CATIA二次开发技术在数控弯管流程优化中的应用.docx

CATIA二次开发助力数控弯管流程优化王庆富摘要:本文介绍了应用CATIA V5 二次技术，如何从CATIA数模中提取有效信息，创建老式数控弯管机驱动代码，从而简化传统数控弯管信息提取操作的流程。关键词: CATIA 二次开发 管路 数控弯管 FIF0.引言：随着国内制造业信息化进程的不断推进，许多制造业企业已经建立了以某一种CAD软件为核心的现在CAD体系。CATIA软件是由法国Dassault Systems公司开发的CAD/CAM/CAE应用系统，由于其卓越的性能及强大的功能，成为当今最令人瞩目的CAD软件系统。目前国内航空业多数厂所都采用CATIA作为其设计工具，并形成了相关的设计标准与规范。管路系统作为飞机结构中的一个重要系统，在飞机的设计及制造过程中占有重要地位。为了提升加工效率与加工质量，许多企业都采用数控弯管机进行管路的折弯加工。数控弯管机一般都有数据输入接口，可以以某种格式进行数据的交互输入或批量自动导入。在新的基于CATIA的设计体系中，如何将三维设计数据更好的为生产加工所用，优化传统的数控弯管操作流程，是本文解决的一个核心问题。1.传统的管路信息提取流程传统的管路信息提取流程，要在制造好的物理样机中（不包括管路系统）人工进行比对，用铝管手工折弯出初步形状，通常要经过多次反复比对、折弯、校核后确定管路样件，然后按照取样模型进行三坐标测量，由于三坐标测量仪可以直接与数控弯管机控制系统通信，故数据可以导入到数控弯管机控制系统，然后进行弯管的数制折弯加工。操作过程如下图1所示。图 1整个管路弯管信息的提取，要经过取样、定型、制作标准样本、三座标测量等几个步骤。传统的加工方式主要带来以下问题：u 每个步骤都需要人工参与，准确度不易把握；u 没有直接利用三维CAD设计的原始数据，数据传递过程中经过了人工转换，精度降低；u 在飞机的物理整机中取样过程，受现场条件的限制较大，工作不易开展，工作强度高；u 由于弯管数据的提取要在物理样机制造完成后进行，受限于整机装配完成结点不能改变，管路制造周期不得不进行大幅度压缩，通常管路技术人员要加班加点才能保证节点。u 操作过程繁琐，整个弯管制造周期长。与数控弯管机能够直接通信的三坐标测量仪实物图如图2。每个弯管的测量都要经过夹紧、设置基准点、取关键点测量、数据校核等操作步骤。图22.数控弯管操作流程优化设计将一系列手工取样及测量的操作，直接从CATIA设计数据中进行管路关键信息的数据提取，取消中间人工操作过程，将大幅提升生产效率、正确率与准确率。图3为优化后的管路操作流程。图3从图中可以看出：u 原来只有在完成了飞机物理样机制造之后才能进行的管路相关操作，现在可以提前到设计数据定稿后进行，延长了管路制造周期，从而可以更从容的把握好质量；u 原来的比对取样、管路测量等手工操作取消，转而由计算机直接从CATIA模型中提取管路关键数据，极大简化了操作步骤，同时提升了数据准确性；u 技术人员不需要到物理样机现场进行比对取样，在办公室里操作电脑即可完成数据提取，降低劳动强度，提升了工作效率。3.通过CATIA二次开发实现管路关键数据的自动提取如果只是单纯使用CATIA软件自有测量工具，想要从管路模型中提取关键信息，要做大量的辅助线，操作仍然十分繁琐。通过二次开发，我们实现了直接从CATIA模型中输出指定格式数据的自动操作，也可输出为描述性的Excel文档，供不同格式要求的数据转换时的中间格式。图4所示为CATIA二次开发程序提取管路关键数据的运行流程。图44.1第0步操作在CATIA中打开管路模型文件。当多个管路模型信息需要实现批处理提取时，此步骤可由程序完成，而不需要设计员手工打开。图5.CATIA打开界面图6.程序运行起始界面4.2第1步操作基于CATIA几何表达的几何关系运算，获取拟合点、相交点、折弯半径等关键信息。根据模型格式的规范与否，可以分别使用CAA，VBA及知识工程技术中某一种进行开发。图7.程序执行后几何拟合完毕界面4.3第2步操作将获取的关键信息写入到特定格式的Excel表格中，其中包括了数控弯管机编程所需的必要信息。此种数据格式程序的开发是考虑到可能有多种数控弯管机，其读取的最终数据格式不一致，但必然都需要基本的管路关键特性信息，以Excel作为多种数据格式转换的一个中间格式。图8.关键信息输出至Excel中，点击右下角的图标可以生成FIF文件4.4第3步操作关键信息点直接输出为某一种数控弯管机所能自动读取的弯管程序文件格式。需要对该种弯管程序文件的语法进行消化，本文以EAGLE公司的FIF文件格式作为示例。图9.程序生成的FIF数控弯管机机器程序文本4.5第4步操作集成在Excel模板中的程序，可以直接在Excel中调用。生成某一种格式的数控弯管机程序格式，本文以EAGLE公司的FIF文件格式为例。该程序开发的目的，就是为了实现更加灵活的Excel中间数据向数据弯管程序格式的转换。图10.点击图8右下角的按钮后，弹出从Excel生成FIF文件的对话界面5.结论本文所述的案例一个真实的CATIA二次开发应用项目，某飞机公司自应用本程序进行管路系统信息提取以来，管路加工效率提升了80以上，零件与设计一致性达到90%以上（受弯管机械的某些功能限制，必须原模型上的调整某些参数才能正常加工），废品率降低了80，节约样件材料100%，取得了异常可观的经济效率。随着CATIA软件在国内的应用越来越广泛，二次开发及知