AutoCAD機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件的研究

介紹了在標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)化設(shè)計(jì)中，以AutoCAD為平臺(tái)，對ADS_ARX繪圖程序的模塊化處理、AutoCAD下的界面設(shè)計(jì)以及用Visual C++實(shí)現(xiàn)對標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)資料庫和方法庫的參數(shù)化查詢，為AutoCAD下的二次開發(fā)提供了一種全新的方法。

引言

　?CAD技術(shù)在機(jī)械工業(yè)中的一個(gè)重要應(yīng)用就是參數(shù)化設(shè)計(jì)，即對一些具有相似結(jié)構(gòu)但尺寸經(jīng)常改動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)零件， 采用參數(shù)化設(shè)計(jì)的方法建立圖形庫，調(diào)出一組參數(shù)就能生成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件圖形。 本系統(tǒng)中包含一個(gè)常用機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)資料庫，使設(shè)計(jì)人員不必翻閱設(shè)計(jì)手冊就可以在計(jì)算機(jī)上查到所需的信息， 除此之外本系統(tǒng)還提供了機(jī)械常用各種設(shè)計(jì)計(jì)算方法(包括校核和優(yōu)化)， 并將零件的設(shè)計(jì)計(jì)算和輔助繪圖集成于統(tǒng)一的環(huán)境中，從而真正實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)與繪圖一體化，明顯提高了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效率。

　　1　標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的建模

　?參數(shù)化CAD所面對的產(chǎn)品絕大多數(shù)為定型產(chǎn)品，這些產(chǎn)品的系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化程度高。機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)件具有上述特點(diǎn)， 所以本系統(tǒng)建模根據(jù)參數(shù)化的建模思想來進(jìn)行。系統(tǒng)的基本思路為：首先由用戶選擇所要設(shè)計(jì)的零件類型，然后選擇設(shè)計(jì)行為(如對于圓柱齒輪設(shè)計(jì)有結(jié)構(gòu)、校核或優(yōu)化設(shè)計(jì))， 并由用戶輸入原始設(shè)計(jì)參數(shù)，這時(shí)零部件CAD子系統(tǒng)根據(jù)控制子系統(tǒng)傳輸過來的原始設(shè)計(jì)參數(shù)和所選設(shè)計(jì)行為進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)活動(dòng)， 最后由參數(shù)化繪圖子系統(tǒng)接收設(shè)計(jì)結(jié)果， 在本系統(tǒng)中繪出相應(yīng)的零件工作圖，機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件的邏輯框圖見圖1。

　　2　軟件設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)

　　2.1繪圖公用模塊的建立

　?基于程序設(shè)計(jì)模塊化思想，為標(biāo)準(zhǔn)件繪圖程序作了一個(gè)公用模塊Common.arx，該模塊對標(biāo)準(zhǔn)件圖形環(huán)境做了統(tǒng)一規(guī)定，并對一些相同功能的程序模塊(如參數(shù)輸入、圖形旋轉(zhuǎn)等)進(jìn)行了統(tǒng)一編制。另外對某類標(biāo)準(zhǔn)件來說，不同標(biāo)準(zhǔn)號(hào)對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)件結(jié)構(gòu)基本是相同的，只是局部結(jié)構(gòu)的改變， 因此對這些具有相同圖形的部分也進(jìn)行了模塊化處理。這樣既節(jié)省內(nèi)存又使程序代碼易于管理。以下對Common.arx中的初始化實(shí)體模式與作圖環(huán)境子模塊進(jìn)行說明。

圖1 機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軟件的邏輯框圖

　　公用模塊在AutoCAD下建立了三個(gè)層stand1(線型continuous,顏色white)，stand2(線型center，顏色red)， stand3(線型hidden,顏色white)分別放置標(biāo)準(zhǔn)件圖形的粗細(xì)實(shí)線、中心線和虛線。另外在標(biāo)準(zhǔn)件插入圖形以前，調(diào)用公用模塊中的init()初始化作圖環(huán)境，完成后再調(diào)用rest()恢復(fù)以前的作圖環(huán)境。以下是init()程序的代碼：

　　init(){structresbufrBc,rBb,rBu;
　　ads_getvar(″BLIPMODE″,&rBb);
　　ads_getvar(″CMDECHO″,&rBc);
　　rBu.restype=PTSHORT;rBu?resval=0;
　　ads_setvar(″CMDECHO″,&rBu);
　　ads_setvar(″BLIPMODE″,&rBu);
　　ads_command(RTSTR,″linetype″,RTSTR,″s″,
　　RTSTR,″bylayer″,RTSTR,″″,RTNONE);
　　ads_command(RTSTR,″color″,RTSTR,″bylayer″,RTNONE);}

　　本系統(tǒng)的參數(shù)化繪圖子系統(tǒng)程序框架采用的是ARX的基本結(jié)構(gòu)及消息機(jī)制，而機(jī)械零件的參數(shù)化繪圖部分采用ADS庫函數(shù) (如實(shí)體數(shù)據(jù)庫函數(shù)、選擇集操作函數(shù)和選擇集構(gòu)造函數(shù)等)來完成。以下介紹ARX的基本結(jié)構(gòu)及消息機(jī)制：

　　AcRx::AppRetCode
　　AcrxEntryPoint(AcRx::AppMsgCodemsg,void*ptr)
　　{if(ptr!=NULL){switch(msg){
　　caseAcRx::kInitAppMsg://加載應(yīng)用程序
　　acrxDynamicLinker?〉Un1ockApplication(ptr)
　　break;
　　caseAcRx::kLoadDwgMsg;//登記ads_defun()定義的函數(shù)
　　funcload();
　　break;
　　caseAcRx::kInvkSubrMsg://執(zhí)行ads_defun()定義的函數(shù)
　　dofun();
　　break;
　　caseAcRX::kUnloadDwgMsg://撤消應(yīng)用程序所做的初始化工作
　　funcUnload();
　　ads_printf(″Unloading＼n″);
　　break;
　　caseAcRx::kUnloadAppMsg://徹底清除所有的系統(tǒng)資源
　　default:
　　break;
　　returnAcRx::kRetOK;}(4)

2．2軟件在AutoCAD下的界面設(shè)計(jì)

　?本系統(tǒng)菜單采用AutoCADR14新的菜單制定技術(shù)制作而成， 對AutoCADR14的菜單文件ACAD．MNU進(jìn)行了修改，在下拉菜單draw下加入一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)件，其下一級子菜單是標(biāo)準(zhǔn)件種類，當(dāng)你選擇某類零件時(shí)會(huì)動(dòng)態(tài)加入有關(guān)這類零件的設(shè)計(jì)計(jì)算菜單。舉例如下：
　　*　*　*POP7
　　*　*　draw
　　ID_MnDraw［&Draw chen］
　　……
　　ID_StandardComponent［－〉標(biāo)準(zhǔn)件］
　　ID_gear［齒輪p(menucmd″p7=+wuhansheji?pop1″］
　　其中，p7為菜單節(jié)draw的節(jié)號(hào)即POP7，chilunsheji?pop1表明所要加入的菜單節(jié)組名為chilunsheji，菜單節(jié)號(hào)為pop1。然后由設(shè)計(jì)菜單調(diào)用零部件子系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和參數(shù)化繪圖。

　　3　軟件的數(shù)據(jù)查詢

　?Visual C++的MFC數(shù)據(jù)庫類提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)訪問功能，并且可以采取中文界面，所以本系統(tǒng)采用了MFC數(shù)據(jù)庫類中的兩種：
　　CDatabase類：
　　　　CDatabase類用來封裝應(yīng)用程序?qū)σ粋�(gè)數(shù)據(jù)庫連接的處理，具體做法如下：
　　　?Cdatabase　*　pDb;　pDb=newCdatabase;
　　　　pDb－〉OpenEx(″DSN=db1″)這樣便建立了與名為db1的數(shù)據(jù)庫的連接，本系統(tǒng)采用十分流行的Access作數(shù)據(jù)庫平臺(tái)存放設(shè)計(jì)系統(tǒng)中所需的大量數(shù)據(jù)。
　　CRecordset類：
　　　?這個(gè)類用來封裝對數(shù)據(jù)庫的查詢，如加入、修改、刪除等操作，設(shè)計(jì)資料庫的訪問(只簡單介紹如何實(shí)現(xiàn)參數(shù)化查詢)。

　?假設(shè)CmyRecordset為記錄集類Crecordset的派生類， 在CmyRecordset類的聲明中加入m?_ffl(查詢參數(shù))，在CmyRecordset?cpp文件AFX?_Field?_Init后初始化m?_ffl及m?_nparams(查詢參數(shù)的個(gè)數(shù))以下為具體查詢的實(shí)現(xiàn)：
　　Bool　bRc:CmyRecordset　*　p=new　CmyRecordset;
　　　　p－〉m?_strFilter=″直徑=?″;p－〉m_ffl=mm(此處mm具有具體值)；
　　bRc=P?〉Open(Crecordset::snapshot,NULL,Crecordset::readOnly);
　　if(bRc)
　　　　TRACE(″openedsuccessful!＼n″);
　　Else
　　　　TRACE(″openedfailed＼n″);
　　然后由CmyRecordset類的成員變量即可得所需的數(shù)據(jù)。

　　4　公式庫的建立

　?本系統(tǒng)中要用到很多計(jì)算公式，進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合和強(qiáng)度校核以及優(yōu)化設(shè)計(jì)， 因此建立了一個(gè)動(dòng)態(tài)連接庫(DLL)，將相關(guān)的計(jì)算公式作為成員函數(shù)集總在各自的零件類中，在Visual　C++中創(chuàng)建擴(kuò)展MFC　DLL，這樣在設(shè)計(jì)計(jì)算中就可以動(dòng)態(tài)加載所需公式。舉例如下：
　　class　AFX_EXT_CLASS　chilun
　　　　{public:
　　　　　……
　　　　　doubletouchlimcan(CStringmatlx,doubleht,doubleu)
　　　　　……
　　　　　}
　　　doublechilun::touchlimcan(CStringmatlx,doubleht,doubleu)
　　　　{if(matlx==″調(diào)質(zhì)合金″)
　　　　　　return　0．81081*ht+518．64865+u*7;
　　　　elseif(matlx==″碳素鋼″)
　　　　　　return　0．93750*ht+298．125+u*140;
　　　　　　……
　　　　　　else
　　　　　　return　0;}

　　以上代碼中AFX＿EXT＿CLASS表示chilun類可以被其它應(yīng)用程序引用，函數(shù)touchlimcan()是用來進(jìn)行齒輪接觸疲勞極限計(jì)算的。

　　5 標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能及應(yīng)用情況

　?本軟件可以完成各種標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計(jì)、繪制，每類標(biāo)準(zhǔn)件都是根據(jù)最新的《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)制定。在應(yīng)用上，它可以用于實(shí)際的機(jī)械設(shè)計(jì)輔助繪圖，大大提高了工程人員的工作效率。