王小娟，喬李寧，成 磊

（1. 晉城職業(yè)技術(shù)學(xué)院，晉城 048026；2. 山西晉煤集團(tuán)煤機(jī)技術(shù)研究分院，晉城 048006）

0 引言

隨著帶式輸送機(jī)越來(lái)越廣泛的應(yīng)用在各種流水生產(chǎn)線(xiàn)上，尤其應(yīng)用在煤炭運(yùn)輸領(lǐng)域，帶式輸送機(jī)機(jī)構(gòu)越來(lái)越大，滾筒作為帶式輸送機(jī)的主要部件，在超出傳統(tǒng)尺寸時(shí)，會(huì)出現(xiàn)很多設(shè)計(jì)問(wèn)題，越來(lái)越成為帶式輸送機(jī)發(fā)展的主要瓶頸。傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方式顯然無(wú)法適應(yīng)適應(yīng)特大型滾筒多樣化、快速化、可靠性的設(shè)計(jì)要求，所以很多學(xué)者對(duì)其結(jié)構(gòu)用各種方法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，而在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，繪制圖紙、修改圖紙和編寫(xiě)零件明細(xì)表的時(shí)間約占到整個(gè)設(shè)計(jì)時(shí)間的50%以上，因此設(shè)計(jì)一種快速的參數(shù)化繪制方法顯得極為重要。

AutoCAD是一種通用的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件。它有豐富的計(jì)算機(jī)接口，為用戶(hù)對(duì)其進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)提供了便利的條件。AutoCAD提供的編程接口有VBA、AutoCAD LISP、ADS、Object-ARX等。在文獻(xiàn)[1]中，已經(jīng)詳細(xì)論述了這些二次開(kāi)發(fā)技術(shù)的原理。通過(guò)比較，VBA（Visual Basic for Application）以其不可比擬的易學(xué)易用功能強(qiáng)大；運(yùn)行速度快等優(yōu)點(diǎn)進(jìn)入我們的視野。而本文就應(yīng)用最為廣泛的AutoCAD繪圖工具，利用VBA語(yǔ)言對(duì)其進(jìn)行了二次開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了滾筒的總圖和零件圖的參數(shù)化生成，友好的界面使不懂VBA和AutoCAD的技術(shù)人員也能很容易上手，只需將優(yōu)化結(jié)果導(dǎo)入此參數(shù)化繪制系統(tǒng)，即可生成并輸出所需滾筒的圖紙。

1 參數(shù)化程序設(shè)計(jì)思路

利用AutoCAD軟件內(nèi)嵌的面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言VBA對(duì)AutoCAD軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā), 實(shí)現(xiàn)建模參數(shù)化, 利用尺寸驅(qū)動(dòng)原理, 使尺寸的變化能自動(dòng)轉(zhuǎn)化到幾何形體的相應(yīng)變化上[2]。在零件形狀相同，尺寸不同時(shí)候，可以通過(guò)AutoCAD VBA的參數(shù)化繪圖功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。在參數(shù)對(duì)話(huà)框中輸入優(yōu)化得到的尺寸，AutoCAD就可以把零件或部件繪制在圖形窗口。

進(jìn)行滾筒參數(shù)化繪圖的VBA程序設(shè)計(jì)的步驟如圖1所示。

圖1 滾筒參數(shù)化繪圖VBA程序設(shè)計(jì)流程圖

2 參數(shù)化程序設(shè)計(jì)過(guò)程

運(yùn)用VBA語(yǔ)言基于AutoCAD平臺(tái)參數(shù)化繪制滾筒。滾筒的參數(shù)化繪圖過(guò)程中，其AutoCAD圖形文件既需創(chuàng)建直線(xiàn)、圓和曲線(xiàn)等實(shí)體對(duì)象，還需創(chuàng)建圖層和線(xiàn)型等非實(shí)體對(duì)象。并且需要輸入文本和進(jìn)行尺寸標(biāo)注以及公差標(biāo)注。在此我們先介紹一下典型圖元的創(chuàng)建方法[2,3]。

1）直線(xiàn)、圓、弧的創(chuàng)建

直線(xiàn)、圓和弧是滾筒圖繪制的基本因素。直線(xiàn)用 AddLine創(chuàng)建，應(yīng)用該方法要給出直線(xiàn)的起點(diǎn)和終點(diǎn)的三維坐標(biāo)。圓用 AddCircle 創(chuàng)建，應(yīng)用該方法時(shí)要給出圓心的三維坐標(biāo)和半徑?；∮肁ddArc 創(chuàng)建，應(yīng)用該方法時(shí)要給出弧的起始角和終止角。

2）剖面線(xiàn)的創(chuàng)建

視圖中的剖面線(xiàn)也要 基于AutoCAD 平臺(tái)編程繪制。填充邊界應(yīng)由直線(xiàn)、圓、弧等任意組合創(chuàng)建。

3）圖層的創(chuàng)建

視圖繪制前需要?jiǎng)?chuàng)建多個(gè)圖層，在不同的圖層上分別創(chuàng)建不同的線(xiàn)型，通過(guò)圖層屬性的不同設(shè)置，可以方便的對(duì)圖形對(duì)象編輯和管理。

4）實(shí)心面的創(chuàng)建

在視圖中焊縫的繪制需用實(shí)心面填充。實(shí)心面用 AddSolid創(chuàng)建，Solid 為3或4條邊組成的實(shí)心面，該方法需提供4個(gè)三維的頂點(diǎn)作為參數(shù)。

5）線(xiàn)型的創(chuàng)建

在不同圖層上，一般要設(shè)置不同的線(xiàn)型。Linetype 為線(xiàn)型對(duì)象，是線(xiàn)型的集合。每一個(gè)圖形文件，系統(tǒng)自動(dòng)創(chuàng)建三個(gè)線(xiàn)型對(duì)象：Bylayer（隨層）、Byblock（隨塊）和 Continuous （連續(xù)線(xiàn)，默認(rèn)值）。如果要使用其它線(xiàn)型，首先要Load Linetype 對(duì)象裝載線(xiàn)型，然后將已裝載線(xiàn)型置為當(dāng)前線(xiàn)型。線(xiàn)型必須存在于LIN 庫(kù)文件中。AutoCAD 自帶線(xiàn)型存放于 Acad.Lin 文件中。

6）文本的創(chuàng)建

視圖中文本的顯示，如標(biāo)題、圖紙說(shuō)明等采用AddTect創(chuàng)建文本對(duì)象，并可對(duì)文本字體進(jìn)行設(shè)置。

7）尺寸標(biāo)注

尺寸標(biāo)注是一種常用的工程圖圖形注釋。滾筒圖需要?jiǎng)?chuàng)建長(zhǎng)度尺寸標(biāo)注，直徑尺寸標(biāo)注，角度尺寸標(biāo)注以及引線(xiàn)尺寸標(biāo)注。這些尺寸標(biāo)注均可以編輯和修改。平行尺寸標(biāo)注用AddDimAligned創(chuàng)建。

角度尺寸標(biāo)注用 AddDimAngular創(chuàng)建。直徑標(biāo)注用 AddDimDiametric 創(chuàng)建。引線(xiàn)尺寸標(biāo)注用AddLeader創(chuàng)建。

8）幾何偏差標(biāo)注

表示零件的形狀、位置、輪廓和徑向跳動(dòng)等方面的偏差時(shí)，需要用到幾何偏差，幾何公差用AddTolerance創(chuàng)建。

9）塊對(duì)象

塊對(duì)象指 Blocks 集合對(duì)象和 Block 對(duì)象。Blocks 集合對(duì)象包含一個(gè)圖形文檔中的所有命名的圖塊，Block 對(duì)象則包含構(gòu)成一個(gè)圖塊的所有實(shí)體對(duì)象。在 AutoCAD 中沒(méi)有提供創(chuàng)建粗糙度的方法，因此，滾筒圖的繪制過(guò)程中需要?jiǎng)?chuàng)建塊。塊對(duì)象的創(chuàng)建與引用包含3個(gè)步驟：

（1）用Add 塊對(duì)象來(lái)創(chuàng)建命名塊；

（2）添加實(shí)體對(duì)象到塊對(duì)象中；

（3）用 InsertBlock塊引用該塊至任何地方。

接下來(lái)我們介紹一下整個(gè)程序的設(shè)計(jì)過(guò)程。

打開(kāi)Autocad軟件，運(yùn)行Visual Basic編輯器，按以下步驟進(jìn)行編程：

1）繪圖控制程序設(shè)計(jì)。為提高繪圖效率,根據(jù)設(shè)計(jì)需要,可以編寫(xiě)一部分繪圖控制程序，當(dāng)使用主程序時(shí)可直接調(diào)用。例如初始化程序，即設(shè)置繪圖環(huán)境：設(shè)定圖幅、劃分圖層、設(shè)置顏色、線(xiàn)型、字體、文本高度、圖形插入點(diǎn)和尺寸標(biāo)注樣式等。這部份工作可能在系統(tǒng)中的各個(gè)程序模塊中反復(fù)進(jìn)行。所以將這些功能代碼設(shè)計(jì)為可重用代碼段,需要時(shí)只需聲明一下,即可調(diào)用這些代碼段。

2）通用庫(kù)設(shè)計(jì)。 對(duì)于標(biāo)題欄、形位公差、焊接符號(hào)、表面粗糙度這些對(duì)象，根據(jù)制圖標(biāo)準(zhǔn),基于AutoCAD的形文件技術(shù)建立專(zhuān)門(mén)的庫(kù),自動(dòng)化繪圖時(shí)，采用可編程對(duì)話(huà)框交互選擇,直接插入圖形。

3）界面設(shè)計(jì)。界面設(shè)計(jì)中用到的標(biāo)準(zhǔn)控件均來(lái)自 VBA 系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)選取滾筒直徑、皮帶寬度、滾筒寬度和滾筒厚度為基本參數(shù)，默認(rèn)以毫米為單位，實(shí)現(xiàn)滾筒的參數(shù)化繪圖。該程序各按鈕菜單表示各功能模塊,支持使用鼠標(biāo)操作，界面友好、簡(jiǎn)潔、人性化，容易交互操作。滾筒參數(shù)化繪圖的設(shè)計(jì)界面如圖2所示。

3 參數(shù)化程序運(yùn)行步驟

圖2 滾筒參數(shù)化繪圖的設(shè)計(jì)界面

首先打開(kāi)AutoCAD,選擇工具菜單下的宏，運(yùn)行VBA管理器，然后選擇所在的路徑和名稱(chēng)加載要執(zhí)行的VBA工程，啟用宏，打開(kāi)程序，在Visual Basic編輯器，點(diǎn)擊運(yùn)行程序，在滾筒參數(shù)化繪圖的設(shè)計(jì)界面下，輸入優(yōu)化所得的滾筒直徑、皮帶寬度、滾筒寬度和滾筒厚度大小，點(diǎn)擊開(kāi)始按鈕，即可生成我們所要的圖紙。繪圖程序包括零件部和裝配圖。圖3 圖6是程序生成的筒殼、輻板、擋蓋和軸的零件圖，圖7和圖8是程序生成的滾筒組件與滾筒的裝配圖。

圖3 筒殼的零件圖

圖4 輻板的零件圖

圖5 擋蓋的零件圖

圖6 軸的零件圖

圖7 滾筒組件的裝配圖

圖8 滾筒的裝配圖

4 結(jié)論

通過(guò)建立帶式輸送機(jī)特大型滾筒的幾何關(guān)系模型，應(yīng)用VBA對(duì)AutoCAD進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，建立了參數(shù)化繪圖系統(tǒng)，得到以下結(jié)論：利用VBA對(duì)AutoCAD進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，建立帶式輸送機(jī)特大型滾筒結(jié)構(gòu)參數(shù)化繪圖系統(tǒng)，擴(kuò)展了AutoCAD的功能，通過(guò)改變參數(shù)值， 可自動(dòng)生成形狀相同、尺寸不同， 但拓?fù)潢P(guān)系不變的圖形， 減少了設(shè)計(jì)過(guò)程中的重復(fù)性勞動(dòng)， 縮短了設(shè)計(jì)周期， 降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，極大地提高了繪圖效率。本系統(tǒng)功能較為全面，穩(wěn)定性較高，經(jīng)生產(chǎn)廠家試用，效果較好，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

[1] 王小娟, 楊玲玲. AutoCAD二次開(kāi)發(fā)工具及技術(shù)應(yīng)用. 山西煤炭管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)[J]. 2010, 1: 88-89.

[2] 孔祥豐. AutoCAD VBA 從入門(mén)到精通[M]. 電子工業(yè)出版社, 2001.

[3] 喬李寧. 帶式輸送機(jī)特大型滾筒的設(shè)計(jì)[D]. 太原理工大學(xué). 2007.

[4] 武妍, 閆宏印. 用VBA在AutoCAD中開(kāi)發(fā)參數(shù)化繪圖系統(tǒng)[J]. 機(jī)械工程與自動(dòng)化. 2008, 2(4): 62-63.