張 良, 徐衛(wèi)國(guó)

(江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系，江蘇 無(wú)錫 214405)

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基于VB環(huán)境的機(jī)械零部件圖紙庫(kù)的開發(fā)

張 良, 徐衛(wèi)國(guó)

(江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系，江蘇 無(wú)錫 214405)

建立零件模型和對(duì)應(yīng)工程圖的數(shù)據(jù)庫(kù)，用VB設(shè)計(jì)主界面，通過(guò)Emodelview控件來(lái)訪問(wèn)eDrawings，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)零件模型和工程圖紙的瀏覽操作，最后進(jìn)行軟件的測(cè)試和封裝。目標(biāo)軟件可以實(shí)現(xiàn)下列功能：模型的三維顯示、旋轉(zhuǎn)、縮放和六個(gè)基本視圖顯示以及二維工程圖顯示。圖紙表達(dá)庫(kù)在模型庫(kù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)三維模型和相應(yīng)工程圖的展示，不但可以作為圖學(xué)類課程教學(xué)的輔助工具，還可以為其他機(jī)電類專業(yè)領(lǐng)域課程服務(wù)。

三維模型； 工程圖紙； edrawings； VB； 二次開發(fā)

“機(jī)械零部件圖紙識(shí)讀”是制造類企業(yè)從業(yè)人員所必須掌握的基本技能。近年來(lái)制造技術(shù)快速發(fā)展、產(chǎn)品信息傳遞呈多元化趨勢(shì)，由二維圖紙圖樣逐漸向計(jì)算機(jī)三維造型發(fā)生轉(zhuǎn)變。另一方面，產(chǎn)品引進(jìn)、改良與試制對(duì)產(chǎn)品圖紙識(shí)讀的熟練度提出了較高要求。機(jī)械類專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)了“機(jī)械制圖”以及后續(xù)專業(yè)課后，不僅僅要懂得機(jī)械零部件的表達(dá)，還要懂得工程圖樣中有關(guān)“材料、工藝以及制造”等相關(guān)技術(shù)要求的標(biāo)注。

目前國(guó)內(nèi)主流的機(jī)械零部件模型庫(kù)雖然開發(fā)的技術(shù)路線各不相同，但是基本都能做到實(shí)時(shí)觀察三維零件，包括零件的縮放、平移和旋轉(zhuǎn)[1]。上述這些系統(tǒng)，僅僅具有三維展示功能，尚未實(shí)現(xiàn)同時(shí)展示三維零部件和對(duì)應(yīng)工程圖紙的功能，在整體規(guī)劃上還比較單一。雖然能夠提高學(xué)習(xí)者的零部件表達(dá)能力，但如果學(xué)習(xí)者的專業(yè)水平有限，不能很好地對(duì)知識(shí)進(jìn)行擴(kuò)展，在后續(xù)工程圖樣繪制階段，制造相關(guān)信息的匱乏會(huì)成為圖樣識(shí)讀的一個(gè)瓶頸?；谝陨显颍诋?dāng)前相對(duì)成熟的零部件模型庫(kù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步拓展功能，開發(fā)工程圖紙表達(dá)庫(kù)，以提高學(xué)生和企業(yè)從業(yè)人員的工程圖樣識(shí)讀及標(biāo)注能力。

1 研究思路與目標(biāo)

按照機(jī)械類專業(yè)課的學(xué)習(xí)需要以及周邊地區(qū)制造類企業(yè)的實(shí)際情況，選擇典型零件和裝配體，建立零部件模型和與之相對(duì)應(yīng)的工程圖數(shù)據(jù)庫(kù)。用VB語(yǔ)言調(diào)用eDrawings API實(shí)現(xiàn)對(duì)模型和圖紙的各類瀏覽操作，最后進(jìn)行軟件的測(cè)試與合成。目標(biāo)軟件主要實(shí)現(xiàn)下列兩個(gè)功能：一是三維模型的瀏覽，包含三維模型的旋轉(zhuǎn)、縮放和平移以及三維模型的主視、后視、俯視、仰視、左視、右視這六個(gè)基本方向的投影顯示；二是二維工程圖的瀏覽，包含圖紙的旋轉(zhuǎn)、縮放和平移，基本實(shí)現(xiàn)常規(guī)二維軟件的常用瀏覽功能。

2 對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

零件模型和對(duì)應(yīng)工程圖數(shù)據(jù)庫(kù)采用模塊化設(shè)計(jì)方法，分單元進(jìn)行，各單元模型的建立與選擇考慮典型性及模型間的聯(lián)系和遞進(jìn)。由易到難分為三個(gè)模塊：組合體模塊、典型零件模塊和裝配部件模塊。對(duì)應(yīng)的圖紙庫(kù)分別為三視圖圖庫(kù)、零件圖圖庫(kù)和裝配圖圖庫(kù),如圖1所示。在選擇具體對(duì)象時(shí)，兼顧機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)等專業(yè)課教學(xué)需要以及周邊地區(qū)制造類企業(yè)的實(shí)際情況，使得建成后的圖紙庫(kù)系統(tǒng)既可以在專業(yè)課教學(xué)時(shí)使用，又可以作為企業(yè)相關(guān)培訓(xùn)的輔助手段。

圖1 數(shù)據(jù)庫(kù)的模塊化設(shè)計(jì)

采用Solid Works軟件進(jìn)行三維建模，轉(zhuǎn)化為eDrawings格式的二維圖紙和三維模型。eDrawings是Solid Works中的一個(gè)插件，可以瀏覽各類二維和三維設(shè)計(jì)文件, 它能夠通過(guò)電子郵件的形式,簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員間設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的共享。在客戶端電腦沒(méi)有安裝三維設(shè)計(jì)軟件的情況下，它還可以通過(guò)exe格式的可執(zhí)行文件直接打開，方便瀏覽和檢視。

利用eDrawings 文件，可以準(zhǔn)確展現(xiàn)各類CAD系統(tǒng)所創(chuàng)建的3D模型和2D工程圖[2]。eDrawings還提供了高級(jí)語(yǔ)言的開發(fā)接口，使開發(fā)人員能夠很好地對(duì)其進(jìn)行開發(fā)和設(shè)計(jì)。需要注意的是，在Solid Works中由三維模型生成的只是二維視圖，在二維視圖的基礎(chǔ)上，必須進(jìn)行視圖表達(dá)修改、尺寸標(biāo)注修改、幾何公差的標(biāo)注和其他技術(shù)要求的添加，才能得到真正意義上的工程圖。

3 軟件界面設(shè)計(jì)

采用VB為開發(fā)平臺(tái)。VB語(yǔ)言簡(jiǎn)單易用，而Windows具有豐富的應(yīng)用程序編程接口，即API函數(shù)。VB通過(guò)使用這些API函數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)Windows環(huán)境下應(yīng)用軟件的快速開發(fā)。通過(guò)加載控件的方法，不用進(jìn)行大量的底層編程工作就可以完成一個(gè)較為復(fù)雜的程序[3]。

系統(tǒng)主界面按照?qǐng)D紙表達(dá)庫(kù)具體的功能需要，以簡(jiǎn)單易用為原則，分成操作對(duì)象選擇、操作對(duì)象預(yù)覽、操作工具欄和模型(圖紙)瀏覽四個(gè)部分，如圖2所示。這四個(gè)部分根據(jù)功能需求相互協(xié)調(diào)共同完成對(duì)零件模型和工程圖紙的瀏覽和其他操作功能。

圖2 軟件的界面設(shè)計(jì)

4 在VB中訪問(wèn)eDrawings

在Windows的system32文件夾中添加edrawings關(guān)聯(lián)ocx 控件。為了實(shí)現(xiàn)控件的應(yīng)用，需要在VB中進(jìn)行添加部件的操作。為了在VB中顯示二維圖紙和三維模型,需要把“Emodelview control”控件添加到VB界面[4]，如圖3所示。通過(guò)所添加控件的事件、屬性來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)二維、三維對(duì)象文件的調(diào)用。

至此，只能對(duì)調(diào)用來(lái)的三維模型進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作和對(duì)二維工程圖進(jìn)行基本顯示[5]。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)三維模型的六個(gè)基本視圖模式以及縮放的顯示，還需要在“Emodelview control”控件中添加相應(yīng)的事件和屬性。操作工具欄的部分程序代碼如下：

圖3 VB中添加控件

Private Sub Button2_Click()

主視圖

EModelViewControl1.ViewOrientation =eMVOrientationFront

End Sub

Private Sub Button3_Click()

俯視圖

EModelViewControl1.ViewOrientation =eMVOrientationTop

End Sub

Private Sub Button6_Click()

局部放大

EModelViewControl1.ViewOperator =eMVOperatorZoomToArea

End Sub

5 軟件界面和操作簡(jiǎn)介

最后對(duì)軟件進(jìn)行測(cè)試和封裝。軟件功能區(qū)如圖4所示。操作區(qū)對(duì)象采用樹狀目錄，按照分類選擇，一目了然。操作工具欄可以完成對(duì)三維模型和過(guò)程圖紙的各種瀏覽操作。基本視圖的工具按鈕按照工程圖學(xué)的視圖配置方法進(jìn)行排列，符合工程習(xí)慣，便于操作。

圖4 圖紙界面

具體操作簡(jiǎn)介：在右下角對(duì)象選擇區(qū)的前兩級(jí)目錄進(jìn)行瀏覽對(duì)象的選擇，在第三級(jí)目錄選擇對(duì)象的瀏覽方式，即在第三級(jí)目錄下選擇是以三維模型方式進(jìn)行瀏覽還是以工程圖紙形式進(jìn)行展示操作。選定對(duì)象后，可以進(jìn)行相應(yīng)的瀏覽操作。

當(dāng)對(duì)象是三維模型時(shí)，點(diǎn)擊“基本狀態(tài)”工具欄，顯示的是模型的軸測(cè)圖狀態(tài)。點(diǎn)擊相應(yīng)按鈕可以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、平移和縮放操作?！帮@示模式”工具按鈕可以對(duì)模型進(jìn)行二維線框、三維線框和立體著色三種顯示模式的轉(zhuǎn)換。其中，在二維線框模式下點(diǎn)擊六個(gè)基本視圖按鈕，可以從六個(gè)方向觀察模型。對(duì)于學(xué)習(xí)零部件的基本視圖和理解零部件的整體結(jié)構(gòu)和局部細(xì)節(jié)，具有很好的參考作用。當(dāng)對(duì)象是二維工程圖時(shí)，可以進(jìn)行相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)、平移和縮放操作。

6 實(shí)測(cè)和結(jié)論

該軟件可以實(shí)時(shí)地從不同角度觀看三維零部件，視圖區(qū)的主視、后視、俯視、仰視、左視、右視這些基本視圖的工具按鈕的配置位置按照技術(shù)制圖相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)來(lái)決定。操作區(qū)的旋轉(zhuǎn)、平移、縮放以及著色模式等常用工具按鈕按照主流三維軟件的界面習(xí)慣來(lái)配置。立體模式和圖紙模式直接在對(duì)象選擇區(qū)的第三級(jí)目錄下選擇。在立體瀏覽模式下點(diǎn)擊六個(gè)基本視圖圖標(biāo)，瀏覽效果基本等同于六個(gè)基本視圖。在這種狀態(tài)下繼續(xù)點(diǎn)擊著色按鈕將顯示樣式調(diào)整為線框顯示樣式，可以進(jìn)行組合體的三視圖學(xué)習(xí)，如圖5所示。圖紙模式下顯示零件的零件圖或者部件的裝配圖，如圖4所示。圖紙模式下顯示的是一張完整的工程圖樣，包括圖形、尺寸標(biāo)注、幾何公差、表面粗糙度以及其他技術(shù)要求，包含了加工制造所需的全部信息。學(xué)習(xí)者可以通過(guò)這套圖紙庫(kù)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，提高空間構(gòu)型能力和工程圖樣閱讀能力。

在普通虛擬模型庫(kù)的基礎(chǔ)上，加入與機(jī)械零部件相對(duì)應(yīng)的機(jī)械工程圖樣展示功能，學(xué)習(xí)者可以由物到圖、由圖到物反復(fù)訓(xùn)練機(jī)械圖樣的識(shí)讀，體現(xiàn)圖學(xué)類課程的精髓。該軟件的模型庫(kù)和圖樣庫(kù)可修改、可擴(kuò)充、可移植。不但可以作為圖學(xué)類課程和其他機(jī)械類專業(yè)領(lǐng)域課程的教學(xué)資源，還可以作為制造類企業(yè)相關(guān)培訓(xùn)的輔助手段，具有公共平臺(tái)的作用和意義。

圖5 模型線框顯示界面

[1] 王東．基于SolidWorks的機(jī)械制圖虛擬模型庫(kù)的建立[J]． 四川理工學(xué)院學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版) ，2007，22(S1)：93-94．

[2] 北京兆迪科技有限公司．SolidWorks 2014超級(jí)學(xué)習(xí)手冊(cè)[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2014:569．

[3] 林卓然．VB語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)[M] ．北京：電子工業(yè)出版社，2012:156．

[4] 葉修梓，陳超祥．SolidWorks 高級(jí)教程：二次開發(fā)與API[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009:246.

[5] 陳靜，曾紅，張志華．基于VB環(huán)境下的教學(xué)模型庫(kù)的開發(fā)與研究[J]．遼寧工學(xué)院學(xué)報(bào)， 2007(2)：115-116.

責(zé)任編輯 俞 林

Development of the mechanical drawing library based on VB

ZHANGLiang，XUWeiguo

(Mechanical and Electrical Engineering Department， Jiangyin Polytechnic College， Wuxi 214405， China)

The database of part model and engineering drawing is built. The main interface is writen with Visual Basic6.0. Added in VB, Emodelview can visit eDrawings so that the viewing for model or drawing is realizable. Through testing and packaging, the system can realize the following functions: rotation, scaling and displaying by way of basic Views for the model, and displaying for the engineering drawing. The system extends the function based on the model base, it achieves to display the engineering drawing besides part model. This system can be used not only as learning tool for graphics course but also serving for mechanical and electrical professional course.

3D model； engineering drawing； edrawings； VB； secondary development

2016-05-19

項(xiàng)目來(lái)源：江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院品牌專業(yè)建設(shè)工程資助項(xiàng)目(2016-PPZY-B-A);江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院教改項(xiàng)目(2014-JG-J-01)

張良(1973— )，男，江蘇無(wú)錫人，副教授，研究方向:CAD技術(shù)與圖形學(xué)。

10.13750/j.cnki.issn.1671-7880.2016.06.015

TH 13

A

1671-7880(2016)06-0054-03