CAD开发技术在机械设计中应用.ppt

第9章 CAD开发技术在机械设计中应用,CAD二次开发技术及其工程应用,多媒体课件,本章内容：,9.1 视图标注程序设计 9.2 常用尺寸标注程序设计 9.3 标准件图库设计 9.4 参数化图形绘制 9.5 三维造型设计实例,9.1视图标注程序设计,在实际生产在实际生产中，机件的形状和结构十分复杂，为了完整、清晰地表达机件实体的各部分形状和结构，国家标准规定了对图样的画法，如视图、剖视、断面、局部放大图等，并对图样中的各种标注进行了详细的规定，更详细的内容请阅读国家标准技术制图、图样画法、断面图和剖视图，代号GB/T 17452-1998,为操作方便，建议采用对话框的形式，在对话框中，采用单选按钮控件表示图样标注的类型，剖切平面代号或投影方向代号，由于采用英文字母表示，故采用弹出式列表控件表示。,根据国家标准的有关要求，在工程图样上有关图样标注的内容主要有：剖切位置标注、投影方向表示、剖切平面的标记和视图名称的注写等，把这些内容和相关的图样表达方式结合起来，主要可以用六种类型来表达：视图方向、剖切位置、局部视图名称、剖视图名称等，这六种形式又是各自独立的。,9.2 常用尺寸标注程序设计,在AutoCAD系统中用得比较多的尺寸标注命令有四个：线性尺寸标注(dimlinear)、对齐尺寸标注(或两点dimaligned)、半径尺寸标注(dimradius)和直径尺寸标注(dimdiameter)，在标注尺寸时，为了避免漏掉尺寸，人们往往分层次分阶段进行，例如标注水平尺寸 竖直尺寸 标注对齐尺寸 标注半径尺寸 标注直径尺寸 角度尺寸等等。,尺寸标注有共同模式，即标注每一道尺寸需确定三个点P1、P2和P3，P1和P2是被测要素的两端点，而P3点则确定被测要素和尺寸线间的距离，当此三点确定后就可以调用AutoCAD系统的尺寸标注命令实现尺寸标注。,在标注尺寸操作之前，必须对尺寸数字的大小方向、尺寸终止符（例如箭头）进行设置，有关尺寸标注的系统变量就有近六十个。用户在使用这些命令进行标注时，先决定标注对象，根据备注要素选定标注命令，最后选取和执行某个标注命令完成该项尺寸的标注。,9.2.1标注尺寸初值设置函数,在AutoCAD系统中，在进行尺寸标注之前，首先要设置尺寸标注式样。主要内容包括： 设定尺寸标注的几何特性 即尺寸线、尺寸界限和箭头的几何特性； 设置尺寸文字的式样及位置 即文本的样式、书写方向和书写位置等； 设置尺寸大小的度量关系 即标值尺寸所用的单位、比例等。,用户在进行设定时，对尺寸标注的系统变量，要分析具体情况分别作不同的处理，主要考虑以下几点： （1）要了解清楚有些变量的初始值是可以不改变的，如DIMSD1(显示第一条尺寸线控制开关，初始值为关，即显示)。 （2）有些变量的值与其他图形属性的设定有关，在设定或改变其值时要慎重考虑，如DIMCLRD(尺寸线、箭头、标注阴线的颜色，整数，值范围0255)，这些变量的值通常在层设置时，或绘图环境初始化时已经设定，在此时最好不要更改，若更改宜采用“BYLAYER”值，即随层属性，以保持和层的属性设置一致。,（3）有些变量和国家标准的相关要求相抵触或不适应，必须进行重新设定，如DIMTXT(指定标注文字的高度，初始值为0.18)。 由于尺寸变量数量比较多，变量值的变化也比较复杂，通用程序设计的难度相当大，在此仅列出一个简单的初始化例程供大家参考。 ；标注尺寸初值设置函数- (defun diminit() (command “dim“ “DIMTAD“ 1 “DIMTIH“ “OFF“ “DIMTXT“ 5 “DIMEXO“ 0 “DIMEXE“ 2 “DIMTOH“ “OFF“ “DIMASZ“ 3 “DIMGAP“ 0.3 “Exit“) ),9.2.2线型尺寸标注函数,线型尺寸是绘图中应用最多的尺寸标注绘制类型，它是尺寸标注程序设计的最基本模型。在AutoCAD系统中，线型尺寸标注命令包括水平型尺寸、垂直型尺寸和两点型尺寸三种，直径型尺寸和连续标注型尺寸均可看作是它的扩展。,1 水平型尺寸标注函数 在水平尺寸标注函数中，k参数的值控制四种形式标注： k=Nil：尺寸标注的左右边界线全部画出。 k=0 ：尺寸标注的左右边界线全部不画出。 k0 : 尺寸标注的左边界线画出，右边界线不画出。 k0 ：尺寸标注的右边界线画出，左边界线不画出。,2 垂直型尺寸标注函数,在垂直尺寸标注函数中，k参数的值控制四种形式标注： k=Nil：尺寸标注的上下边界线全部画出。 k=0 ：尺寸标注的上下边界线全部不画出。 k0 : 尺寸标注的上边界线画出，下边界线不画出。 k0 ：尺寸标注的下边界线画出，上边界线不画出。,3 两点型尺寸标注函数 在水平尺寸标注函数中，k参数的值控制四种形式标注： k=Nil：尺寸标注的左右边界线全部画出。 k=0：尺寸标注的左右边界线全部不画出。 k0: 尺寸标注的左边界线画出，右边界线不画出。 k0：尺寸标注的右边界线画出，左边界线不画出。,9.2.3半径类尺寸标注函数,半径类尺寸主要是指直径和半径尺寸，这类尺寸标注的形式和现行尺寸标注形式基本相同，是线型类尺寸的标注形式的拓展。所不同的是尺寸界限的变化和尺寸数字的变化。 1 半径尺寸标注函数 标注半径类尺寸主要考虑两点，一是尺寸数字加上前缀“R”，二是在半径的两个端点处没有尺寸界限。为了控制标注形式的变化，在函数的参数设定时，引入两个参数pt3和k，函数的变化形式如下：,pt3=Nil：表示尺寸数字标注在尺寸线上，有两种标注形式，当pt1为圆心坐标点时，尺寸标注位于圆弧内部，当pt1为圆周之外点时，尺寸标注位于圆弧外部。 若pt3有值时，表示尺寸数字标注不在尺寸线上，需要延长标注，延长的形式分为两种形式，用参数k控制。 k0：表示延长部分在圆周外且pt2端点处，pt2和pt3为延长线。 k0：表示延长部分放在圆周内，在pt1端点处，分为左右两种形式，当pt3位于pt1左侧时向左延长标注，当pt3位于pt1右侧时向右左延长标注。,2 直径尺寸标注函数 直径尺寸标注主要考虑两点，一是尺寸数字加上前缀“”，二是在直径的两个端点处尺寸界限的变化，其它情况，例如在小尺寸圆的标注等，可以模仿半径尺寸标注。直径标志函数主要考虑pt3的变化形式。,pt3=Nil：表示尺寸数字标注在尺寸线上，即在圆周内部。 若pt3有值时，尺寸标注在圆周之外，pt1和pt2为圆周上的点，pt3点确定尺寸线的位置，pt1和pt3的连线确定尺寸数字的书写方向。,9.2.4 角度尺寸标注函数,在AutoCAD中，角度型尺寸标注根据选择的实体对象不同分为圆弧、圆、直线三种基本标注形式，这三种方式可归结为边界为直线边界的方式。 和水平尺寸标注函数一样可用参数k的值控制四种形式标注。在标注时，角度的边界点选择，是按逆时针方向确定。,k=Nil：尺寸标注的两条边界线全部画出。 k=0 ：尺寸标注的两条边界线全部不画出。 K0 ：尺寸标注的起始边界线画出，终止边界线不画出。,9.2.5 表面粗糙度符号标注,在AutoCAD系统下绘制标注粗糙度符号时，一般采用插入图块的办法，并给图块加上属性以插入时可输入粗糙度值。一般情况下把a)图看成为基本标注情况，单符号分析可以看出，图b)、c)和d)是a)图情况绕基点旋转90、180和270以后得到的，但数值的书写方向却不同，在图a)和b)中符号方向和数值书写方向相同，而图c)和d)则符号方向和数值书写方向相反，这样给手工标注带来一定的麻烦。,在分析标注符号的形式，把粗糙度符号的标志形式分为八种情况，用参数cho表示，函数格式如下： (defun rou(pt1 ang att cho) 参数说明：pt1: 标注符号的基点，根据国家标准规定为标注符号和被注表面的接触点， ang：标注角度，绘制符号和x轴正方向的夹角，单位为度。 num：标注的内容，字符串或表型，当cho为3或4时， num的值为表数据，即（a1 a2 e d c b），在表哪一项内容不需要标注，用“”代替，若其后面的全部内容不标注，可以省略。,标注基点,9.2.6 形位公差标注,形位公差是机械图样中必不可少的内容，标注示例如图所示，同时也是一个比较繁琐的操作。在标注形式上采用框格代号标注形式，根据实际需要框格的结构又有多种形式。在内容上包含指引线、项目符号、基准符号和基准符号标注、公差数值等，框格代号标注形式如图所示，在此仅介绍简单的例程。,9.3 标准件图库设计,9.3.1 建立图形库的基本思想和数据组织,为了提高速度节约内存，图形库的基本结构层次为：结构图形零件图部件装配图设备总装配图，其中，零件图级的图形库是最关键的。,从图中可以看出，滚动轴承的结构与公称直径d、外径D、宽度B、链接圆角r等形状尺寸有关，图形上的每一个特征点p1、p2、的坐标通过结构尺寸计算出来，若以p0为该图形的绘制基点，建立方程如下：,9.3.2参数方式自动绘制螺栓零件,螺栓紧固件是工程中使用比较普遍的零件之一，结构尺寸相对比较多，虽然螺纹的公称直径已经系列化，如果用标准图块来处理，可以满足直径的要求，但由于螺栓的工称长度的选用存在一定的随意性，因此，采用图块插入缩放难以满足实际的需要。比较好的办法是采用LISP程序生成一类的标准螺栓图形，使用户根据实际需要进行选用。,9.4 参数化图形绘制,9.4.1 参数化绘图的原理及步骤,参数绘图的优点是操作方便，用户不需要调用交互绘图命令逐步地绘制图形，而是将这样的工作交给程序来完成。用户所做的只是向程序提供绘图所需要的一些初始参数，而且这种初始参数也可以直接从其他分析设计程序获得。但这种方法也有一定的局限性，除了编程调试的过程比较麻烦外，它还不容易改变所绘图图形的结构，若想改变结构，则需要修改程序。,参数绘图程序编写及应用过程如下： （1）分析图形的拓扑关系及其变化，提出图形结构参数。 （2）建立图形结构参数与几何参数之间的关系，构建参数化模型。 （3）编写、调试图形程序。 （4）应用程序，检验程序生成的图形效果，如果不满意，继续第（3）步。 （5）如果满意，则程序编写结束。,9.4.2 CAD环境下参数化绘图的方法,由于AutoCAD具有强大的图形绘制和编辑功能，具有比较好的开发平台，许许多多的CAD用户都选用AutoCAD系统作为其图形处理平台，把CAD系统要处理的图形先在AutoCAD系统环境下生成，然后再作进一步的处理。在AutoCAD环境下，参数化绘图通常采用三种方法： （1）通过图形交换文件实现参数化绘图 （2）通过编程接口方式实现参数化绘图 （3）用LISP语言编程方式实现参数化绘图,9.4.3 用AutoLISP编程实现参数化绘图,根据参数化绘图的原理，首先要对图形进行分析，确定图形的结构参数，然后根据结构参数讨论图形的形成过程，最后才可以编写程序生成图形。下面以绘制底座的俯视图为例，介绍二维图形参数化程序设计过程。,从图中可以看出，底座由底板、筋板和圆柱结构三部分组成。通过形体分析，其结构参数共有十个，图形的处理包括参数输入对话框设计和绘图程序的编写两大部分。,（1）参数输入对话框设计 图形的结构参数有十个，而且名称命名比较繁琐和抽象，为了形象直观地说明各个参数几何意义，各个参数用示意图的形式表达，结构参数采用编辑框，绘图比例采用列表框形式体现。参数输入对话框结构形式如图所示：,（2）绘图程序设计 绘图程序主要有输入数据处理、绘制底座图形和标注结构尺寸三部分。从程序构成上由一个主函数和八个子函数组成 。其最后的运行结果如下图所示：,9.5 三维造型设计实例,9.5.1 UCS三维用户坐标系统,AtoCAD的坐标系分为世界坐标系和用户坐标系两种。绘制二维图形主要用到世界坐标系，绘制三维图形主要用到用户坐标系。 建立用户坐标系在交互作图方式下，可通过系统命令UCS建立，在程序环境下则通过函数command来调用命令UCS来实现，定义用户坐标系常用以下几种形式。 （1）原点 通过指定新原点，保持X、Y、Z轴方向不变，定义新的UCS。它相对于当前UCS来说，仅仅是移动了坐标原点，若没有指定Z坐标值，将使用当前的标高值。,（2）Z轴 先指定原点，然后再在Z轴的半轴上指定一点。即用特定的Z轴正半轴定义UCS。 （3）三点 指定新原点和X、Y轴的正方向，Z轴的正方向由右手定则确定。三个点指定的次序是第一点指定新UCS的原点，第二点定义X轴的正向，第三点定义Y轴的正向。此种方式定义的坐标系比较灵活，是一种比较常用的方法。,（4）对象 根据选定的三维对象定义新的UCS，其Z轴正向与选定对象的方向一致。对于非三维对象，新UCS的XY平面与绘制该对象时生效的XY平面平行