陳航偉

浙江易立工具有限公司 浙江金華 321000

1 序言

復(fù)雜刀具的設(shè)計(jì)程序通常都使用VB和AutoCAD ActiveX對AutoCAD進(jìn)行二次開發(fā)，完成計(jì)算和CAD自動出圖程序的編寫，但是開發(fā)速度較慢，同時(shí)對開發(fā)人員的能力要求較高[1]?，F(xiàn)介紹基于Excel和AutoCAD平臺的復(fù)雜刀具設(shè)計(jì)方法，無需編程語言和AutoCAD二次開發(fā)，使用簡單的塊生成技巧和模塊化制作，生成能自動填寫數(shù)據(jù)的CAD啞圖。采用復(fù)制、粘貼方式快速實(shí)現(xiàn)Excel計(jì)算數(shù)據(jù)和CAD設(shè)計(jì)圖樣無縫連接，免填寫，實(shí)現(xiàn)CAD自動出圖。實(shí)現(xiàn)刀具設(shè)計(jì)程序編寫簡易、快捷且大眾化，并可匯合組成一個(gè)刀具設(shè)計(jì)系統(tǒng)[2，3]。

對于無需計(jì)算的國家標(biāo)準(zhǔn)刀具和生產(chǎn)圖冊中的刀具，只要建立數(shù)據(jù)庫，制作對應(yīng)的CAD啞圖，在計(jì)算表上輸入規(guī)格就可直接生成生產(chǎn)用圖。

2 CAD啞圖制作

2.1 總體設(shè)計(jì)思路

刀具圖樣構(gòu)成簡單圖形無國家標(biāo)準(zhǔn)畫法，除必須按比例繪制的投影圖外，圖形都釆用無比例的方式來繪制。但要求圖形規(guī)范、細(xì)節(jié)表示清晰且排列整齊美觀。同時(shí)圖層需分明，表面粗糙度、幾何公差、刀具尺寸公差必須符合國家標(biāo)準(zhǔn)。因此制作CAD啞圖的圖面質(zhì)量是設(shè)計(jì)程序的關(guān)鍵。為實(shí)現(xiàn)批量制作CAD啞圖，應(yīng)先建立含有塊屬性的“視圖單元塊”和含有塊屬性的“標(biāo)志符號塊”。

2.2 含有塊屬性的“視圖單元塊”制作

為快速制作CAD啞圖，應(yīng)將常用刀具視圖分解，做成“視圖單元塊”，“視圖單元塊”中包括刀具視圖和有塊屬性標(biāo)志的符號、幾何公差及表面粗糙度等。典型的刀具“視圖單元塊”如圖1所示，簡稱單元塊，單元塊內(nèi)含標(biāo)志符號塊，分解時(shí)會顯示標(biāo)志符號名稱。

圖1 典型的刀具“視圖單元塊”

做“視圖單元塊”時(shí)，線條、文字必須嚴(yán)格按照規(guī)定圖層進(jìn)行繪制和標(biāo)注，“視圖單元塊”制作完成后，先按刀具品種分類，例如滾刀、拉刀及銑刀等，然后進(jìn)入“視圖單元塊”庫供調(diào)用。

2.3 建立有塊屬性的“標(biāo)志符號塊”庫

“標(biāo)志符號塊”是以圖樣上各種標(biāo)志尺寸及文字的名稱（如工件各種內(nèi)外徑、長度、角度、法向齒距、內(nèi)孔、公差、產(chǎn)品規(guī)格及圖樣名稱等）做成的有屬性的塊。

建立塊屬性時(shí)打開AutoCAD塊屬性中“屬性定義”對話框（見圖2），在標(biāo)記、提示及默認(rèn)3個(gè)對話框內(nèi)，填寫需要建立標(biāo)志符號的“標(biāo)志尺寸”或“文字”的名稱（標(biāo)記、提示和默認(rèn)3處輸入內(nèi)容相同），隨后選擇對正、文字樣式和文字高度等, 按下確定按鈕，完成“標(biāo)志符號塊”屬性的建立。

圖2 “屬性定義”對話框

“標(biāo)志符號塊”和插入方法如圖3所示，當(dāng)標(biāo)志處有角度時(shí)“標(biāo)志符號塊”可旋轉(zhuǎn)。

圖3 “標(biāo)志符號塊”和插入方法

隨后將“標(biāo)志符號塊”分類入庫，有屬性的“標(biāo)志符號塊”可供制作“視圖單元塊”時(shí)調(diào)用。

2.4 CAD啞圖模塊化制作步驟

以齒輪滾刀為例介紹具體的制作步驟。打開AutoCAD，調(diào)入自定義的工廠標(biāo)準(zhǔn)圖框塊，圖樣比例1∶1。然后從“視圖單元塊”庫中分別提取齒輪滾刀刀體單元塊、軸向齒形單元塊、技術(shù)條件單元塊、工件和滾刀數(shù)據(jù)塊（本例無）等，將單元塊整齊排列，插入工廠標(biāo)準(zhǔn)圖框塊內(nèi)，用分解命令分解全部單元塊（分解圖見圖4a），檢查圖樣并完善補(bǔ)充欠缺部分。

確定無誤后點(diǎn)擊AutoCAD的塊創(chuàng)建命令，對圖樣進(jìn)行塊定義，將該圖樣的名稱輸入名稱對話框內(nèi)，按塊定義步驟將上述分解后的單元塊合成一個(gè)新塊，這個(gè)塊就是能自動填寫刀具尺寸、標(biāo)志符號和文字的CAD啞圖（見圖4b），雙擊CAD啞圖會出現(xiàn)“數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換編輯器”，隨后分類進(jìn)庫備用。

圖4 CAD啞圖制作過程

綜上所述，有了“視圖單元塊”庫就可以非常方便快捷地組合各種形式的CAD刀具啞圖，而且在完成的CAD啞圖上適當(dāng)變換視圖就可做成系列圖樣。例如修緣齒輪滾刀只要更換軸向齒形單元塊即可變成Ⅰ型、Ⅱ型和全圓弧型凸角齒形3種圖樣，而且通過凸角形式可編寫一個(gè)共用的Excel修緣齒輪滾刀設(shè)計(jì)程序。輸入CAD啞圖中數(shù)據(jù)文字的標(biāo)志數(shù)量不限。

3 Excel設(shè)計(jì)程序的編寫和使用

3.1 程序編寫

以標(biāo)準(zhǔn)滾刀設(shè)計(jì)為例，標(biāo)準(zhǔn)滾刀設(shè)計(jì)程序界面（見圖5）由隱藏列（由公式列、數(shù)據(jù)列、計(jì)算過程及部分計(jì)算結(jié)果等組成，相當(dāng)于設(shè)計(jì)程序后臺不需顯示）、計(jì)算數(shù)據(jù)輸出列、計(jì)算數(shù)據(jù)輸入框、設(shè)計(jì)資料框及標(biāo)題欄填寫數(shù)據(jù)框等組成，組成的列框數(shù)不限。

圖5 標(biāo)準(zhǔn)滾刀設(shè)計(jì)程序界面

在本例標(biāo)準(zhǔn)齒輪滾刀設(shè)計(jì)程序的Excel程序界面中，C、D、F及G等列已隱藏，返回、幫助等超鏈接按鈕在A、B列上端，點(diǎn)擊可快速到達(dá)指定部位。工件數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果都匯總在E列，E列上的數(shù)據(jù)和名稱排序必須和雙擊CAD啞圖后產(chǎn)生的“數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換編輯器”上數(shù)據(jù)名稱、排序一一對應(yīng)，否則計(jì)算結(jié)果和數(shù)據(jù)名稱會發(fā)生錯位，無法在圖樣中正確顯示。

輸入數(shù)據(jù)的單元格應(yīng)填充顏色以示區(qū)別，輸入數(shù)據(jù)的單元格可插入批注，提示數(shù)據(jù)輸入要求，以方便使用。輸入工件規(guī)格、形式、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及刀體尺寸時(shí)，可在Excel中用數(shù)據(jù)命令中的數(shù)據(jù)有效性“序列” 選項(xiàng)卡格式做成下拉菜單形式 (見圖6）進(jìn)行選擇。刀具計(jì)算公式可直接建立在單元格中，也可建立在待隱藏的輔助計(jì)算單元格中。隨后對工作表進(jìn)行加密，加密時(shí)先確定單元格允許編輯區(qū)域（指可輸入數(shù)據(jù)的單元格的區(qū)域），并根據(jù)需要對現(xiàn)有公式的單元格進(jìn)行是否隱藏和鎖定的操作。

圖6 下拉菜單形式

程序中可外掛VB程序（包絡(luò)生成滾刀齒形、切削模擬等小程序）、刀具國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)設(shè)計(jì)書籍等電子文檔資料，這些都可用超鏈接方式鏈接，方便查詢計(jì)算。

3.2 計(jì)算程序的使用

以標(biāo)準(zhǔn)齒輪滾刀為例，首先在圖5中，將工件數(shù)據(jù)輸入有顏色的單元格，有“▼”符號的單元格可下拉選擇，例如產(chǎn)品規(guī)格、技術(shù)條件及滾刀刀體尺寸等。

如需修整更改刀具相關(guān)計(jì)算數(shù)據(jù)，如鏟背量、槽底半徑、齒槽角或者臺肩直徑等，可下拉相應(yīng)選項(xiàng)后自定義輸入，輸入全部數(shù)據(jù)后回車就完成刀具設(shè)計(jì)和計(jì)算，計(jì)算數(shù)據(jù)全部進(jìn)入E列。

點(diǎn)擊E列整列復(fù)制計(jì)算數(shù)據(jù)，隨后點(diǎn)擊“■”打開齒輪滾刀CAD圖樣的單元格，即可打開指定的CAD圖樣；也可選擇點(diǎn)擊“■”打開齒輪滾刀Excel圖樣，此時(shí)打開的Excel圖樣，無需AutoCAD平臺和計(jì)算數(shù)據(jù)復(fù)制、粘貼步驟，直接可以打印，圖面質(zhì)量可以和CAD圖樣媲美。

CAD圖樣打開后，雙擊生成的CAD啞圖即可出現(xiàn)有名稱的空白“數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換編輯器”（見表1），將復(fù)制的E列數(shù)據(jù)，根椐提示粘貼在“數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換編輯器”的空白表格中，按確定鍵后Excel的計(jì)算數(shù)據(jù)就全部進(jìn)入CAD啞圖上的指定位置，這就完成了刀具圖樣的設(shè)計(jì)工作（見圖7），檢查無誤后即可打印，CAD啞圖上的數(shù)據(jù)都可以通過“數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換編輯器”進(jìn)行更改。

表1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換編輯器

（續(xù)）

圖7 完成的CAD圖樣

4 結(jié)束語

本文介紹的是一種大眾化的刀具設(shè)計(jì)方法，能實(shí)現(xiàn)刀具設(shè)計(jì)和CAD自動出圖的完美結(jié)合。具有編寫要求低、簡單實(shí)用、計(jì)算出圖迅速及通用性強(qiáng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)程序已應(yīng)用十多年，并獲得相關(guān)工廠的認(rèn)可，因此可作為一種補(bǔ)充的刀具設(shè)計(jì)方法使用。