本文介紹了汽車沖壓件模具修邊線的CATIA設計相關探討。

　　CATIA軟件是汽車行業的主流軟件，世界前20名汽車企業有18家采用CATIA作為核心設計軟件，在縮短新車型開發周期方面起著至關重要的作用。如果采用CATIA軟件自身提供的全交互式功能雖然可以完成開發設計任務,但有些常規的工作是重復性的,需要大量的重復性操作才能完成，這樣會耗費很多的時間。此前，有人提出了一種基于UG軟件下的修邊線二次開發技術，而CATIA軟件作為主流軟件還沒有這方面的開發先例。如果在CATIA軟件環境下實現修邊線的自動生成，無疑會大大提高設計工程師的工作效率。

　　CATIA二次開發技術

　　二次開發是使軟件用戶化和專業化的有效手段，它可以使軟件更好地為用戶服務，在提高工作效率和產品質量方面有著不可低估的作用。圖1為CATIA軟件為用戶提供的多種二次開發接口。

圖1 CATIA軟件二次接口

　　1.Automation API

　　Automation API 是使用自動化應用接口(Automation API)的宏，用于自動化組件、日志(Journaling)、Visual Basic和JavaScript/Html的開發，是一種交互方式的定制。該定制方式允許用戶獲取CATIA的數據模型。通過提供交互的方式，讓用戶記錄操作過程，通過VB Script or Java Script 來錄制宏，從而自動生成代碼。

　　Automation API具備了與任何OLE所兼容的平臺進行通信的能力。Automation技術是建立在COM基礎之上，其核心技術是允許一個應用程序操作另一個應用程序。Automation技術并不是直接獲取及處理數據，而是間接地通過暴露的對象和屬性，利用對象的方法和屬性來獲取、設置及處理數據。這種方法功能限制比較大，但入門比較容易，受CATIA版本限制較小。

　　2. KnowledgeWare

　　KnowledgeWare 智能構件是一種反應式的，基于規則的，面向目標的客戶化方式。它是一種高效的規范重用，像應用公式一樣簡單地實現團體的知識庫準則集，并且和V5緊密集成以提升處理能力。它能通過相關的穩定不變的規范定義來實現交互的知識捕捉。智能構件是一套預定義的易用服務，它驅動的管理和重用是從函數、規范到組件和系統一步一步實現的。它允許定制和外部代碼的集成。它用于三個方面：知識顧問、知識專家和產品工程優化。知識顧問是用于參與設計定義的嵌入知識，包含規則集、檢查、審查和預定義行為(Behavior)。知識專家則是基于規則的過程，可以實現規則集、檢查和報告。產品工程優化是面向設計目標的，它包含優化目標、準則和求解方案。

　　3.Interactive User Defined Feature

　　Interactive User Defined Feature的交互式的用戶定義特征，是一種編制式的定制開發。通過聚合現存的特征來交互定義新的數據類型，收集現存規范，指定輸入，從而創建一個“IUDF”(用戶定義特征)。“IUDF”可以通過引用一個目錄文件(Catalog)保存在.CATPart文檔中，它可以交互地被客戶使用。

　　4.CAA V5 C++ & Java API

　　CAA V5的C++和Java應用接口，這是基于組件的定制開發。也就是我們所說的CAA(Component Application Architecture)。其具有強大的交互、集成和用戶特征定義的功能，并有一套自己的體系架構。CAA是CATIA的一套C++函數庫，該函數庫在CATIA運行時加載，用戶可通過RADE模塊在VC++編程環境下編寫程序，與CATIA進行通信。這種方法可進行最有效率的程序開發，但入門困難，受CATIA版本限制，在國內這方面的技術資料比較少見。

　　沖壓件模具修邊線設計原理

　　在CAD軟件中求取修邊線雖然準確度高，但是手工繪制工作量很大，有的零件需要手工繪制幾百個修邊點，再依次連接才能得到一條準確的修邊線，常常要花費好幾天的時間。

　　以圖2所示的發動機罩外板為例說明沖壓模具修邊線設計原理。

圖2 修邊線三維原理

　　1.修邊點

　　如圖2所示，在“工藝補充面與翻邊面交線”(也是產品面與工藝補充面交界)上某點求取法向面，然后求取法向面分別與“工藝補充面”和“翻邊面”的交線得到如圖2所示的“工藝補充面截面線”和“翻邊面截面線”;修邊點在“工藝補充面截面線”上的位置如圖3所示，“修邊點”到“工藝補充面與翻邊面交線”的線長度等于“翻邊面截面線”的線長，線長在CATIA軟件中可以通過測量或公式計算得到。通過這種方式可以根據需要求取若干修邊點，修邊點的數量越多、密度越大，得到的修邊線精確度越高。

圖3 修邊線二維原理

　　2.修邊線

　　如圖2所示“修邊線”就是在“工藝補充面”上將前面求取的修邊點順序連接起來得到的樣條曲線。修邊線的精確度直接影響到沖壓件拉延模和修邊模的設計制造周期。

　　程序開發過程

　　根據上述原理，我們運用CATIA軟件的自動化應用接口(Automation API)二次開發方法，運用Visual Basic語言進行編程來實現自動繪制修邊線。本程序將繪制修邊線分成三個功能界面來實現：(1)選擇曲線、法面份數的方式創建修邊點的功能界面。在此界面中系統要求用戶交互選取參考曲線(如圖1中 “工藝補充面與翻邊面交線”)、選取外面(如圖2中“工藝補充面”)、選取內面(如圖2中“翻邊面”)、設置法向面數量(即需要生成的修邊點數量)，設置完畢后點擊創建即可生產相應數量的修邊點;(2)選擇兩點的方式創建修邊點的功能界面。此界面是在第一步已經產生的任意兩個修邊點之間再生成若干修邊點，起到局部增加修邊點密度的作用，此界面增加了交互選取起始點和終點的操作，其他操作與第一種操作相同。(3)創建修邊曲線的操作界面。此界面只需交互選擇修邊線所處的曲面(選取“工藝補充面”)，就可得到我們所需要的修邊線。

　　通過上述3個功能就可以將幾個小時甚至幾天的工作在幾分鐘之內完成，通常只需要上面所述的(1)和(3)這兩個功能就可以得到一條滿意的修邊線，(2)在必要時使用。

圖4 發動機罩外板

　　應用實例

　　本程序適用于白車身所有需要設計修邊線的沖壓件，在大型復雜沖壓件上所體現的效率尤為明顯。以圖4所示的某車型發動機罩外板為例，一半的翻邊線長度為2500mm，如果要得到一條精確的修邊線就需要300～500個點，手工繪制的繁瑣程度可想而知。以作300個修邊點為例(見表)，對手工繪制和使用本程序自動化設計的效率做了一個對比。

　　操作效率對比

　　表中所統計的手工操作時間是在不間斷操作的情況下完成所需的時間，一般一名操作熟練的工程師需要兩天左右的時間才能手工繪制完成，而使用二次開發的程序操作只需要1min，幾百個修邊點是計算機自動計算的，計算時間與電腦配置有關，一般也只需要10min左右的時間，設計效率的提高程度可見一斑。

　　結束語

　　CATIA軟件提供了很好的二次開發接口。自動化對象編程(V5 Automation)的二次開發方式比較容易入門，而且能夠根據自身需要進行相應開發，從而大大提高工作效率，因此更適合企業用來作為進行二次開發。本文所述的沖壓模具修邊線自動繪制將設計工程師從繁瑣的手工操作中解脫出來，不但提高了效率，而且保證了精度。