自动弯管动态干涉检查的软件实现方法

唐黎明

（江阴职业技术学院 机电系，江苏 江阴 214433）

自动弯管动态干涉检查的软件实现方法

唐黎明

（江阴职业技术学院 机电系，江苏 江阴 214433）

依据自动弯管工艺过程分析，采用solidworks软件二次开发技术，实现了自动弯管的动态过程仿真和干涉检查，解决了实际生产过程中因碰撞而无法完成弯管过程的问题。

自动弯管；solidworks二次开发；动态仿真；干涉检查

在工业高速发展的今天，弯管广泛应用于航空航天，汽车，空调，家具等行业，各种不同的需求使得弯管品种多、数量大、形状复杂，传统的弯管技术已经无法满足。采用数控技术，不但可使弯管的弯曲质量有了可靠的保证，而且生产效率也大大提高。由于弯管的空间几何形状很复杂，即使采用三维模型表达出来，在生产过程中如果与生产场地和设备出现干涉也无法实现生产，因此，动态的干涉检查已经成为复杂弯管所必须的过程。

1 总体程序设计

依据图1所示，自动弯管工艺如下：①管子沿导向模向前推进到送料距离，压紧模夹紧管子。②由管卡和弯管模带动管子进行弯曲。③弯曲到位后，转动管子到下一弯曲平面。④重复1到3步。

图1 弯管过程示意图

从以上弯管工艺可以看出，弯管由送料、弯曲和转动三个动作重复进行。所以总体程序设计为三个动作的动态仿真和干涉检查，以及循环调用程序。总体程序采用VB编写，主体程序和送料子程序流程如图2所示。动态仿真和干涉检查程序采用Solidworks二次开发技术。两者的统一通过VB程序调用Solidworks软件的API函数，限于篇幅，这里主要论述Solidworks二次开发实现的动态仿真和干涉检查的实现。

图2 VB程序设计流程图

2 动态仿真关键技术的实现

由图2程序流程图可以看出，实现动态仿真的过程是一个循环结构，依次完成：建模和装配、进料、转管和弯曲四个动作。以下论述单向弯管建模装配和弯曲的软件实现方法。

（1）建模和装配。弯管的模型采用扫描建模方法，采用空间草绘扫描轨迹。管子建模主要程序内容如下：

'3D草绘扫描曲线

For i=0 to n'n为扫描曲线段数

d=d+a（i+1）：c=c+a（i）

'a（n）为每段曲线的长度即每次直线进给长度；c、d为前、后点X坐标

Part.SketchManager.Insert3DSketch True

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

Next n

'创建2D扫描截面

'在扫描曲线的最后一点创建平行于右视图的草绘面

Part.Extension.SelectByID2（“Point@草图”，“EXTSKETCHPOINT”，d/1000，0，0，True，1，Nothing，0）

Dim myRefPlane As Object

SetmyRefPlanePart.FeatureManager.InsertRefPlane（1，0，4，0，0，0）

'绘制管形状

SetskSegmentPart.SketchManager.CreateCircle（0#，0#，0#，0#，R/1000，0#）

'R为半径'扫描实体

Dim myFeature As Object

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

产生的管子模型如图3所示。

图3 弯管模型

干涉体依据生产现场实际来造型，为了便于后续的干涉检查，采用实体造型方式。装配后的模型如图4所示。

图4 装配体模型

在装配过程中，先装配干涉体，采用缺省固定。再装入弯管，采用中心轴线重合、距离和角度的配合关系，为后续动作的实现产生相关参数。改变角度就可以实现空间旋转。

（2）弯曲成型的实现。弯曲成型为柔性变形，要想实现步进弯曲，只要动态更改扫描路径，增加一段圆弧，如图5所示。图中要增加直线1、直线3和圆弧2的相切，其中2和3的相切会保证之后的弯曲中1和2随3的改动而变换位置。单次弯曲的改动模型如图5所示。

图5 弯管扫描轨迹

图中θ弯曲角度，直线1长度为L，圆弧2半径即为弯曲半径。弯曲角θ对应的圆弧长度加上直线长度L就是每次直线进给的长度，使弯曲角θ初始为0.01度（过小的角度软件不允许），步进增加θ的角度就可以实现动态弯曲。程序的主要部分如下：

'取得3D草图修改权

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

Part.EditSketch

'以前视方向修改，保证单向弯曲'Part.ShowNamedView2"*前视"，1步进改动弯曲角度，其中0.01为初始角度数，D为步进角度数，I为步进数。

Part.Parameter（“D1@草图@自动弯管.SLDPRT”）.SystemValue=（0.01+D*I）*3.1415926/180

'保证直线1长度加圆弧3长度为直线进给长度

Part.Parameter（“D2@3D草图1@自动弯管.SLDPRT”）. SystemValue=WJ-WD*Part.Parameter（“D3@3D草图1@自动弯管.SLDPRT”）.SystemValue

'重新建模

Part.EditRebuild

3 干涉技术的实现

空间物体的干涉检查算法大致可分为两类：空间分解法和层次包围盒，两种算法都需要大量的物体空间形位和节点相交运算。SolidWorks软件提供了静态干涉检查。动态干涉检查可以采用改变装配距离角度等参数，并调用静态干涉检查来实现。静态干涉分析程序需要不断调用，所以设计为一个子程序。该程序的主要内容如下：

'取得弯管模型和弯管机模型两实体

blsts=Part.Extension.SelectByID2（"弯管模型@设备模型"，"COMPONENT"，0，0，True，0，Nothing，0）

blsts=Part.Extension.SelectByID2（"弯管模型@设备模型"，"COMPONENT"，0，0，0，True，0，Nothing，0）

’遍历两实体所有面，建立面阵列

For i=0 To（nSelCount-1）

SetCompArray（i）=swSelMgr.GetSelectedObjectsComponent2（i+1）

Debug.Print"Comp［"；i；"］="+CompArray（i）.Name2

Next i

vCompArray=CompArray

’两实体各取1面进行干涉运算：swAssy.ToolsCheckInterference2nSelCount，（vCompArray），bCoincidentInterference，vInt-CompArray，vIntFaceArray

通过所有的运算就可以得出该步进过程中有无发生干涉。

4 结语

采用solidworks软件的二次开发技术实现弯管过程的动态仿真和干涉检查，该程序已经应用于生产，综合来看，以上开发过程具有以下优点：（1）避开了繁琐的空间矩阵变换，加速了计算分析过程，对于工程技术人员开发实用的程序具有借鉴意义。

（2）整个干涉检查具有直观立体的效果，遇到干涉部分，可以导出干涉模型，便于对弯管程序的调整。

在solidworks软件平台上来实现，可以有机的结合后续的自动工艺和自动弯管程序的二次开发模块，并借助于solidworks软件的PDM模块实现生产过程和生产文件的自动生成。

［1］唐长平.数控弯管机的研究与开发［D］.合肥：合肥工业大学，1991.

［2］王宗彦，等.SolidWorks机械产品高级开发技术［M］.北京：北京理工大学出版社，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，讲师，主要从事机电一体化研究工作。