王弘慧 ，李建輝

（1.哈爾濱軸承集團(tuán)公司 質(zhì)量管理部，黑龍江 哈爾濱 150036；2.中航工業(yè)哈爾濱軸承有限公司 研發(fā)中心，黑龍江 哈爾濱 150036)

1 前言

AutoCAD是由美國Autodesk公司推出的通用繪圖設(shè)計(jì)軟件，功能強(qiáng)大，但其功能還僅限于幫助用戶完成CAD中的圖形顯示和繪制。AutoCAD開發(fā)性好，可以利用Autolisp進(jìn)行二次開發(fā)，通過接口將其余高級應(yīng)用相連接，可實(shí)現(xiàn)結(jié)合造型、分析計(jì)算等功能，提高輔助設(shè)計(jì)能力。本文通過編寫Autolisp程序，實(shí)現(xiàn)AutoCAD能以參數(shù)化繪圖為基礎(chǔ)的實(shí)體參數(shù)化設(shè)計(jì)。用戶只要給出參數(shù)如直徑、長度等信息，通過檢索圖形庫，即可快速生成所需圖形。

2 參數(shù)化繪圖

所謂參數(shù)化繪圖，是指用戶根據(jù)參數(shù)對話框的提示，輸入相關(guān)的參數(shù)，就能繪制出所需的圖樣。實(shí)質(zhì)上，就是將圖形信息記錄在程序中，圖形的描述通常可分為：圖形的拓?fù)潢P(guān)系、圖形的幾何參數(shù)以及這些集合參數(shù)與圖形結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的聯(lián)系，通常用一組變量記錄圖形的集合參數(shù)（如點(diǎn)的坐標(biāo)），用一系列的賦值語句表達(dá)幾何參數(shù)與及結(jié)構(gòu)參數(shù)（如圖形的長、寬等）之間的關(guān)系，然后用一系列的調(diào)用語句來描述圖形的拓?fù)潢P(guān)系。對于一般的參數(shù)化繪圖的程序設(shè)計(jì)，可以遵循以下步驟：

（1）分析結(jié)構(gòu)特征，確定繪圖參數(shù)。通常繪制一個(gè)零件圖樣，需要很多尺寸，但是不可能把所有尺寸都做參數(shù)化。這時(shí)就需要我們分析這個(gè)零件，確定既能體現(xiàn)零件的結(jié)構(gòu)特征，又能推導(dǎo)出其他尺寸的基本尺寸作為繪圖參數(shù)，參數(shù)越少越好。

（2）按照圖形要求，編寫繪圖程序。在工程設(shè)計(jì)中，所有圖形都可以分解為點(diǎn)、直線、圓弧、圓這四種基本圖元。在二維圖形中，集合信息表示為圖形元素的關(guān)鍵點(diǎn)，例如點(diǎn)的坐標(biāo)、直線的起點(diǎn)和終點(diǎn)、圓弧的起點(diǎn)和終點(diǎn)和圓的圓心，基本圖元用多種參數(shù)表示，將這些拓?fù)潢P(guān)系及控制變量信息編制成程序，設(shè)計(jì)出一組在形狀和結(jié)構(gòu)上具有相似性的產(chǎn)品模型，當(dāng)修改圖形數(shù)據(jù)庫中的參數(shù)時(shí)即可生成不同尺寸的圖形。

3 Autolisp語言的特點(diǎn)與AutoCAD的二次開發(fā)

Autolisp語言是嵌套于AutoCAD內(nèi)部，是AutoCAD開放式設(shè)計(jì)的具體表現(xiàn)。使用Autolisp可直接調(diào)用幾乎所有AutoCAD命令，Autolisp語言既具有一般高級語言的基本結(jié)構(gòu)和功能，又具有一般高級語言所沒有的強(qiáng)大的圖形處理功能，是當(dāng)今世界上cad軟件廣泛應(yīng)用的語言之一。

Autolisp語言的一個(gè)最大特點(diǎn)是語法較為簡單易懂，廣泛地應(yīng)用于AutoCAD的二次開發(fā)上。此外，Autolisp語言還能夠利用pdb函數(shù)驅(qū)動dcl（dialog control language）文件創(chuàng)建自己的對話框，實(shí)現(xiàn)自定義的交互式參數(shù)設(shè)定對話模式，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化圖形設(shè)計(jì)。

4 Autolisp程序示例

編制參數(shù)化繪制深溝球軸承的Autolisp程序，各坐標(biāo)點(diǎn)如圖1 所示。

圖1 深溝球軸承示例圖

(defun c:test_exmaple()

(setvar "cmdecho" 0)

(setqD_out (getreal " 輸入軸承外徑尺寸D:")

d_in (getreal " 輸入軸承內(nèi)徑尺寸d:")

T_all (getreal " 輸入軸承裝配高T:")

D2_out (getreal " 輸入軸承外圈擋邊徑尺寸D2:")

d2_in (getreal " 輸入軸承內(nèi)圈擋邊徑尺寸d2:")

P0(getreal " 輸入軸承中心徑尺寸P0:")

Dw(getreal " 輸入軸承配套鋼球直徑Dw:")

draw0_pt_0 '(0.0 0.0))

(sub_draw01 draw0_pt_0)

(sub_draw02 draw0_pt_0)

(sub_draw04 draw0_pt_0)

(sub_trim circle_draw04_pt0_1 draw01_pt_4_5 draw02_pt_4_5)

(sub_trim circle_draw04_pt0_2 draw01_pt_6_7 draw02_pt_6_7))

(defun sub_draw01(draw0_pt_0) ；此處為子程序"sub_draw01 "的開始。

(setq draw01_pt_0 (polar draw0_pt_0 (* pi 0.5) (/D_out 2.0))

draw01_pt_1 (polar draw01_pt_0 0.0T_all)

draw01_pt_3 (polar draw01_pt_0 (* pi 1.5)D_out)

draw01_pt_4 (polar draw0_pt_0 (* pi 0.5) (/D2_out 2.0))

draw01_pt_4_5 (polar draw01_pt_4 0.0 (/T_all 2.0))

draw01_pt_7 (polar draw0_pt_0 (* pi 1.5) (/D2_out 2.0))

draw01_pt_6_7 (polar draw01_pt_7 0.0 (/T_all 2.0)))

(command "line" draw01_pt_0 draw01_pt_1 "")

(setq line01_0_1 (entlast))

(command "line" draw01_pt_3 draw01_pt_0 "")

(setq line01_0_3 (entlast))) ；此處為子程序"sub_draw01 "的結(jié)束。

……"sub_draw01"為第一個(gè)子程序，負(fù)責(zé)計(jì)算"draw01_pt_0"與 "draw01_pt_1"的坐標(biāo)并繪畫出兩點(diǎn)間的直線，其余的子程序"sub_draw02"、"sub_draw04"、" sub_trim "因篇幅較長且彼此相似，故將其省略。

5 輸入方法

程序編制完畢保存后，在AutoCAD下方的輸入欄中輸入"(load "test_exmaple")命令，按“回車鍵”將看到狀態(tài)欄中顯示提示"test_exmaple"，再次在輸入欄中輸入"test_exmaple"命令，將看到輸入欄提示"輸入軸承外徑尺寸D: "，在冒號后輸入外徑尺寸例如：100，然后按回車，將看到輸入欄提示"輸入軸承內(nèi)徑尺寸d: "，然后依次根據(jù)提示的文字內(nèi)容輸入d,T,D2,d2,P0,Dw等軸承參數(shù)所對應(yīng)的數(shù)據(jù)。輸入完畢后，AutoCAD自動進(jìn)行各坐標(biāo)點(diǎn)的計(jì)算并繪制出示意圖，雙擊鼠標(biāo)中鍵，將看到按照用戶輸入尺寸所繪制的軸承示意圖。

6 結(jié)束語

實(shí)踐表明，與傳統(tǒng)的交互式繪圖相比，應(yīng)用AutoCAD中內(nèi)嵌的Autolisp進(jìn)行參數(shù)化繪圖的方法，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、繁瑣、重復(fù)性繪圖的“一鍵化”操作，這將大大減少工程設(shè)計(jì)人員不必要的 重復(fù)繪圖勞動，明顯提高設(shè)計(jì)效率和準(zhǔn)確性。此外，不僅僅在二維圖中可以進(jìn)行參數(shù)化繪圖，而且在三維立體圖中也同樣可以進(jìn)行廣泛的應(yīng)用。