技術解答：模（mó）具零件毛坯尺寸的自動導出方法（fǎ）

毛坯尺寸是零（líng）件的基本屬性之一（yī），為模具、工裝和機加產品等的結構（gòu）設計、幹涉分析、材料準備、成本分析、確定加（jiā）工周期等方麵提供了重要的參考作用。目前主流的（de）三維設計（jì）軟件均提供測量零件包絡體的（de）功（gōng）能，主要有2種測量模式[1]，一種為軸對齊（qí）包圍盒AABB（axis-aligned bounding box），另一種（zhǒng）為最小包圍盒MBB（minimum bounding box），如圖（tú）1所示。最小包圍盒MBB尺寸加上適當（dāng）的加工餘量（機加（jiā）零件一般（bān）為（wéi）10 mm），即可得到零件的（de）毛坯尺寸。

零件（jiàn）的AABB和MBB包圍盒（hé）
對於最小包（bāo）圍盒MBB的算法，不少學者和專家對其進行了大量研究工作。G BAREQUET等[2]提出利用三維點集來近似（sì）求解最（zuì）小包圍盒的算法，首先對實體模（mó）型進行離散化，但想（xiǎng）要獲得較高精度的計算結果，必須使得離散化程度更高，從（cóng）而降（jiàng）低了運行效（xiào）率（lǜ）；陳（chén）柏（bǎi）鬆（sōng）等[3]提出（chū）一種基於非線性主成分（fèn）分析（xī）的最小包圍盒計算（suàn）方法（fǎ），首先計算頂點區域麵積，然後用每個頂點區域麵積對頂點進行調製，再使用傳統主成分分（fèn）析得到目標正交坐標係，從而得到最小包圍（wéi）盒，該方法計算穩定，但處理（lǐ）較多頂點時速度較慢，且無法處理設有連接關係的點（diǎn）集數據；陳（chén）華等[4]提出一種確定任意（yì）形狀物（wù）體最小包圍盒的方法，利用實體模型分別繞3個坐標軸（zhóu）旋轉一定角（jiǎo）度時計算一次方（fāng）向包圍盒OBB（oriented bounding box），最後找出體積最小的OBB作為最小包圍盒，但該方法計算速度慢、效率低；孔垂品等[1]提出一種零件的最小包圍（wéi）盒生成算法，根據旋轉投影的外輪廓確定最小包圍盒，采用逐步細分法，通過2輪旋轉（zhuǎn）來提高計算效率，但（dàn）處理單個複雜（zá）零件耗時已超（chāo）過100 s，不適合一次性處（chù）理較多零件。
對於一般機加（jiā）工產品，目前測（cè）量最小包圍盒的方法（fǎ）為：利用三維設計軟件，采用手動方式逐個對零件進行測量，再將測量結果逐一手動記錄。但對於大型的模具（jù）、工裝和機（jī）加工產品，零件數量可能成百上千，如果再采用手動測量和記錄的方式，工作量巨大且容易出錯，影響工作效率。王孟等[5]基於CATIA/CAA對三維型（xíng）材的毛坯模型生成技（jì）術進（jìn）行了研究，龍軍等[6]將UG二次（cì）開發技術用於鑄件毛坯三維實體自動生成，該方法主要用（yòng）於（yú）識別（bié）孔、凹槽、倒角等加（jiā）工特征，並（bìng）將零件模（mó）型恢（huī）複到機加工前狀態，無法準確用於測（cè）量（liàng）零件的最小包圍盒。針對（duì）該問題，需（xū）要編製一套高效（xiào）可靠的程（chéng）序，快速自動測量和輸出最小包圍盒尺寸，並最終獲得零件的毛坯尺寸，提高工作效率。
1 開發工具
CATIA是一款CAD/CAE/CAM一體化軟件[7]，廣泛（fàn）應用於機（jī）械設計、航空航天、汽車製造、造船、電子電器等行業。為了滿足用戶個性化和專業化（huà）需求，CATIA為用戶提供了多種二次開發接口[8]，其中包括基於構件（jiàn）的應用編程接口（CAA）[5]和自動化對（duì）象編程接口（VBA）[9]。CAA是CATIA已有（yǒu）組件的定製開發，主（zhǔ）要為Visual C++和Java語言，並（bìng）要具備連（lián）接端口等（děng）方麵的（de）知識，入門相對困難；VBA是交互式的定製開（kāi）發，主要為Visual Basic語言（yán）[10]，雖在功能上不及CAA強大（dà），但簡單實用，可以滿足一般專業化需求。現主要介（jiè）紹在CATIA中（zhōng）采用VBA二次開發接口，使用VB語言進行編程，實（shí）現自動批量導出零件毛坯（pī）尺寸的功能。
2 程序設計方法
2.1 設計思路和原理（lǐ）
程序設計應簡單實用、穩定（dìng）運行和計算正確，主要從以下2個方麵進行考慮。
（1）可對某文件夾中的所有零件進行自動批量處理，並將結果輸出到Excel表中，方（fāng）便後（hòu）續操作。采用遞（dì）歸算法遍曆某文件夾及其子（zǐ）文件夾中的全部零件，程序執行的主要流程如圖2所示。

零件毛坯尺（chǐ）寸自動導（dǎo）出流程（chéng）
（2）裝（zhuāng）配狀態包含零件、子（zǐ）裝配、部（bù）件等多個對象，測量最小包圍盒時容易出錯，最好單獨打開零件進行測量。
2.2 功能實現（xiàn）
2.2.1 查（chá）找零件
查找某文件夾及其子文件夾中的所有CATIA零件（*.CATPart），並將（jiāng）相關文件信息輸出到Excel表。
查找零（líng）件（jiàn）的子程（chéng）序代（dài）碼如下。
Public n_File As Double '文件數量（liàng）
Public FileName(1 To 65536) As String '文件名稱
Public FilePath(1 To 65536) As String '文件路徑
Public Sub SerachFile(ByVal Path1 As String)
For Each file In CreateObject("Scripting.FileSystemObject").GetFolder(Path1).Files
If InStr(file.Name, ".CATPart") <> 0 Then '判（pàn）斷是否為零件類文件
n_File = n_File + 1
FileName(n_File) = file.Name
FilePath(n_File) = Left(file.Path, InStrRev(file.Path, "\"))
End if
Next
If CreateObject("Scripting.FileSystemObject").GetFolder(Path1).SubFolders.Count > 0 Then
For Each Folder In CreateObject("Scripting.FileSystemObject").GetFolder(Path1).SubFolders '子文件夾中遞歸調（diào）用
SerachFile Folder.Path
Next
End If
End Sub
將文件信（xìn）息輸出到Excel表的代碼如下。
Dim EXCEL1 As Workbook
Set EXCEL1 = Excel.Workbooks.Add '新建Excel表
EXCEL1.Application.Visible = True
Dim sheets1 As Worksheet
Set sheets1 = EXCEL1.Worksheets(1)
C_FileName = "A" '文件名稱所在列（liè）
C_FilePath = "B" '文（wén）件路徑所在列
For Each file In fils
n_File = n_File + 1
sheets1.Range(C_FileName & n_File + 1).Value = CStr(file.Name)
sheets1.Range(C_FilePath & n_File + 1).Value = FilePath1
Next
2.2.2 讀（dú）取零（líng）件
讀取（qǔ）Excel表中的文件信息，並使用CATIA軟件依次打開（kāi）零件模型，代碼如下（xià）。
For i = 1 to n_File
Set Model1 = CATIA.Documents.Open(FilePath (i) & “\” & FileName (i))
Next
2.2.3 測量零（líng）件
CATIA軟件未直接提供測量零件最小包圍盒MBB的函數，但可以通過（guò）以（yǐ）下2種方法獲得MBB尺寸（cùn）。
（1）慣（guàn）性主（zhǔ）軸法。先使用GetPrincipalAxes函數獲得零件（jiàn）實體的慣性主軸，然後使用AddNewExtremumPolar函（hán）數創建沿3個坐標軸方向的極點，極點沿坐標軸方（fāng）向的跨度即組成了最小（xiǎo）包圍盒尺寸。但是該（gāi）方法在創建極點（diǎn）時相當於對（duì）零件模型（xíng）進行了更改，容易引起存儲錯誤和（hé）文件關閉時（shí）彈出提示問題，不利於程序的穩定運行和模型安全，降低了運行效率，不適合批量處理多個零件。
（2）測量慣量法。利（lì）用CATIA軟件的測（cè）量慣量功能（自（zì）定義中需勾選“主軸”），對（duì）零件實體（tǐ）進行測量，此時結構樹上會出現測量參數，如圖3所示。其中“BBLx”、“BBLy”、“BBLz”即為最小包圍盒尺寸。該方法測量速度快、精度高，且未對零件模式進（jìn）行更改，主要（yào）代碼如下。

結構樹上的測量參數
Set sel = Model1.Selection
sel.Clear
Set part1 = Model1.Part
sel.Add part1.MainBody '選定零件實體
CATIA.StartCommand '調用測量慣量命令
C_RoughSize = "C" '毛坯尺寸所在（zài）列
sheets1.Range(C_RoughSize & i).Value = Round(part1.Parameters.GetItem("BBLx").Value + 10, 1) & "*" & Round(part1.Parameters.GetItem("BBLy").Value + 10, 1) & "*" & Round(part1.Parameters.GetItem("BBLz").Value + 10, 1) '+10表示加工餘量為10mm
2.3 實例驗證
為驗證該方法的使用效（xiào）果，先（xiān）對圖1所示的單個標準零件GB/T 70.1 M10x50（內六角圓柱頭螺釘）進行測試，在處理器2.4 GHz、內存8 GB的電腦上處理時間約4 s，測試結（jié）果如圖4所示。然後對某（mǒu）複合材料產品的模壓模具組件進行測試，如圖5所示，處理12個零件（jiàn）用時約38 s，測（cè）試結果如圖6所示。經（jīng）過手動測試複（fù）核，表明了測試結果準確無誤。