商用車(chē)DMU工具研究與開(kāi)發(fā)

楊洪云，萬(wàn)剛，陳琪，施正生

（上汽依維柯紅巖商用車(chē)有限公司技術(shù)中心，重慶 401122）

商用車(chē)DMU工具研究與開(kāi)發(fā)

楊洪云，萬(wàn)剛，陳琪，施正生

（上汽依維柯紅巖商用車(chē)有限公司技術(shù)中心，重慶 401122）

通過(guò)研究CATIA的二次開(kāi)發(fā)功能，結(jié)合Visual Basic 6.0開(kāi)發(fā)工具，編寫(xiě)DMU工具，并利用其實(shí)現(xiàn)對(duì)各種結(jié)構(gòu)平衡懸架的自動(dòng)化裝配和運(yùn)動(dòng)分析，從而使設(shè)計(jì)效率和開(kāi)發(fā)周期都大幅縮短，降低開(kāi)發(fā)成本。

二次開(kāi)發(fā)；裝配；CATIA；Visual Basic；Publication

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.01.028

CLC NO.:TG156 Document Code:A Article ID:1671-7988(2016)01-79-04

前言

在當(dāng)今汽車(chē)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中，有很多模塊已逐漸地發(fā)展成為成熟的結(jié)構(gòu)，如商用車(chē)領(lǐng)域的平衡懸架、乘用車(chē)領(lǐng)域的麥佛遜懸架等。由于現(xiàn)今汽車(chē)產(chǎn)品配置的發(fā)展呈現(xiàn)出多樣化的趨勢(shì)，使得在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員不可避免地需要做大量重復(fù)性的工作，例如對(duì)于同一種平衡懸架匹配不同類(lèi)型的驅(qū)動(dòng)橋時(shí)，就需要反復(fù)地對(duì)平衡懸架進(jìn)行裝配、運(yùn)動(dòng)分析和裝車(chē)驗(yàn)證。鑒于如今大部分汽車(chē)廠都采用CATIA軟件作為主要的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工具，因此，如何利用CATIA實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的智能化裝配功能，成為解決這些問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)。

1、CATIA二次開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵對(duì)象

CATIA的二次開(kāi)發(fā)接口是一個(gè)COM服務(wù)器，利用VB中的對(duì)象作為客戶(hù)端與CATIA進(jìn)程進(jìn)行進(jìn)程間的通信，操作CATIA進(jìn)程中的函數(shù)，訪問(wèn)其中的數(shù)據(jù)。而VB提供的一組具有相關(guān)關(guān)系的對(duì)象形成一個(gè)抽象層，使得用戶(hù)可以在不了解COM底層通信方法的情況下，方便地對(duì)CATIA進(jìn)程進(jìn)行操作。

CATIA.Application對(duì)象：該對(duì)象實(shí)例是系統(tǒng)中CATIA進(jìn)程的代表，所有其他的對(duì)象都依賴(lài)于該對(duì)象的相關(guān)方法返回。在CATIA進(jìn)程已經(jīng) 啟動(dòng)的情況下，CATIA.Application對(duì)象的實(shí)例可以以“CATIA.Application”字符串調(diào)用全局工廠函數(shù)CetObject獲 得，可以將獲得的對(duì)象付給一個(gè)變量Set CATIA= GetObject(“CATIA.Application”)。當(dāng)CATIA進(jìn)程沒(méi)有啟動(dòng)時(shí)，可以調(diào)用全局工廠函數(shù)CreateObject函數(shù)帶“CATIA.Application”字符串獲得，并把其賦給變量Set CATIA=CreateObject(“CATIA.Application”)。最終，獲得的CATIA.Application對(duì)象存在CATIA 變量中。

Document對(duì)象：Document類(lèi)的對(duì)象代表進(jìn)程中打開(kāi)的CATIA文檔，Document類(lèi)是其他文檔類(lèi)的基類(lèi)，從CATIA.Application對(duì)象的ActiveDocument方法獲得當(dāng)前激活的文檔，本次主要使用的到其子類(lèi)ProductDocument 的對(duì)象，并將其賦值給一個(gè)變量以便以后使用。Set product Document=CATIA.ActiveDocument。后續(xù)的對(duì)象都要從該P(yáng)roductDocument對(duì)象中獲取。

2、CATIA二次開(kāi)發(fā)的接口

ActiveX Automation是一套微軟標(biāo)準(zhǔn)，以前通常稱(chēng)為OLE Automation，該標(biāo)準(zhǔn)允許通過(guò)外顯(exposed)的對(duì)象，由一個(gè)Windows應(yīng)用程序控制另一個(gè)Windows應(yīng)用程序。Windows自身允許在同一時(shí)間內(nèi)執(zhí)行多個(gè)應(yīng)用程序，ActiveX Automation則主要處理它們之間的通信問(wèn)題，每一個(gè)應(yīng)用程序都可以訪問(wèn)其他應(yīng)用程序所暴露的信息。

ActiveX Automation所涉及的一個(gè)主要問(wèn)題是兩個(gè)應(yīng)用程序之間的對(duì)話問(wèn)題，但兩個(gè)應(yīng)用程序之間并不是一種對(duì)等的關(guān)系。ActiveX Automation和每個(gè)部分所涉及到的兩個(gè)應(yīng)用程序所起的作用是不同的。客戶(hù)機(jī)是對(duì)話的發(fā)起端，而服務(wù)器則是對(duì)話的響應(yīng)端，對(duì)客戶(hù)機(jī)作出響應(yīng)。ActiveX Automation代碼主要在客戶(hù)機(jī)上運(yùn)行，但其功能是在服務(wù)器實(shí)現(xiàn)的。

每個(gè)ActiveX Automation操作過(guò)程都分3步：當(dāng)有一個(gè)應(yīng)用程序耍進(jìn)行ActiveX Automation操作時(shí)，該程序就以客戶(hù)機(jī)模式進(jìn)行對(duì)話呼叫，而另一個(gè)被它所訪問(wèn)的應(yīng)用程序以服務(wù)器的模式響應(yīng)。對(duì)話開(kāi)始后，客戶(hù)機(jī)模式應(yīng)用程序運(yùn)行一些包括服務(wù)器命令的代碼。在使用時(shí)，則由客戶(hù)機(jī)應(yīng)用程序決定具體使用哪個(gè)命令。于是ActiveX Automation的相應(yīng)命令被傳送到服務(wù)器模式應(yīng)用程序，服務(wù)器模式應(yīng)用程序按照客戶(hù)機(jī)模式應(yīng)用程序的要求完成特定的任務(wù)?？蛻?hù)機(jī)模式應(yīng)用程序可以繼 續(xù)發(fā)出其他的執(zhí)行命令，直到整個(gè)任務(wù)完成為止。

CATIA支持ActiveX Automation標(biāo)準(zhǔn)，可完全實(shí)現(xiàn)ActiveX Automation自動(dòng)化。

3、Visual Basic 6.0

Visual Basic 6.0是Microsoft公司推出的面向?qū)ο蟮目梢暬幊坦ぞ?。VB具有快速的程序開(kāi)發(fā)環(huán)境，界面設(shè)計(jì)操作簡(jiǎn)單，代碼編寫(xiě)量小，用戶(hù)可以很方便地直接改動(dòng)界面。由于CATIA加人了ActiveX自動(dòng)化服務(wù)功能，而VB又是最為常用的支持ActiveX技術(shù)的開(kāi)發(fā)工_具，以它作為開(kāi)發(fā)工具，可使 CATIA與其他Windows程序的數(shù)據(jù)共享變得非常容易。

4、用VB創(chuàng)建CATIA應(yīng)用程序

4.1 引用CATIA庫(kù)文件

在Visual Basic 6.0環(huán)境下對(duì)CATIA進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)之前，需要引用CATIA的全部庫(kù)文件（圖1）。

圖1 引用CATIA庫(kù)文件

4.2 發(fā)布參考元素

利用CATIA的Publication技術(shù)，將零件上需要?jiǎng)?chuàng)建約束的點(diǎn)、線、面參考元素進(jìn)行發(fā)布，方便在創(chuàng)建裝配約束時(shí)調(diào)用（圖2）。

圖2 發(fā)布參考元素

4.3 程序設(shè)計(jì)思路

首先需要檢測(cè)CATIA對(duì)象是否存在，若不存在則需要?jiǎng)?chuàng)建CATIA對(duì)象，在獲得CATIA對(duì)象后，再獲取當(dāng)前工作區(qū)的Product文檔對(duì)象，定義零部件產(chǎn)品對(duì)象，對(duì)零部件產(chǎn)品對(duì)象實(shí)例化，再定義參考元素對(duì)象，對(duì)參考元素實(shí)例化，最后以Publication發(fā)布元素作為參考元素，利用庫(kù)文件中的裝配函數(shù)對(duì)參考元素創(chuàng)建相應(yīng)的裝配約束（圖3）。

圖3 程序流程圖

4.4 程序UI界面設(shè)計(jì)

利用Visual Basic 6.0編程工具編寫(xiě)用戶(hù)UI界面，在程序界面上放置若干Textbox控件，用以接受用戶(hù)的輸入，這些輸入信息包括：零部件在裝配中的實(shí)例名稱(chēng)、發(fā)布元素的名稱(chēng)、懸架高度等。在裝配環(huán)境下的運(yùn)動(dòng)仿真中，還需要提供運(yùn)動(dòng)步數(shù)、單步延時(shí)的設(shè)置選項(xiàng)，以此實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)仿真精確性和連續(xù)性的調(diào)節(jié)，并且在運(yùn)動(dòng)仿真的過(guò)程中，需要隨時(shí)觀察某一個(gè)狀態(tài)的間隙、干涉情況，因此有必要增加程序的暫停和停止功能（圖4）。

圖4 程序UI界面

4.5 編寫(xiě)程序代碼

4.5.1 獲取CATIA對(duì)象

4.5.2 獲取當(dāng)前CATIA工作區(qū)的裝配文檔

4.5.3 定義零部件產(chǎn)品對(duì)象并對(duì)其實(shí)例化

4.5.5 對(duì)參考元素創(chuàng)建裝配約束

4.5.6 釋放對(duì)象，清理內(nèi)存

程序運(yùn)行結(jié)束后裝配約束已自動(dòng)創(chuàng)建好，更新約束后，所有零部件均會(huì)裝配到正確位置上（圖5）。

圖5 平衡懸架自動(dòng)裝配結(jié)果

5、運(yùn)動(dòng)仿真分析

裝配約束創(chuàng)建完成后，可以通過(guò)設(shè)定驅(qū)動(dòng)命令名稱(chēng)、最小值、最大值、步數(shù)和單步延時(shí)來(lái)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，比如設(shè)置驅(qū)動(dòng)命令為驅(qū)動(dòng)橋軸線到車(chē)架下平面的懸架高度值來(lái)模擬驅(qū)動(dòng)橋的跳動(dòng)過(guò)程，在此過(guò)程中，可以清晰的觀察到橋上零部件、穩(wěn)定桿的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和軌跡，直觀的進(jìn)行仿真。

模擬車(chē)輛通過(guò)地面凸起物的跳動(dòng)運(yùn)動(dòng)（圖6）：

圖6 平衡懸架跳動(dòng)仿真

模擬車(chē)輛通過(guò)地面凸起物的對(duì)扭運(yùn)動(dòng)（圖7）：

圖7 平衡懸架對(duì)扭仿真

6、結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)汽車(chē)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中DMU的重復(fù)性工作，通過(guò)研究的CATIA二次開(kāi)發(fā)功能并結(jié)合Visual Basic 6.0開(kāi)發(fā)工具，成功的開(kāi)發(fā)出一款DMU自動(dòng)化裝配軟件，實(shí)現(xiàn)了平衡懸架快速裝配和運(yùn)動(dòng)仿真的目的，有效提高產(chǎn)品開(kāi)發(fā)效率、降低開(kāi)發(fā)成本。

[1] 彭歡. 基于V5 Automation的CATIA二次開(kāi)發(fā)技術(shù)研究[J]. 電子機(jī)械工程,2012,02:61-64.

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[3] 陳振藝. 用VB對(duì)Catia軟件進(jìn)行簡(jiǎn)單的二次開(kāi)發(fā)[J]. 輪胎工業(yè), 2010,12:746-750.

[4] 趙禮東. 重型汽車(chē)多軸平衡懸架運(yùn)動(dòng)分析及仿真[D].武漢理工大學(xué),2004.

DMU software research and development on commercial vehicle

Yang Hongyun, Wan Gang, Chen Qi, Shi Zhengsheng
( Saic-iveco Hongyan Commercial Vehicle Co., Ltd., Technical Center, Chongqing 401122 )

This article introduces the process of designing and developing a DMU application software by studying the CATIA re-development function and utilizing the Visual Basic 6.0 programming tool to realize the automatically assembly method and kinematic analysis of variants of balanced shaft suspension so as to improve the designing efficiency, to shorten the product development cycle and to reduce the developing costs.

Re-development; Assembly; CATIA; Visual Basic; Publication

TG156

A

1671-7988(2016)01-79-04

楊洪云，就職于上汽依維柯紅巖商用車(chē)有限公司技術(shù)中心，DMU工程師。主要研究方向?yàn)樯逃密?chē)DMU。