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如何二次開發(fā)AutoCAD

0 引言

VBA是一種自動(dòng)化語言，結(jié)合相應(yīng)的圖形軟件，它可以按照用戶的要求，自動(dòng)地生成一系列的動(dòng)作指令。微軟開發(fā)的圖形設(shè)計(jì)軟件AutoCAD，由于其具有豐富的方便、快捷的繪圖工具，使得該軟件在機(jī)械制造行業(yè)、建筑行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

本文以VBA為開發(fā)語言，依托AutoCAD強(qiáng)大的繪圖功能，設(shè)計(jì)并開發(fā)了數(shù)控仿真軟件。該軟件根據(jù)用戶編寫的數(shù)控程序，在自定義的毛坯中，通過刀具的移動(dòng)完成材料的切削，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)零件的加工。所有這些過程，均以三維圖形的方式進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，可以將數(shù)控程序加工的細(xì)節(jié)詳實(shí)、直觀地展現(xiàn)在用戶面前。利用該軟件可以極大地減小零件試切的損失，對(duì)于提高生產(chǎn)效率具有積極作用。

1 仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)實(shí)際零件加工的操作順序，數(shù)控加工仿真程序設(shè)置了零件定義、程序調(diào)用、刀具選擇等功能。系統(tǒng)的頂層功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

本仿真系統(tǒng)可通過兩個(gè)對(duì)話框定義毛坯的長L、寬W、高H、工作坐標(biāo)系X、 Y、 Z以及刀具的規(guī)格直徑Ф、對(duì)刀長度L用戶可通過一個(gè)文件對(duì)話窗體選擇數(shù)控程序PRO。具體的窗體界面如圖2所示。

2 算法規(guī)劃與完成

2.1 VBA引入銜接AutoCAD

選用面向目標(biāo)的程序規(guī)劃辦法, 運(yùn)用 Visual Basic 在AutoCAD2005上用VBA技能進(jìn)行二次開發(fā), 可以較好地完成體系程序參數(shù)化繪圖。

VBA是經(jīng)過AutoCAD ActiveX Automation接口來樹立和AutoCAD目標(biāo)間的聯(lián)絡(luò)。ActiveX是樹立在COM目標(biāo)模型之上的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，它答應(yīng)目標(biāo)之間經(jīng)過必定的接口相互通信。而AutoCAD ActiveX提供在AutoCAD外操控編程的機(jī)制，經(jīng)過運(yùn)用AutoCAD目標(biāo)，完成對(duì)AutoCAD的操控。

2.2 刀具切削實(shí)現(xiàn)

在數(shù)控機(jī)床完成零件加工過程中，主要涉及到兩種基本的加工路徑，它們分別是直線運(yùn)動(dòng)、圓弧運(yùn)動(dòng)。

對(duì)于直線加工模型，主要是定義加工的起點(diǎn)AA和終點(diǎn)B。移動(dòng)刀具的對(duì)刀點(diǎn)在AA和BB之間，我們利用均勻直線插補(bǔ)算法求得；刀具和毛坯重合部分，可以借助對(duì)毛坯執(zhí)行布爾運(yùn)算生成，以示零件被切削部分。模型如圖3所示。

圓弧加工模型，由于曲線的復(fù)雜性和G02、 G03圓弧插補(bǔ)加工方式選擇的需要，在確定加工特征信息時(shí)應(yīng)包括：起點(diǎn)SA、SB、 SC、終點(diǎn)EA、 EB、 EC、半徑R，順時(shí)針G02、逆時(shí)針G03。圓弧生成的變種可以由角度參與確定，對(duì)于加工整圓分為：順時(shí)針、逆時(shí)針兩種。

在整個(gè)加工模型的建立中，圓弧加工涵蓋了加工的各種基本情況，因此圓弧加工設(shè)計(jì)是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。圓弧加工模型如圖4所示。

下面是基于VBA開發(fā)的部分圓弧加工程序：

……

If G02G03 Like "G02" Then

p1(0)=sa: p1(1)=sb: p1(2)=sc

p2(0)=ea: p2(1)=eb: p2(2)=ec

Else

p1(0)=ea: p1(1)=eb: p1(2)=ec

p2(0)=sa: p2(1)=sb: p2(2)=sc

End If

radius=R

d=Math.Sqr((p2(0)-p1(0))*(p2(0)-p1(0))+

(p2(1)-p1(1))*(p2(1)-p1(1)))

d1=Math.Sqr(radius*radius-(d/2)*(d/2))

angle1=Math.Atn(d1/(d/2))

angle3=3.141592-(angle1+angle1)

If (p2(0)=p1(0)) Then

If radius>0 Then

If ((p2(1)-p1(1))>0) Then

centerPoint(0)=p1(0)+Math.Abs(radius)*

Math.COS(3.1415926/ 2-angle1)

Else

centerPoint(0)=p1(0)-Math.Abs(radius)*

Math.COS(3.1415926/2-angle1)

End If

Else

If ((p2(1)-p1(1))>0) Then

centerPoint(0)=(p1(0)-Math.Abs(radius)*

Math.COS(3.1415926/2-angle1))

Else

centerPoint(0)=(p1(0)+Math.Abs(radius)*

Math.COS(3.1415926/ 2-angle1))

End If

End If

centerPoint(1)=p1(1)+(p2(1)-p1(1))/2

If radius>0 Then

If ((p2(1)-p1(1))>0) Then

startAngleInDegree=angle1+3.1415926/2

endAngleInDegree=angle1+3.1415926/2+angle3

Else

startAngleInDegree=-angle3/2

endAngleInDegree=angle3/2

End If

……

2.3 實(shí)體加工模型

AutoCAD具有很強(qiáng)的圖形繪制能力，利用該軟件的三維圖形繪制命令可以輕松繪制逼真的實(shí)體模型。

本系統(tǒng)利用自定義的加工函數(shù)完成實(shí)體模型的加工，用戶只要給定加工所必須的信息，就可以實(shí)現(xiàn)零件的自動(dòng)加工。自定義函數(shù)的原型如下：

arcsolidtrace s(0), s(1), s(2), e1(0), e1(1), e1(2), radius, R,

H, boxObj, cylinderobj, G02G03

函數(shù)名稱為arcsolidtrace，圓弧的起點(diǎn)的三維坐標(biāo)值為s(0), s(1), s(2)，圓弧終點(diǎn)三維坐標(biāo)值為e1(0), e1(1), e1(2)，圓弧半徑為radius，刀具半徑為R,對(duì)刀長度為H,零件毛坯實(shí)體為boxObj，刀具實(shí)體為cylinderobj，加工方向?yàn)?/span>G02G03。

程序依照數(shù)控圓弧加工規(guī)律和給定的參數(shù)值，判斷加工路徑并完成零件毛坯的布爾運(yùn)算。部分程序代碼如下：

……

d=Math.Sqr((p2(0)-p1(0))*(p2(0)-p1(0))+(p2(1)-p1(1))*

(p2(1)-p1(1)))

If d<>0 Then

d1=Math.Sqr(radius*radius-(d/2)*(d/2))

angle1=Math.Atn(d1/(d/2))

angle3=3.141592-(angle1+angle1)

If (p2(0)=p1(0)) Then

If radius>0 Then

If ((p2(1)-p1(1))>0) Then

m(0)=p1(0)+Math.Abs(radius)*Math.COS(3.1415926/

2-angle1)

Else

m(0)=p1(0)-Math.Abs(radius)*Math.COS(3.1415926/

2-angle1)

End If

Else

If ((p2(1)-p1(1))>0) Then

m(0)=(p1(0)-Math.Abs(radius)*Math.COS(3.1415926/

2-angle1))

Else

m(0)=(p1(0)+Math.Abs(radius)*Math.COS(3.1415926/

2-angle1))

End If

End If

m(1)=p1(1)+(p2(1)-p1(1))/2

If radius>0 Then

If ((p2(1)-p1(1))>0) Then

startAngleInDegree=angle1+3.1415926/2

endAngleInDegree=angle1+3.1415926/2+angle3

Else

startAngleInDegree=-angle3/2

endAngleInDegree=angle3/2

End If

……

3 應(yīng)用實(shí)例

應(yīng)用本系統(tǒng)，用戶只需要選擇毛坯類型，定義毛坯尺寸，定義刀具規(guī)格，輸入編寫好的數(shù)控程序，即可驗(yàn)證數(shù)控程序的正確性。

例如，用戶定義一個(gè)矩形毛坯，和一個(gè)半徑為10個(gè)單位的外形銑刀，加工一個(gè)五角星的案例，其加工完成后的效果如圖6所示。

4 結(jié)束語

利用VBA對(duì)AutoCAD的二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)控程序加工的三維仿真。仿真系統(tǒng)不但利用了VBA的數(shù)學(xué)計(jì)算功能，更發(fā)揮了CAD的三維圖形功能，使得數(shù)控仿真達(dá)到了逼真、直觀的效果，提高了數(shù)控加工程序驗(yàn)證效率和準(zhǔn)確率。

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