高 原

GAO Yuan

（天津汽車模具股份有限公司，天津 300308）

0 引言

汽車沖壓模具基體結(jié)構(gòu)主要包括平面、立面和孔等，模具二維編程主要是利用CAM軟件編制面和孔的編程。由于模具整體輪廓尺寸大，鑄件毛坯等原因，所有加工面、孔的鑄造貼量是不均勻的。為了使UG CAM模塊更加符合鑄件的編程及加工特點(diǎn)，我們需要借助API函數(shù)庫，基于UG CAM模板，使用C++語言進(jìn)行專業(yè)化的二次開發(fā)，使UG CAM更加符合模具加工的要求。

1 CAM輔助模塊開發(fā)背景

使用UG CAM模板策略編制一個(gè)同時(shí)加工多個(gè)面的程序(oper_tag)時(shí)，毛坯余量(Blank Distance)只能設(shè)置一個(gè)固定值，且這個(gè)值需要人工輸入，如圖1所示。但是鑄件無法保證所有面的鑄造量均勻一致。通過逆向工程得到四個(gè)平面實(shí)際鑄造量分別為15mm，18mm，17mm，19mm，如圖2所示。為了加工時(shí)程序的安全，編程員只能將Blank Distance參數(shù)框輸入19，如圖1所示。加工1，2，3號(hào)面時(shí)機(jī)床Z向總共空運(yùn)行7mm。

圖1 FACE_MILLING編程模板

這就體現(xiàn)出了UG軟件通用CAM模塊在汽車模具編程加工過程中的弊端：1）不符合模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，功能不夠強(qiáng)大；2）浪費(fèi)編程及加工工時(shí)；3）手動(dòng)輸值極易出錯(cuò)等。

圖2 模具理論貼量與實(shí)際鑄造貼量

2 面余量分析模塊設(shè)計(jì)思路

通過調(diào)用API中UDOP(User Defined Operations)系列函數(shù)，在PROFILE_3D策略基礎(chǔ)之上，進(jìn)行開發(fā)主要實(shí)現(xiàn)針對每一邊界存儲(chǔ)自己一組數(shù)據(jù)。使用UIStyler編輯器生成一個(gè)UG風(fēng)格的對話框，以便于操作和顯示分析計(jì)算結(jié)果，如圖3所示，對話框顯示了某一邊界所包含的一組數(shù)據(jù)：毛坯余量、每層切深、側(cè)面余量、底面余量以及毛坯增量，五個(gè)按鈕分別實(shí)現(xiàn)批量編輯毛坯余量、批量修改底面余量、自動(dòng)修改參數(shù)和指向前一邊界、指向后一邊界。面板中設(shè)置一個(gè)用戶邊界參數(shù)開關(guān)“Custom Boundary Data”，關(guān)掉后所有邊界按照相同參數(shù)設(shè)置，如同圖1所示UG自帶加工策略。點(diǎn)擊“后一邊界”或“前一邊界”顯示相應(yīng)邊界的五參數(shù)。

圖3 面余量分析模塊對話框

圖4 程序?qū)傩员?/p>

利用UIStyler提供的控件資源，組裝好對話框，并規(guī)劃好控件的布局，確定響應(yīng)控件事件的回調(diào)函數(shù)，保存生成Edit_para.dlg，Edit_para.c和Edit_para.h文件。在Edit_para.dlg中自定義各回調(diào)函數(shù)后，通過編譯生成Edit_para.dll。調(diào)用Edit_para.dll執(zhí)行UG/Open API函數(shù)、訪問Edit_para.dlg資源文件，實(shí)現(xiàn)面余量分析對話框界面功能。將最終計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)在程序的屬性表(Attributes)中，如圖4所示。

所有數(shù)據(jù)保存完后，不同鑄造平面根據(jù)屬性表中對應(yīng)的數(shù)值而生成不同高度的刀軌，鑄造量大的就多加工幾刀，鑄造量少的就少加工幾刀。

3 面余量分析模塊設(shè)計(jì)流程

1）選擇一個(gè)程序后進(jìn)入面余量分析模塊。系統(tǒng)判斷所選程序是否包含加工邊界mill_area，如果程序沒有加工邊界，則返回程序。

2）程序中存在mill_area，則等待用戶下一步操作：單擊批量修改毛坯余量按鈕則進(jìn)入3）；單擊批量修改底面余量按鈕則進(jìn)入4）；單擊Auto Parameter按鈕則進(jìn)入5）；單擊OK按鈕，系統(tǒng)提示用戶是否保存文件，如果需要?jiǎng)t保存文件，程序終止；單擊Back或Cancel按鈕則程序終止。

3）判斷是否選擇了毛坯體，如果存在毛坯體則計(jì)算出毛坯余量值，如果沒有毛坯體，則退出計(jì)算進(jìn)入2）。

4）判斷是否選擇了毛坯體，如果存在毛坯體則計(jì)算出底面余量值，如果沒有毛坯體，則退出計(jì)算進(jìn)入2）。

5）判斷是否選擇了毛坯體，如果存在毛坯體則計(jì)算出當(dāng)前邊界對應(yīng)的毛坯余量值和底面余量值等，點(diǎn)擊后一邊界計(jì)算下一邊界各參數(shù)值，直至所有邊界計(jì)算結(jié)束。如果沒有毛坯體，則退出計(jì)算進(jìn)入2）。

程序流程圖如圖5所示。

4 核心函數(shù)及算法

4.1 框選毛坯函數(shù)

圖5 面余量分析模塊程序流程圖

圖6 按類選擇對話框

4.2 匹配與計(jì)算函數(shù)

4.3 某邊界參數(shù)的計(jì)算與匹配方法

調(diào)用函數(shù)UF_MODL_ask_minimum_dist()，可以計(jì)算出object1與object2在三維空間中的最小距離min_dist，并得到object1與object2上最小距離點(diǎn)pt_on_obj1[3]和pt_on_obj2[3]。

匹配邊界mill_area的最大距離毛坯面過程，如圖7所示：1）利用API函數(shù)UF_MODL_ask_minimum_dist()，循環(huán)三個(gè)毛坯面face1-3，計(jì)算得到三組最小距離矢量vector1[3]，vector2[3]，vector3[3]；2）加工mill_area時(shí)刀軸方向規(guī)定為ZC[3]，找到與ZC[3]平行的矢量，將不平行的vector3[3]排除，即將face3排除；3）然后我們計(jì)算刀軸平行的兩個(gè)面到邊界的最小值min_dist 1，min_dist 2，我們得到最大值min_dist 1，計(jì)算結(jié)束，邊界mill_area的最大距離毛坯面為face1，匹配成功。

圖7 匹配計(jì)算方法

循環(huán)程序中所有邊界，即可得到每個(gè)邊界對應(yīng)的毛坯余量值。

4.4 保存和調(diào)用計(jì)算結(jié)果

4.4.1 批量修改毛坯余量

使用函數(shù)UF_ATTR_assign(oper_tag,"CUSTOM_BLANK_DIS",value)將模具基體四角平面不同鑄造量計(jì)算結(jié)果，存儲(chǔ)到程序?qū)傩员?Attributes)中，如圖4所示，其中value包含了數(shù)值：16，19，18，20 (所有毛坯余量都加上毛坯增量1mm，主要是考慮加工更加安全)。

4.4.2 批量修改底面余量

對于平面粗加工，底面余量是一致的，為0.5mm。同毛坯余量一樣，存儲(chǔ)在Attributes中。如圖4所示，CUSTOM_FKOOR_STOCK屬性值為0.5；0.5；0.5；0.5。

4.4.3 修改毛坯余量和底面余量

此功能是同時(shí)修改某一邊界的毛坯余量和底面余量，這就不存在匹配問題，因?yàn)槿斯みx擇毛坯面就是做匹配。使用函數(shù)UF_UI_select_with_class_dialog()進(jìn)行選擇指定毛坯面，當(dāng)只選擇一個(gè)面時(shí)，只修改毛坯余量，選擇兩個(gè)面時(shí)，同時(shí)修改毛坯余量和底面余量。再指向下一邊界繼續(xù)選面修改參數(shù)，直至修改完所有邊界參數(shù)，并將結(jié)果保存到屬性表中。

4.4.4 數(shù)據(jù)使用

所有數(shù)據(jù)保存完后，等到程序生成時(shí)，調(diào)用屬性表中所有參數(shù)，生成一個(gè)包含多個(gè)不同邊界(加工面)不同層切深度(鑄造量)的滿足鑄件毛坯特點(diǎn)的數(shù)控程序。

5 結(jié)束語

模具編程過程中，一些人機(jī)交互界面的輸值對話，是經(jīng)常犯錯(cuò)的地方。一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的錯(cuò)誤，可能在數(shù)控機(jī)床上造成重大生產(chǎn)事故。同時(shí)UG CAM模塊因其商品化、通用化的特點(diǎn)，不可能滿足復(fù)雜的模具制造，但是它擁有像API這樣的開放性的體系結(jié)構(gòu)，用戶可以在通用CAM模塊基礎(chǔ)上，融入專業(yè)知識(shí)，構(gòu)建專用CAM系統(tǒng)來滿足要求。這也是UG軟件具有強(qiáng)大生命力的原因之一。

[1]American EDS PLM solution,Unigraphics NX2.0 Help.

[2]董正衛(wèi),等.UG/OPEN API編程基礎(chǔ)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2002.

[3]黃翔,等.UG應(yīng)用開發(fā)教程與實(shí)例精解[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005.

[4]C++程序設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)教程[M].天津:天津大學(xué)出版社,2006.