人員開發實用的程序具有借鑒意義。

（2）整個干涉檢查具有直觀立體的效果，遇到干涉部分，可以導出干涉模型，便于對彎管程序的調整。

在solidworks軟件平臺上來實現，可以有機的結合后續的自動工藝和自動彎管程序的二次開發模塊，并借助于solidworks軟件的PDM模塊實現生產過程和生產文件的自動生成。

［1］唐長平.數控彎管機的研究與開發［D］.合肥：合肥工業大學，1991.

［2］王宗彥，等.SolidWorks機械產品高級開發技術［M］.北京：北京理工大學出版社，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，主要從事機電一體化研究工作。