張 磊

(淮北職業(yè)技術學院機電工程系，安徽 淮北 235000)

減速器作為機械行業(yè)的主要裝備，結構較復雜，使用范圍廣，設計中重要的一個環(huán)節(jié)就是使用AutoCAD軟件進行圖紙的開發(fā)。AutoCAD軟件通用性很高，能夠滿足機械、建筑等眾多領域繪圖的需要，但是針對某些特定產(chǎn)品設計效率就顯得有些偏低。在零件設計中，如果零件尺寸發(fā)生了變化或設計提出了新的要求，就必須重新繪制相對應的零件圖形，在零件的相似性設計上耗費了大量的精力。AutoLISP語言是AutoCAD系統(tǒng)提供給用戶的開發(fā)工具，利用AutoLISP語言可直接實現(xiàn)增加和修改AutoCAD命令，擴大圖形的編輯功能[1]，直接訪問和處理AutoCAD的圖形數(shù)據(jù)庫，開發(fā)CAD的應用軟件系統(tǒng)。為了更高效的設計減速器產(chǎn)品，運用AutoLISP語言作為開發(fā)工具，針對減速器的結構特點，開發(fā)出一套適合減速器設計的繪圖程序，使減速器的設計過程實現(xiàn)模塊化。

1 齒輪減速器的圖紙設計流程

根據(jù)產(chǎn)品的設計任務書，設計總體布置及總裝配圖，確定各部件之間的裝配關系；接著對部件總裝配圖進行設計，確定各零件間的裝配關系和要求；最后完成對裝配圖的序號標注、明細表繪制、技術要求編寫等其他工作，至此完成減速器裝配圖的設計工作[2]，裝配圖設計流程如圖1所示。

圖1 減速器裝配圖設計流程

為解決減速器設計中的問題，提高繪圖效率，設計中根據(jù)減速器繪圖的行業(yè)標準和特點，并遵循減速器的設計流程及圖紙設計流程，用AutoLISP二次開發(fā)技術開發(fā)了一系列的應用程序。首先，按照減速器設計的需要，對設計中的每一個步驟分塊設計相應的程序。主要包括常用標準件的設計、減速器的典型結構、表面粗糙度、尺寸公差及形位公差的注寫、減速器裝配圖的繪制、圖紙的批量編輯和輸出等，針對上述任務開發(fā)相應的程序模塊；然后，將開發(fā)出的程序模塊用Load函數(shù)裝載入AutoCAD；最后，繪制過程中，需要使用某個相對應的程序，直接調(diào)用相對應的程序模塊，按提示操作即可完成相應的圖形繪制工作。

2 程序開發(fā)中的關鍵技術實現(xiàn)

2.1 標準件參數(shù)化的設計

減速器的開發(fā)設計過程中，標準件的設計繪制是重要的一個環(huán)節(jié)，這些標準件是機器中的重要組成部分，使用量也很大，如螺紋連接件、鍵、銷、軸承等。這些標準件的結構和尺寸已經(jīng)全部標準化，國家制圖標準也規(guī)定了這些零件的圖樣表達方法。我們將標準尺寸和標準圖示方法結合起來，建立動態(tài)的標準件圖庫，對數(shù)據(jù)和圖形實行統(tǒng)一的管理。為了提高速度，節(jié)約內(nèi)存，圖形庫的基本結構層次為：結構圖形→零件圖→部件裝配圖→設備總裝圖。其中，零件圖的圖形庫是最關鍵的。建立圖形庫時，首先要分析每類圖形的特點，抽取結構參數(shù)，建立參數(shù)方程，將圖形的幾何形狀轉化為數(shù)學描述，并將參數(shù)方程同標準尺寸數(shù)值聯(lián)系起來，確定圖形上各個輪廓特征點的系數(shù)矩陣，再把這些系數(shù)矩陣存放于圖形數(shù)據(jù)中。在實際使用中，結合高級語言把圖形轉化為數(shù)據(jù)，以便根據(jù)需要轉化為實用的圖形。

參數(shù)化繪圖編寫程序過程如下：首先提出圖形結構參數(shù)，分析圖形的拓撲關系及變化過程；然后構建參數(shù)化模型[3]，把圖形結構參數(shù)與幾何參數(shù)之間的關系建立起來，用AutoLISP編寫圖形程序并進行程序的調(diào)試；最后運行程序，檢驗生成的圖形效果，如果不滿意，則重復上述步驟；如果滿意，則結束程序編寫，標準件的參數(shù)化繪圖流程如圖2所示。

圖2 標準件的參數(shù)化繪圖流程圖

以開發(fā)軸承標準件庫為例：對于各種類型的軸承，當軸承型號與規(guī)格確定后，就要編輯和它對應的參數(shù)表，包含有軸承內(nèi)徑d、外徑D、裝配寬度T、內(nèi)圈寬度B、外圈寬度C等。把不同型號，不同規(guī)格的軸承參數(shù)值從《機械設計手冊》中查出來，然后以LISP表的形式建立起來，存儲在AutoLISP程序內(nèi)部。然后設計出用戶交互界面，此項工作在設計標準件的開發(fā)過程中起連接中樞的作用，它將我們建立的參數(shù)表與繪圖模塊連接在一起并傳遞信息，同時用戶在使用的過程中對數(shù)據(jù)庫的應用，設計參數(shù)的輸入也需要通過用戶交互界面來完成，該程序應使人機對話界面使用方便。為此，我們在界面上設計以下功能區(qū)：軸承類型選擇區(qū)、型號類型選擇區(qū)、基本尺寸選擇區(qū)、繪圖功能選擇區(qū)。這些功能設計應直觀，易于操作，軸承繪圖程序流程如圖3所示。

圖3 軸承繪圖程序流程圖

最后，編寫出程序代碼，加載程序后自動運行彈出對話框，用戶輸入標準件參數(shù)即可自動繪制出對應圖形，實現(xiàn)參數(shù)化設計。

2.2 技術參數(shù)的自動標注

減速器圖紙設計中另一項重要的內(nèi)容就是各種技術參數(shù)的標注，包括表面粗糙度、尺寸公差、形位公差等[4]。這些參數(shù)使用Autocad自帶的繪圖及命令標注較為繁瑣，采用參數(shù)化標注系統(tǒng)，可實現(xiàn)圖紙標注功能的參數(shù)自動標注。程序開發(fā)中采用樹狀分層機構，如圖4所示。

根據(jù)參數(shù)化標注要求，設計對話框程序，利用DCL設計出選擇對話框，編制程序及驅動，采用彈出對話框方式進行自動標注，使技術參數(shù)的標注實現(xiàn)自動化。

2.3 裝配圖的設計與實現(xiàn)

裝配圖是由多個零件組合裝配而成，在繪制中需要對零部件進行序號的標注，以表明各零部件之間的裝配關系，同時按照標注的序號，對應繪制并編輯明細表。AutoCAD沒有直接提供繪制裝配圖序號的命令，編制序號過程需要多次重復性編輯，降低工程圖的繪制效率[5]；由于序號的標寫錯誤或遺漏，對編制的明細表需要修改編輯時，也會較繁瑣。為此，開發(fā)出相應模塊。

1)零部件序號標注。裝配圖中零件序號由點、指引線、橫線和序號數(shù)字組成。線條用細實線繪制，指引線不可相交，序號數(shù)字比裝配圖尺寸數(shù)字大一號。AutoCAD本身帶有“引線”等標注命令，但難以達到令人滿意的效果，因此，采用AutoLISP語言編寫標序號程序“xhbz.lsp”，可以解決上述問題，并且修改與刪除也很方便，大大提高了工作效率[6]。

2) 明細表的生成方法。裝配圖明細欄用于表示零件的序號、名稱、材料、數(shù)量、標準等信息，自下向上進行標寫。首先用直線或表格命令繪制出表格框架，然后在表格內(nèi)分別填寫明細內(nèi)容。在實際應用中有時還需要將明細表內(nèi)容單獨導出，作為庫管資料存檔[7]。如果將明細表內(nèi)容用我們熟悉的EXCEL軟件建立表格編輯，將BOM表格導入到AutoCAD軟件中，既可以節(jié)省設計時間，還省去了后續(xù)明細表的導出工作。

首先，用EXCEL軟件對照設計要求制作出BOM表格，內(nèi)容要求和明細欄完全一致；然后將表格編輯的內(nèi)容全部選中復制，最后，在AutoCAD軟件中選中“編輯”工具欄下拉菜單中選擇“選擇性”粘貼，在彈出的對話框中對粘貼方式選擇為“AutoCAD單元”，點擊確定后表格就可以在AutoCAD軟件中顯示出來了。明細表的內(nèi)容如果需要修改，還可以通過雙擊鼠標左鍵的方式實現(xiàn)，簡單易于實現(xiàn)。如果采用的是WPS表格進行編輯，粘貼后會以圖片格式顯示，無法繼續(xù)在AutoCAD軟件中編輯，不建議采用。

2.4 其他功能的實現(xiàn)

針對減速器設計內(nèi)容及步驟，依次開發(fā)出繪圖環(huán)境的設置、圖紙的批量編輯功能等相應模塊，從而完成整套程序設計。

3 程序的加載與運行

選擇下拉菜單工具(Tools)→加載應用程序(Load Application) 項，對話框加載AutoLISP文件。程序被加載以后，就可以在命令(Command)提示符下輸入defun所定義的函數(shù)名執(zhí)行該程序，將該LISP文件運行，按照提示輸入?yún)?shù)后可自動繪制出相應的圖形[8]，程序加載運行繪制效果圖如圖5所示。

圖5 程序加載運行繪制效果圖

4 結論

通過設計的程序讓減速器設計工作實現(xiàn)了參數(shù)化、模塊化，不僅提高了繪圖效率，縮短了設計周期，還減少了在設計工作中可能出現(xiàn)的繪圖錯誤。從而讓工程技術人員把更多的精力投入到產(chǎn)品的創(chuàng)新性設計中去，不必做大量的重復性工作，可以為企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1] 鄭玉波,彭守凡,夏春林.基于LISP語言定制裝配圖中零件的編號[J].情報雜志,2009(Z2):161-162.

[2] 趙宏.基于AutoLISP的零件序號智能標注程序設計[J].機械制造與自動化,2016(4):142-144.

[3] 劉慶娜,王泮飛,曲培臣，等.基于AutoLISP的巷道支護圖的參數(shù)化繪制[J].煤炭技術,2016,35(4):39-41.

[4] 韓素蘭,郭術義,趙俊龍，等.基于AutoLISP的帶式輸送機中間架生產(chǎn)圖圖庫的開發(fā)技術研究[J].華北水利水電大學學報(自然科學版),2015,36(5):89-93.

[5] 郭術義,白蒙蒙.基于AutoLISP的蝸輪蝸桿傳動參數(shù)化繪圖在裝配圖中的應用[J].河南科技,2016(19):67-70.

[6] 范麗娜. 淺談現(xiàn)代機械設計方法[J]. 科技傳播,2011(6):82-83.

[7] 王永,郭鋼.基于AutoLISP的漸開線圓柱齒輪參數(shù)化設計及繪圖系統(tǒng)[J].河南科技,2010 (1):64-65.

[8] 張磊. AutoLISP在AutoCAD螺紋連接件繪制的應用 [J]. 計算機技術與應用進展,2010: 203-206.