李日東 仲梁維

摘 要：為適應(yīng)數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展要求，自動(dòng)、規(guī)范、方便地生成機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)計(jì)算說明書，結(jié)合Word文檔的模板技術(shù)，通過Visual Studio開發(fā)平臺(tái)添加Microsoft.Office.Interop.Word引用對(duì)Word進(jìn)行二次開發(fā)。采用VB.NET語言編寫剪式升降平臺(tái)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書的自動(dòng)生成代碼，根據(jù)設(shè)計(jì)者選定的參數(shù)，系統(tǒng)將根據(jù)力學(xué)計(jì)算代碼自動(dòng)生成說明書的計(jì)算過程、計(jì)算結(jié)果、型材選擇以及說明書生成時(shí)間等信息。實(shí)踐表明，該方法適用范圍廣、機(jī)制簡(jiǎn)單、靈活方便，大大提高了設(shè)計(jì)人員的工作效率，并降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí)，對(duì)其它機(jī)械產(chǎn)品計(jì)算說明書或?qū)嶒?yàn)報(bào)告的自動(dòng)生成具有一定參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：剪式升降平臺(tái)；計(jì)算說明書；VB.NET；Word

DOI：10.11907/rjdk.172759

中圖分類號(hào)：TP319

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-7800（2018）005-0076-04

Abstract：In order to adapt to the development of digital technology， we manage to generate automatic， standardized， convenient mechanical product design specifications， combined with Word document template technology by adding Microsoft. Office. Interop. Word to Visual Studio development platform for secondary Word develoment. Based on the language compiling scissor platform， we design auto-generated code of calculation instruction. Premised on the chosen parameters and dunamics ， the system processes information including calculation process and its results， material selection and generation time of the automatic code generation instruction. By practice it is proved that the method has a wide range of application， simple mechanism and high flexibility and convenience， and it greatly improves efficiency of designers and relieves their labor intensity. Meanwhile it provides certain reference value for automatic generation of mechanical product specifications and test reports.

Key Words：scissor lifting platform； calculation specification； VB.NET； Word

0 引言

剪式升降平臺(tái)是現(xiàn)代企業(yè)倉庫重要的機(jī)械產(chǎn)品之一[1]，剪式升降平臺(tái)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)是平臺(tái)型材節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度、剛度、支撐力的計(jì)算及型鋼選型，并自動(dòng)生成說明書。剪式升降平臺(tái)計(jì)算公式復(fù)雜、計(jì)算量大，需要基于輸入的不同型號(hào)參數(shù)要求，自動(dòng)生成相應(yīng)的計(jì)算說明書。如果僅通過編程進(jìn)行計(jì)算并直接輸出結(jié)果，則不能直觀地看到計(jì)算過程，也不便于調(diào)整相關(guān)參數(shù)以優(yōu)化平臺(tái)設(shè)計(jì)[2]。

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)公式，按照預(yù)先設(shè)定的格式記錄這些數(shù)據(jù)和公式顯得尤為重要。Microsoft Word 是現(xiàn)代社會(huì)使用最廣泛的辦公軟件之一，可適用于各種文檔和報(bào)告制作。由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)算說明書的模板和樣式不經(jīng)常變換，變換量最大的是文檔公式與計(jì)算數(shù)據(jù)，在此情況下很容易產(chǎn)生人工錄入錯(cuò)誤，造成不必要的損失。因此，Word文檔自動(dòng)生成功能的開發(fā)具有重要的應(yīng)用價(jià)值[3-6]。

剪式升降平臺(tái)計(jì)算涉及大量公式和數(shù)據(jù)，本文以VB.NET語言為基礎(chǔ)，通過添加Microsoft.Office.Interop.Word（12.0.0.0）引用，對(duì)Word進(jìn)行二次開發(fā)，以實(shí)現(xiàn)不同參數(shù)下剪式升降平臺(tái)說明書大量公式和數(shù)據(jù)的自動(dòng)生成，從而實(shí)現(xiàn)完整計(jì)算說明書的生成。功能實(shí)現(xiàn)的前提是計(jì)算機(jī)已安裝Word應(yīng)用程序，并且在Visual Studio編譯環(huán)境下，添加了Microsoft Word 16.0 Object Library 引用。

1 Word中主要結(jié)構(gòu)成員

Microsoft Office是微軟公司開發(fā)的一套基于Windows操作系統(tǒng)的辦公軟件套裝[7]，其是一個(gè)開放平臺(tái)，允許用戶使用 VB.NET 語言進(jìn)行二次開發(fā)。本文升降平臺(tái)計(jì)算說明書自動(dòng)生成技術(shù)是Word基于COM的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)方法[7]。

Word 擁有一個(gè)十分龐大而復(fù)雜的對(duì)象模型，Microsoft Office Word 2016對(duì)象按層次順序排列，層次結(jié)構(gòu)頂端的 2個(gè)主類是 Application 和Document 類。Application對(duì)象提供整個(gè)應(yīng)用程序的包裝，每個(gè)Document對(duì)象表示單個(gè)Word文檔，這里只列舉幾個(gè)相關(guān)對(duì)象作簡(jiǎn)要介紹。對(duì)象結(jié)構(gòu)如圖1所示[8]。

（1）Application對(duì)象。在VisualStudio編譯器中編寫Word程序代碼時(shí)，只有先聲明一個(gè)Application對(duì)象，才能訪問Word中的其它相關(guān)對(duì)象和集合。

（2）Document對(duì)象。Document 對(duì)象是 Documents 集合的成員。Documents 集合中包含當(dāng)前在 Word 中打開的所有 Document 對(duì)象，即Word中能夠打開不同文檔，前者只是后者的一個(gè)單一對(duì)象。文檔對(duì)象建立在Application基礎(chǔ)上，首先聲明一個(gè)應(yīng)用程序，然后建立一個(gè)Document對(duì)象。當(dāng)在Word中操作一個(gè)文檔時(shí)，當(dāng)前操作的文檔則被稱為活躍文檔。

2 計(jì)算說明書模板編寫

首先利用Word2016的排版功能，錄入剪式升降平臺(tái)各支撐點(diǎn)、液壓缸推力的力學(xué)計(jì)算公式以及型鋼強(qiáng)度剛度校核公式。因?yàn)楸疚男枰缮灯脚_(tái)高度H（3 000-5 000）、寬度W（1 500-2 200）以及承載重量（1 000-5 000）不同參數(shù)情況下的計(jì)算說明書，以下所需的力學(xué)公式以及所求鉸點(diǎn)和液壓缸推力將隨所選參數(shù)的不同而改變。

2.1 支撐臂各鉸點(diǎn)力計(jì)算

輸入分布載荷q與鉸點(diǎn) A、B、G、H的平衡方程求解各鉸點(diǎn)力，本文只輸入了其中幾個(gè)求解鉸點(diǎn)力的公式，其它鉸點(diǎn)求解方法類似，這里不再贅述。

首先對(duì)KI桿和JM桿受力進(jìn)行分析，因?yàn)橐獙⒁簤旱牧ο葟腎點(diǎn)轉(zhuǎn)化到K點(diǎn)，從J點(diǎn)轉(zhuǎn)化到M點(diǎn)，再分析求解液壓的力。本文中只錄入求解KI點(diǎn)受力公式，桿JM、IJ和支撐臂DB、DH受力分析與KI類似。

2.3 強(qiáng)度剛度校核

剪式升降平臺(tái)說明書模板上已計(jì)算極限情況下型材的強(qiáng)度與剛度校核，根據(jù)條件滿足強(qiáng)度和剛度要求。

2.4 剪式升降平臺(tái)部分力學(xué)計(jì)算

平臺(tái)力學(xué)計(jì)算代碼包括計(jì)算承載平臺(tái)的均布載荷及力FG（承載平臺(tái)導(dǎo)軌滾輪端）、均布載荷及力FH（承載平臺(tái)吊耳固定端）、液壓缸與水平方向夾角、液壓缸受力、升降過程中不同位置時(shí)矩形鋼所受彎矩MFmax，并計(jì)算IJ距離最大值、IJ距離最小值、升降過程中I點(diǎn)的最大力即液壓最大壓力，以及各鉸點(diǎn)所能承受的最大力。本文只給出了其中主要鉸點(diǎn)力、液壓缸與水平方向夾角α，以及升降過程中I點(diǎn)的最大力，即液壓最大壓力的代碼，具體如下：

//計(jì)算承載平臺(tái)的均布載荷及力F_H（承載平臺(tái)吊耳固定端）

Public Function Compute_F_H（ByVal M As Single， ByVal L1 As Single， ByVal X As Single） As Single

q=M*9.8/L1

_FBFH=q*L1-（q*L1*L1）/（2*（L1-X））

Compute_F_H=q*L1-（q*L1*L1）/（2*（L1-X））

End Function

//計(jì)算液壓缸與水平方向夾角α

Public Function Compute_alpha（ByVal theta As Single） As Single

Dim L2，L3 As Single

_theta=theta*180/PI

L2=Int（L1/（Cos（3.5*PI/180）））

_L2=L2

L_DK=（5/22）*L2 '單位mm

L_BM=（138/2200）*L2 '單位mm

L3=200 '單位mm

L_IJx=（L2-L_BM-L_DK）*Cos（theta）-L3*（Cos（60*PI/180-theta）+Cos（35*PI/180+theta））

L_IJy=（L2-L_BM+L_DK）*Sin（theta）+L3*（Sin（60*PI/180-theta）+Sin（35*PI/180+theta））

Compute_alpha=Atan（L_IJy/L_IJx） '單位弧度rad

End Function

//升降過程中I點(diǎn)的最大力，即液壓最大壓力

Public Function Compute_F_Imax（ByVal M As Single， ByVal H1 As Single） As Single

Dim L1 As Single，L2 As Single

Dim X1 As Single，X_max As Single

Dim F_G As Single，F(xiàn)_H As Single，F(xiàn)_A As Single

Dim theta As Single，alpha As Single

Dim F_I As Single

Dim F_Imax As Single

L1=Int（H1/1.531）

L2=Int（L1/（Cos（3.5*PI/180）））

X_max=L1-Sqrt（L2*L2-H1*H1/4）

X1=0

While X1

F_H=Compute_F_H（M，L1，X1）

F_G=Compute_F_G（M，L1，X1）

F_A=F_G

theta=Acos（（L1-X1）/L2）

alpha=Compute_alpha（theta）

F_I=Compute_F_I（F_A，F(xiàn)_H，theta，alpha）

If F_Imax

F_Imax=F_I

End If

X1=X1+10

End While

F_Imax=F_Imax/2

Compute_F_Imax=F_Imax

End Function

3 實(shí)現(xiàn)方法

本文以剪式升降平臺(tái)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書自動(dòng)生成功能為例，簡(jiǎn)要介紹在Visual Studio 編譯環(huán)境下，利用VB.NET語言如何進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，以及如何調(diào)用說明書模板自動(dòng)生成說明書。該實(shí)例內(nèi)容是在給定升降平臺(tái)高度H（3 000-5 000）、寬度W（1 500-2 200）以及承載重量（1 000-5 000）參數(shù)不同情況下計(jì)算各鉸點(diǎn)力、液壓缸推力以及型材強(qiáng)度、剛度校核，然后自動(dòng)生成計(jì)算說明書。具體操作流程如圖4所示。

3.1 計(jì)算說明書生成流程

此部分代碼即為生成說明書之前的準(zhǔn)備工作，在設(shè)計(jì)升降平臺(tái)模型前有3種情況：①文檔不存在，而且尚未開始設(shè)計(jì)，無法進(jìn)行說明書生成；②文檔不存在，已經(jīng)開始設(shè)計(jì)，可直接生成新說明書；③說明書之前已建立，可直接打開已生成的計(jì)算說明書。以下為生成計(jì)算說明書流程的部分代碼：

Private Sub Button1_Click（ByVal sender As System.Object， ByVal e As System.EventArgs） Handles Button1.Click

num_changed=num_changed+1

address_road_old=Mid（address_old，1，15）

If Dir（address_road_old & "說明書匯總＼" & TextBox_design_id.Text & ".doc"）="" And num_changed=0 Then

MsgBox（"尚未開始設(shè)計(jì)，生成新說明書前請(qǐng)確認(rèn)是否已驅(qū)動(dòng)模型"）

ElseIf Dir（address_new & "說明書匯總＼" & TextBox_design_id.Text & ".doc"）="" And num_changed=1 Then

ins_book（）'-----調(diào)用說明書子過程

ElseIf num_changed2=222 Then

ins_book（）'-----調(diào)用說明書子過程

Else

Dim rrWordApp=CreateObject（"Word.Application"）

Dim rrWord As Object

rrWord=rrWordApp.Documents.Open（address_road_old & "說明書匯總＼" & TextBox_design_id.Text & ".doc"）

rrWordApp.Visible=True

End If

num_changed2=0

num_changed=0

End Sub

3.2 計(jì)算說明書自動(dòng)生成

以下為說明書自動(dòng)生成的主要代碼，中間一段省略的代碼與上一行相同，只是變量不同，所以不再贅述。首先定義一個(gè)Word應(yīng)用程序，聲明一個(gè)Word文檔，將Word模板賦給Word應(yīng)用程序。運(yùn)用Word API中的find.execute方法，查找計(jì)算說明書模板中各鉸點(diǎn)力、平臺(tái)支撐臂、液壓缸推力以及液壓缸與支撐臂夾角。當(dāng)用戶輸入不同參數(shù)，以下涉及的數(shù)據(jù)均會(huì)隨著參數(shù)改變而改變。部分代碼如下：

Sub ins_book（）

Dim WordApp=CreateObject（"Word.Application"）

'Dim Word=WordApp.Documents.Open（"E：＼剪式升降平臺(tái)參數(shù)化設(shè)計(jì)＼剪式升降平臺(tái)設(shè)計(jì)說明書.doc"）

Dim Word As Object

Word=WordApp.Documents.Open（address_road_old & "說明書模板＼" & "剪式升降平臺(tái)設(shè)計(jì)說明書.doc"）

WordApp.Visible=True

'Label32.Text=timer_date

Word.Content.Find.Execute（"[number]"，，，，，，，TextBox_design_id.Text，2） Word.Content.Find.Execute（"[xxxxxxxx]"，，，，，，，，，Label34.Text，2）

Word.Content.Find.Execute（"[L1]"，，，，，，，，，_L1，2）

………

Word.Content.Find.Execute（"[FD]"，，，，，，，，，_FD，2）

Word.SaveAs（address_road_old & "說明書匯總＼" & TextBox_design_id.Text & ".doc"）

WordApp.Documents.close（）

WordApp.Application.Quit（）

Beep（）

Dim ralert As DialogResult=MsgBox（"說明書已經(jīng)生成，是否打開說明書？"， vbYesNo + vbQuestion+vbDefaultButton2）

If ralert=DialogResult.Yes Then

Dim rWordApp=CreateObject（"Word.Application"）

Dim rWord As Object

rWord=rWordApp.Documents.Open（address_road_old & "說明書匯總＼" & TextBox_design_id.Text & ".doc"）

rWordApp.Visible=True

End If

End Sub

3 結(jié)語

升降平臺(tái)計(jì)算說明書是剪式升降平臺(tái)設(shè)計(jì)過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，涉及公式繁雜，計(jì)算量大。如果能采用上述方法直接生成計(jì)算結(jié)果，既方便快捷，又能避免錯(cuò)誤錄入數(shù)據(jù)，從而節(jié)省了人力[9]。利用VB.NET對(duì)Word進(jìn)行二次開發(fā)[10]，經(jīng)輸入?yún)?shù)后自動(dòng)生成計(jì)算說明書，計(jì)算了各鉸點(diǎn)力、上下滑動(dòng)支撐臂受力、上下固定支撐臂受力、液壓缸推力以及液壓缸與支撐臂夾角，還計(jì)算并校核了平臺(tái)支撐臂型材的強(qiáng)度、剛度和彎矩。最后根據(jù)計(jì)算的液壓缸推力與工作壓力選取液壓缸的內(nèi)徑和活塞直徑。根據(jù)計(jì)算結(jié)果和公式最終自動(dòng)生成了剪式升降平臺(tái)計(jì)算說明書。當(dāng)平臺(tái)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)完成，點(diǎn)擊初始界面上的“導(dǎo)出說明書”按鈕，即將剪式升降平臺(tái)設(shè)計(jì)說明書保存在Word中。該功能的實(shí)現(xiàn)為剪式升降平臺(tái)的快速設(shè)計(jì)以及設(shè)計(jì)參數(shù)管理提供了有效保障，而且對(duì)企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)及其計(jì)算說明書的自動(dòng)生成也有一定參考價(jià)值，可在企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)揮積極作用。

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