基于AutoCADVBA的方圓接頭建模與展開

黃華

（四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系，四川 德陽(yáng) 618000）

Auto CAD VBA（Visual Basic for Applications）是從AutoCAD R14.01版本開始內(nèi)嵌于AutoCAD軟件中的二次開發(fā)工具。VBA將AutoCAD和Visual Basic的功能結(jié)合在一起，借助于在建筑、機(jī)械、電子等行業(yè)中廣泛應(yīng)用的AutoCAD軟件的優(yōu)秀的二維以及三維繪圖功能，以及Visual Basic友好的編程界面工具，能快捷、快速地創(chuàng)建出符合用戶要求的程序，大大提高用戶的工作效率。

AutoCAD VBA開發(fā)使用的是AutoCAD ActiveX技術(shù)，這種技術(shù)使得用戶能從Auto CAD的內(nèi)部或外部，以編程方式來操作AutoCAD[6]。從理論上來說，AutoCAD中大多數(shù)命令，都能夠通過VBA編程來控制實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還加入了一些VB特有的功能，從而大大方便了用戶的開發(fā)應(yīng)用。

1 建模方法與步驟

方圓接頭鈑金件，一般上部為圓形，下部為方形，用于連接圓形和方形流道，其本體是由4個(gè)斜圓錐面和4個(gè)三角形平面構(gòu)成，如圖1所示。

圖1 方圓接頭的構(gòu)成

要用Auto CAD VBA來編程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)建模，首先要能夠在Auto CAD中能手動(dòng)操作實(shí)現(xiàn)，并且操作及算法簡(jiǎn)單。本建模方法利用Auto CAD中具有的放樣（Loft）功能來實(shí)現(xiàn)。放樣（Loft）是 Auto CAD2007之后的版本才具有的功能，其作用是在幾個(gè)橫截面之間，沿著引導(dǎo)線生成所需要的曲面。

橫截面（通常為曲線或直線）可以是開放的（例如圓弧），也可以是閉合的（例如圓）。使用放樣（Loft）命令時(shí)，必須指定至少兩個(gè)橫截面。

在方圓接頭中，則以上圓以及下方形為兩截面，以4個(gè)斜圓錐面和4個(gè)三角形平面分解的8條截交線為引導(dǎo)線。用VBA控制Auto CAD實(shí)現(xiàn)方圓接頭建模的具體步驟為：

步驟1：讀取方圓接頭各參數(shù)，包括上圓直徑，下正方形邊長(zhǎng)，上下底面高度，壁厚等；

步驟2：給出方形底面中心點(diǎn)O1坐標(biāo)，結(jié)合正方形邊長(zhǎng)，用多邊形（Polygon）命令畫出方形底面；

步驟3：由O1坐標(biāo)及上下底面高度得出上圓圓心O2坐標(biāo)，結(jié)合直徑，用圓（Circle）命令畫出圓形頂面；

步驟4：利用幾何方法算出上圓4個(gè)象限點(diǎn)E、F、G、H，用直線（Line）命令分別連接方形的 4 個(gè)角點(diǎn)，得到斜錐面與4個(gè)三角形的截交線；

步驟5：用放樣（Loft）命令，選擇上圓和下底方形為放樣橫截面，以8條截交線為導(dǎo)向曲線進(jìn)行放樣，從而得到放樣實(shí)體，并對(duì)實(shí)體進(jìn)行標(biāo)記；

步驟6：根據(jù)壁厚，重復(fù)步驟2到步驟5過程，得到另一內(nèi)部放樣實(shí)體，同樣對(duì)實(shí)體進(jìn)行標(biāo)記；

步驟7：由步驟5和步驟6生成的實(shí)體進(jìn)行差集（Subtract）操作，生成所要的方圓接頭鈑金件。

2 展開方法與步驟

展開圖在鈑金下料過程中，起著重要的作用，鈑金下料的準(zhǔn)確與否，決定著鈑金件的制造品質(zhì)。故，如何得到準(zhǔn)確可靠的展開圖，一直是方圓接頭制造中的重要課題。

如圖2中的展開原理圖中，我們可以觀察到，方圓接頭的展開圖下部，是由方形4條邊成一定角度展開，上部雖然是由圓形展開的，但由于接頭的特殊結(jié)構(gòu)，展開后已經(jīng)不是圓弧了，而是4段不規(guī)則曲線組成。

由此，我們可知得到展開圖的關(guān)鍵，是得出展開圖中所示的各個(gè)特殊點(diǎn)的坐標(biāo)，以及在上部曲線找到一些一般點(diǎn)進(jìn)行描點(diǎn)作圖。對(duì)于計(jì)算機(jī)作圖來說，則是要在上部曲線中找到足夠多的細(xì)分點(diǎn)，并用直線連接這些細(xì)分點(diǎn)，以直代曲來擬合曲線。

圖2 方圓接頭的展開原理圖

如圖2(a)，以M點(diǎn)為展開圖的坐標(biāo)原點(diǎn)，由方形邊長(zhǎng)易得B、C兩點(diǎn)坐標(biāo)。由F點(diǎn)往底面做投影得到L點(diǎn)，則L點(diǎn)必在MN直線上。設(shè)方形邊長(zhǎng)a，上圓半徑為 r，高為 h，則

可得F點(diǎn)在展開圖中的坐標(biāo)。

如圖2(b)，P點(diǎn)為圓周上的第i個(gè)等分點(diǎn)，則B、P兩點(diǎn)間的距離可由以下公式獲得：

之后，計(jì)算∠PBM：

由以上即可得到P點(diǎn)在展開圖中的坐標(biāo)。

其他各點(diǎn)均可按上述方法算出。

我們以HN直線為界（N、M分別為AD和BC的中點(diǎn)）來展開圖形，其展開步驟如下：

步驟1：以M點(diǎn)作為展開圖作圖起點(diǎn)，由方形邊長(zhǎng)可得到B、C兩點(diǎn)坐標(biāo)；

步驟2：由圖2(a)中所示幾何關(guān)系可得到MF長(zhǎng)度，從而得到F點(diǎn)坐標(biāo)；

步驟3：計(jì)算∠FBM，給出曲線EF的均分點(diǎn)數(shù)，計(jì)算點(diǎn)B與曲線EF各均分點(diǎn)的距離，同時(shí)計(jì)算B與曲線EF各均分點(diǎn)的連線與X軸正向的夾角，由幾何關(guān)系算出各均分點(diǎn)的坐標(biāo)，依次連接各均分點(diǎn)；

步驟4：同步驟3的方法，計(jì)算出上部其余各段曲線上各均分點(diǎn)的坐標(biāo)，并依次連接各均分點(diǎn)；

步驟5：由步驟3和步驟4步計(jì)算的結(jié)果，算出下部N、A、D各點(diǎn)的坐標(biāo)，依次連線；

步驟6：連接上部曲線和下部折線，進(jìn)行標(biāo)注。

3 程序?qū)嵗?/h2>

依據(jù)上述方法，用AutoCAD VBA編制程序得到程序交互界面如下：

在AutoCAD軟件中運(yùn)行宏程序，輸入如圖3所示的參數(shù)之后，點(diǎn)擊三維建模按鈕，就能得到所要的三維鈑金件模型，再點(diǎn)擊平面展開按鈕Auto CAD，就能自動(dòng)新建文件生產(chǎn)展開圖并自動(dòng)進(jìn)行標(biāo)注。

圖3 軟件交互界面

實(shí)例輸出結(jié)果如圖4所示。

圖4 實(shí)例結(jié)果

4 結(jié)束語

本文基于AutoCAD VBA技術(shù)，應(yīng)用解析幾何知識(shí)，給出了方圓接頭鈑金件的三維精確建模方法以及展開圖算法。實(shí)際編程驗(yàn)證表明，方法準(zhǔn)確可靠，所建模型完全能滿足三維演示、工程分析等的要求。用上述方法所得的展開圖，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化展開和自動(dòng)化標(biāo)注，減輕了繪圖人員的工作量。

[1]梁國(guó)高.基于AutoCAD及Pro／E的天圓地方類結(jié)構(gòu)件建模及展開研究[J].機(jī)械，2010，37(3)：55-57.

[2]李玉龍，徐澤銀，徐 強(qiáng).異形方圓接頭的鈑金建模及展料實(shí)現(xiàn)[J].機(jī)械工程師，2005，(9)：73-74.

[3]周運(yùn)金，王 剛，李靜蕊.圓方過度接頭展開圖在AutoCAD中的繪制[J].陜西理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，21(3)：36-38.

[4]李元偉，陳良才.天圓地方流道三維建模[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2009，(8)：110-111.

[5]楊玉杰.鈑金展開200例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[6]張 帆，鄭立楷，王華杰.AutoCAD VBA開發(fā)精彩實(shí)例教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004.

[7]張 帆，鄭立楷，盧擇臨，王成煌.AutoCAD VBA二次開發(fā)教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006.