|
彭忠凯，陈亚洲，付彦娟 （集美大学 机械与能源工程学院，福建 厦门 361021） 摘 要：在轮胎模具电火花加工过程中，需在设计时提取一些资料线辅助放电人员将电极与模具相对位置正确对应，这些资料线通常数量众多且手工提取繁琐。针对使用UG软件绘制出的轮胎模具三维造型图，采用面向对象语言C++结合ODBC技术，在UG软件平台上借助二次开发工具，结合企业自身的设计工艺流程，提取放电所需资料线并自动写进EXCEL文档，不仅提高办公效率，还可以减少错误、规范设计流程，从而为企业节省设计成本，提高企业信息化程度。最后给出程序的应用实例，论证这种方法的可行性。 关键词：UG；C++；二次开发；EXCEL 文档；ODBC；信息化 1 引言轮胎模具电火花加工时[1]，电极与轮胎模具毛坯在电火花成型机床上需要保持正确的相对位置。为实现电极与轮胎模具毛坯准确定位，需要提取轮胎模具设计过程中的一些参数[2]。以往，这些信息是在轮胎模具结构设计好以后由设计人员手工提取。手工提取这些信息时工作量大、效率低且难免会存在错误，为此提出通过编程的方法自动提取电极线相关信息[3]，实现将产品CAD信息自动转化为产品的制造信息，以缩短产品开发周期[4]。由于相关企业采用UG8.0作为轮胎模具CAD平台，因此研究如何通过UG8.0二次开发接口结合ODBC技术实现电极线相关信息的自动提取[5]。整个程序在运行的过程中涉及轮胎模具资料线绘制过程中的各个实体和辅助线[6]，方便设计人员根据程序提取的资料线查找出设计过程中不符合设计流程的作图行为，减小修改设计的成本[7]。 2 轮胎模具电极资料线在设计好的轮胎模具三维CAD模型上根据轮胎花纹成型特点进行电极分割[8]，用不同的片体盒表示电极轮廓，如图1所示。将图1中电极盒轮廓投影至Z=0的轮胎断面上，电极盒轮廓在Z=0的断面上与轮胎截面上轮廓线相交于A1、A2点，作A1A2的中垂线得到2D电极杆，如图2所示。   图1 总体轮胎模具图和单个电极图  图 2A1、A2在上轮廓线 将图2中2D电极杆绕X轴旋转γ角（γ角为图1中辅助线L1与Y轴正向夹角）创建旋转片体。通过UG中提取边缘曲线轮廓线的命令得到3D电极杆，如图3所示。采用UG拔模分析命令，从方便拔模的角度适当调整2D电极杆的位置和角度。将调整好的2D电极杆分别向A1点和点A2平移，平移至A1点的电极杆与轮胎下轮廓线相交于点B1、平移至A2点的电极杆与轮胎下轮廓线相交于点B2，如图4所示。A1B1、A2B2表示电极在放电时进入轮胎模具的深度，A2B2较靠近Y轴，因此A1B1表示前深度线，A2B2表示后深度线。连接B1与分模点M（M点是分模面上的一个极限点，设计工艺中已标明）得到前分模线B1M，连接B2与分模点M得到后分模线B2M。  图3 构建3D电极杆  图 4A1、A2、B1、B2点的位置 2D电极杆向A1点和A2点平移时有3种比较特殊的情况： （1）平移后的A2点刚好落在Z=0的中心面上，如图4所示。 （2）平移后的A2点刚好落在胎侧轮廓线上，如图5所示。 （3）轮胎模具断面图中上轮廓线与下轮廓线相交，如图6所示。 如果平移后的A2点落在Z=0的中心面上，即前深度线两个端点不在中心面某一侧，则前深度线不存在、前分模线也不存在。如果平移后的A2点落在胎侧轮廓线上，如图5所示。导致A2点与上轮廓线不相交。用此电极放电时，电极最先与轮胎模具接触的地方实际上是上轮廓线与胎侧线的交点  图5 侧面相交  图6 A2与B2重合 3 程序实现3.1 程序总体结构 根据合作企业轮胎模具电极工艺编制标准，首先构建了符合相关命名规定的内容为空的格式化EXCEL文档，该文档中主要包括模具名称、电极名称、放电角度、前深度、后深度、前分模深度和后分模深度等单元格。通过UG Open API结合MFC调用EXCEL文档驱动程序[9]，将轮胎模具CAD模型中的电极资料线信息自动提取到EXCEL文档中，具体流程，如图7所示。 （1）查找当前UG模型文件保存路径； （2）调用EXCEL文档的驱动程序，打开EXCEL； （3）在工作部件中查找引用集； （4）逐个访问引用集信息，按照2D电极杆、前深度线、后深度线、后分模线、前分模线顺序依次提取资料线信息； （5）根据电极命名规则判断电极是否上下型共用，如果是，需要对下前分模线、下后分模线进行镜像运算，计算上前分模线和上后分模线；否则，提取资料线完毕； （6）将搜寻到的资料线信息按规定要求写进EXCEL文档； （7）将已写好的EXCEL文档按（1）步查找到的路径信息保存； （8）关闭EXCEL文档。 图7 总体流程图 3.2 提取放电信息 3.2.1 提取放电角度 在UG中构建轮胎模具CAD模型时，建立了引用集，通过引用集来保存电极信息。一个引用集代表一个电极。逐个访问引用集，找出电极盒特征标识ID号，根据电极盒特征标识ID号找到3D电极杆。3D电极杆和2D电极杆是通过图4中旋转片体相关联的，因此找到了3D电极杆就可以找到2D电极杆。找到2D电极杆后，再求出2D电极杆上离原点最近的端点A，最远的端点B，求出A■→B，根据公式①求出2D电极杆与X轴正向之间的夹角θ（0≤θ≤π）。 式中： 若θ≥π/2，说明此电极为下型电极，此时的放电角度α=πθ；若 θ＜π/2，说明此电极为上型电极，放电角度 α=θ。 3.2.2 提取前后深度线及前后分模线 在设计电极时，都是先下型后上型，如果下型上的电极可以通过镜像或者旋转一定角度用于上型，称为上下型共用电极，在电极序号后面会加上B或者M字母（电极命名规则），对应的上型电极就不用分割，而上型电极无此规定（所表述的资料线提取默认是提取下型电极，上型电极的资料线提取与之一样，只是没有镜像的过程）。为保证图纸的通用性，一般将2D电极杆、前深度线、后深度线、前分模线、后分模线等都保存在同一图层。 遍历2D电极杆所在图层（Layer），把与2D电极杆平行的直线放入链表list1（list1中直线条数为n1），与2D电极杆相交的直线放入链表list2（list2中直线条数为n2，和下后分模线总是存在，n2=2），其他直线放入链表list3（list3中直线条数为n3），分四种情况判断： （1）如果list1中没有直线，则表明此电级为TWI，即磨损标记，没有这些资料线，不用查找。 （2）最常见的情况是：list1中有2条直线，则前深度线、后深度线同时存在，在2D电极杆与X轴负向之间的是后深度线，另一条就是前深度线。求出后深度线上离原点最近的端点N。在list2中找出与后深度线相交，且交点为N的直线就是下后分模线，同时确定出下后分模线上离原点最远的端点，就是分模点M。求出前深度线上离原点最近的端点坐标，若其X坐标小于0，求出分模点与此坐标的距离，就是下前分模线长度； （3）如果list1中只有一条直线，list2中有2条不相交的直线，表明前深度线的两个端点分布在中心线两侧，前深度线和下前分模长都不存在。list1中的直线就是后深度线，求出后深度线上离原点最近距离的端点N。list3中与后深度线相交，且交点为N的直线，就是下后分模线； （4）若list1中只有一条直线，且list2中有2条相交于一点的直线，则后深度线的长度为0（图6所示情况）。list1中的直线就是前深度，求出前深度线上离原点最近的端点P，在list3中找出与前深度线相交且交点P的直线，就是下前分模线。比较list2中直线与2D电极杆的交点到原点的距离，最近的那个交点所在的直线（list2中）就是下后分模线； 3.2.3 电极线镜像计算 提取完前后深度线、下前分模线、下后分模线、得到分模点后检查此电极名字中是否含有B或者M字母，若是，则说明此电极可以上下型共用，需镜像求出上前分模线长和上后分模线长；否则跳转到下一步。镜像处理时，要将前深度线、前分模线、后深度线、后分模线以Y轴为基准镜像，即X轴坐标取反，Y坐标不变，就可以得到上前深度、上前分模线、上后深度线、上后分模线的端点坐标。在镜像过程中，上下型的前深度线、后深度线同时存在，且值相等。比较后深度的两个端点坐标，得出离原点最近的端点，求其与分模点的距离，就是上后分模线长。如果下型电极存在前深度线，求出前深度2个端点坐标中与原点距离最近的点，并计算此点与分模点的距离，就是上前分模线长；反之，则提取资料线完毕。最后，根据上下型电极将得出的放电角度和资料线长度正确填进EXCEL表中，然后按模型所在路径保存EXCEL文档。 3.2.4 程序运行结果 轮胎模具电极分割好后，启动本程序，自动查找轮胎模具电极资料线，在轮胎模具的保存文件夹中创建一个写有电极资料线的EXCEL文档。如果文档中的资料线数据出现异常，表明设计流程出现错误。 在实际的数副轮胎模具三维设计中[10]，都采用此模块提取放电资料线，如图7所示。。事实证明，使用本程序，原来需要半个小时甚至是几个小时的工作在几秒钟之内就可以完成，而且还检查出以前很难检查出的错误，比如：3D电极杆画法错误、电极资料线漏画等。 图8 程序运行图 4 结语UG虽然是一款功能强大且使用方便的通用性工程软件，但其针对某一个具体领域的实用性能力相对欠缺，通过西门子公司提供的二次开发环境将UG软件与EXCEL办公文档结合起来，加强UG软件在轮胎模具设计过程中的专业性，同时，将UG软件与公司设计规则结合起来，从而来提高工作效率，降低设计成本。 参考文献 ［1］陈振壮，胡常伟，陈新度.轮胎模具工艺知识自学习方法研究［J］.机械设计与制造，2015（9）：257-260.（Chen Zhen-zhuang，Hu Chang-wei，Chen Xin-du.Study on Process Knowledge Self-L earning Method About Tire Mold［J］.Machinery Design&Manufacture，2015（9）：257-260.） ［2］李金花，朱建平，高艳云.电火花加工在轮胎模具中的应用［J］.中国新技术产品，2009（23）：168-171.（Li Jin Hua，Zhu Jian Ping，Gao Yan Yun.The application of electrical discharge machining in ti re mold ［J］.China New Technologies and Products，2009（23）：168-171.） ［3］梁刚，黄放.基于UG的特征线提取的二次开发技术研究［J］.贵州工业大学学报，2008.37（2）：41-44.（Liang Gang，Huang Fang，The re-development technology research based on the UG characteristic curve extraction［J］.Journal of Guizhou University of Technology，2008.37（2）：41-44.） ［4］黄德中，魏宏玲.数字化技术在轮胎模具设计制造中的应用［J］.模具技术，2002（3）：40-50.（Huang De-zhong，Wei Hong-lin.Application of digital technology in the tire mold design and manufacturing［J］.Die and Mould Technology，2002（3）：40-50.） ［5］杨光，刘根生，林建平.ODBC技术及UG/OPEN API在汽车模具标准件库中的应用［J］.机械设计与制造，2005（1）：120-122.（Yang Guang，Liu Gen-sheng，Lin Jian-ping.Application of ODBC technology and UG/Open API in standard unit library of automobile dies［J］.Machinery Design&Manufacture，2005（1）：120-122.） ［6］Chih-hsing，Chu，mu-chi，Song，Vincent C.S.Luo.Computer aided parametric design for 3D tire mold production［J］.Computers in Industry，2006（57）：11-25. ［7］王琪，韩筱，周明春.UG二次开发在专用车焊装夹具中的应用［J］.机械设计与制造，2012（4）：247-249.（Wang Qi，Han Xiao，Zhou Ming-chun，Liu tong-ju.Application of UG second develpment technology in welding jig of a special vehicle［J］.Machinery Design&Manufacture，2012（4）：247-249.） ［8］H.hutchinson，Tire maker outsources CAD/CAM support［J］.Mechanical Engineering，1999（4）：14-18. ［9］董正卫，田立中，付宜利.UG/OPEN API编程基础［M］.北京：清华大学出版社，2002.8：97-101.（Dong Zheng-wei，Tian Li-zhong，Fu Yi-li.The Basics of UG/OPEN API Programming［M］.Beijing：Tsinghua University Press，2002.8：97-101.） ［10］张凯，李舒.NX7CAD技术在轮胎模具三维造型中的应用［J］.电加工与模具，2011（3）：35-47.（Zhang Kai，Li Shu.Application of NX7CAD technology on tire mold 3D molding［J］.Maching&mold，2011（3）：35-47.） Application of UG Second Development Technology in Extracting Data Line of the Tire Mold Electrodes PENG Zhong-kai，CHEN Ya-zhou，FU Yan-juan Abstract：In the process of tire mold edm，some data lines extracted in designing are needed to assist the staffs in relativing the position of electrodes and mold corresponds to right，which are usually numerous and very cumbersome if manually extracting.For 3D tire mold figures drawed by UG，using object oriented language C++and ODBC technology，by virtue of the UG secondary development tools in the platform of UG，combining with the enterprise’s own design process，extract the data lines used in tire mold edm and write them into EXCEL，which not only can improve office efficiency，but also reduce errors and standardizethedesignprocess，thussavingthedesign cost for the enterprise，increasing the degree of enterprise’s informatization.At last，a example is given to illustrate the application of the program，demonstrates the feasibility of this method. Key Words：UG；C++；Secondary Development；EXCEL Document；ODBC；Informatization 中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1001-3997（2017）10-0236-04 来稿日期：2017-04-29 作者简介：彭忠凯，（1988-），男，湖北仙桃人，硕士研究生，主要研究方向：数字化设计； 陈亚洲，（1972-），男，湖北黄梅人，博士研究生，副教授，主要研究方向：数字化设计 |
|
|
，因此设计电极时应进一步将A
点，此时
点与点B
才是后深度线、点与M点的连线才是后分模线。如果轮胎模具断面图中上轮廓线与下轮廓线相交，如图6所示。此时二者之间的胎肩长度退化为0。将调整好的2D电极杆向A
