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金屬板材數(shù)控漸進成形是根據(jù)分層制造原理，使擠壓工具沿著預(yù)先編制好的軌跡，逐層逐點擠壓板材使其發(fā)生局部塑性變形，進而漸進地完成板材件成形的一種無模成形技術(shù)。有限元分析方法是數(shù)控漸進成形過程數(shù)字模擬、成形性能分析、成形參數(shù)優(yōu)化和成形結(jié)果預(yù)測及缺陷診斷的有力工具，其關(guān)鍵是正確地描述擠壓工具的運動。然而，由于數(shù)控漸進成形的擠壓工具運動非常復(fù)雜，現(xiàn)有的有限元分析軟件無法直接對其進行準(zhǔn)確描述，也不能直接利用NC代碼進行有限元分析，因而很難進行復(fù)雜板材件的數(shù)控漸進成形有限元分析。李磊等人利用MatLab獲取圓錐形模型數(shù)控漸進成形過程有限元分析所需軌跡點，然而這種方法僅適用于形狀結(jié)構(gòu)比較簡單的板材模型。李瓏杲等采用“虛擬靠模導(dǎo)向法”生成了有限元分析中所需的擠壓工具運動路徑。史曉帆等利用商業(yè)CAD/CAM軟件后處理中的線性輸出功能將加工軌跡用小段折線進行逼進，進后獲取有限元分析所需的軌跡點，并根據(jù)進給速度與軌跡點的間距為工具頭分配行至各軌跡點所需的時間，但應(yīng)用此方法獲取的軌跡點間距長短不一，數(shù)據(jù)相對雜亂，不易于對軌跡點進行檢查與二次編輯，且無法從已有的NC代碼中提取有限元分析所需的軌跡點，也有一些采用水平等距面切割模型的方法獲取擠壓工具運動路徑軌跡點的研究。
為了在數(shù)控漸進成形的有限元分析中準(zhǔn)確地描述擠壓工具的運動，研究一種從CAD/CAM軟件輸出的NC代碼中提取有限元分析所需軌跡點的方法。
板材數(shù)控漸進成形過程是一個比較復(fù)雜的非線性動載加工過程，當(dāng)使用非線性動力顯式分析軟件對成形過程進行數(shù)值模擬時，加載空間曲線軌跡比較困難，需要將等高線軌跡離散成一系列的軌跡點，并將軌跡點的坐標(biāo)x，y，z及對應(yīng)的時間t分別以文本文檔的格式保存，然后再利用ANSYS軟件提供的數(shù)組讀入功能，將各個軌跡點的坐標(biāo)及時間讀入到ANSYS中預(yù)先定義好的相應(yīng)的數(shù)組中，從而完成對有限元仿真模型的加載。為此，通過VC++編程對NC代碼文件進行讀取，識別出NC代碼中刀具軌跡的插補形式；然后，分別按照直線插補和圓弧插補兩種插補形式，將刀具軌跡按給定的精度離散成點群，并將點的坐標(biāo)連同設(shè)定的時間分別存儲為有限元分析軟件可讀入的文本格式文件，整個算法過程如圖所示。
在NC代碼中，關(guān)于描述刀具運動軌跡的命令有快速定位命令(G00)，直線插補命令(G01)和圓弧插補命令(G02，G03)。為此，需要讀取G代碼段中X，Y，Z后面的數(shù)據(jù)。文中利用VC++的“fopen”函數(shù)打開NC代碼文件并進行順序讀取判斷。當(dāng)讀取中遇到“G”字符時根據(jù)其后的兩位字符判斷刀具的運動類型(快速定位命令、直線插補命令、圓弧插補命令)，并利用“strchr()”函數(shù)對該命令符之后程序段中X，Y，Z字符后面的數(shù)據(jù)進行讀取并分別存入字符數(shù)組中；同時根據(jù)刀具的運動類型對刀具軌跡進行離散處理，并利用“fprintf()”函數(shù)將離散點坐標(biāo)寫入文本文件中；然后繼續(xù)順序讀取NC代碼文件，直到遇到“null”結(jié)束讀取過程。
在NC代碼的直線運動命令中，G00應(yīng)用于擠壓工具快速移動到距離下壓點安全距離的位置和成形之后的退刀過程。由于此過程擠壓工具不與板材接觸，所以在有限元分析中無需對擠壓工具在此過程中的移動軌跡進行離散處理，直接將代碼段中設(shè)定的起點坐標(biāo)和終點坐標(biāo)分別存儲到文本文件中。G01給出了直線運動的起點和終點，然而在漸進成形的有限元仿真過程中擠壓工具運動的每一個軌跡點都要與相應(yīng)的時間點一一對應(yīng)，為了確保有限元仿真結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠，需要對直線運動軌跡按照所需要的長度間隔d進行離散處理。
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