AutoCAD环境下旋转类拉延件毛坯尺寸的自动计算

一、引言

　　在进行旋转类拉延件拉延工艺设计时，以最后一次拉深成形的制件为基础计算出毛坯尺寸(直径)是必不可少的工作。手工计算时，由于旋转类拉延件形状变化大，故常涉及到大量的公式和表格，计算过程较为繁琐、枯燥。
　　AutoCAD是国内目前较普遍使用的计算机绘图软件，待加工的拉延件的零件图常常已经在AutoCAD环境下绘出。根据AutoCAD下的零件图，通过开发软件自动分析计算出毛坯尺寸，是一项较有意义的工作。
　　AutoCAD软件包从AutoCAD R11.0开始，增加了ADS功能，可通过C语言按ADS指定的形式来调用AutoCAD的所有命令，并可进行实体(即点、直线、圆弧等)几何信息的读取，从而大大加强了利用AutoCAD进行二次开发的功能。
　　为此，笔者利用AutoCAD的ADS功能，开发了一个对于AutoCAD环境下任意绘出的旋转类拉延件能自动计算毛坯尺寸的程序。该软件采用AutoCAD R12.0 for DOS下的ADS开发，利用ADS函数库编制的C程序通过High C 1.7编译，在AutoCAD Command状态下运行，可迅速准确地计算毛坯尺寸。

二、软件设计

1.软件设计思想
　　根据久里金法则，任意由直线和圆弧为母线形成的旋转拉延件的毛料直径D可由下式决定：

式中　Li——旋转拉延件中性层各线段(直线和圆弧)长度
　　　Xi——旋转拉延件中性层各线段(直线和圆弧)重心到旋转轴的距离
　　　num——旋转拉延件中性层线段数
　　图1示出了某旋转拉延件的线段长度及其重心的标注，中性层共有由8段线段组成，其中直线4段(L1，L3，L6，L8)，圆弧4段(L2，L4，L5，L7)。

图1　一个旋转拉延件

　　现在需解决的问题是需要获取中性层各线段的几何参数，如直线的起始、终止点坐标，圆弧的圆心、半径、起始角、终止角。获取中性层各线段的几何参数后，根据有关公式即可求得各线段(包括直线、圆弧)的长度及重心位置，从而可由以上公式求得毛料直径。
　　然而，中性层是假想的，由AutoCAD命令任意绘出工件图的中性层往往也并未画出，故需要首先读取工件图中内外两侧各直线和圆弧的几何数据，然后即可间接地求得中性层各线段的几何参数。
　　故本程序设计与实现上分为4个大的步骤：
　　(1)分别读取工件图内、外侧各线段的几何数据；
　　(2)利用内外侧各线段几何数据求中性层各线段几何数据；
　　(3)求中性层各线段的长度及重心位置；
　　(4)利用公式(1)求得毛料直径。
　　在第1、2、3步中采用了表1所示结构用于存贮内外侧及中性层各线段几何数据。

表1　实体信息的存贮方式

2.软件结构

图2　旋转拉延件毛坯尺寸计算软件流程图

　　根据以上设计思想，本软件结构流程图如图2所示。其中，表PR＿SS[N] [5]、PR＿L[num] [5]、PR＿W [num] [5]、PR＿M [num] [5]的结构形式与表1相同。

三、制件图内外侧各线段实体信息读取的算法

　　如上所述，AutoCAD环境下的制件图内外侧线段实体信息的拾取(即图2的前4个部分)是实现本程序的关键。现设定用于表达旋转拉延件内外结构的所有线段均绘于“0”层(这也符合一般AutoCAD绘图习惯)，而尺寸标注、剖面线等则置于另外的层，则内外层线段几何信息读取算法如下：
　　Stepl【交互拾取表示厚度的左实体】
　　交互选择表示厚度的中心线左侧实体S0(如图1所注)
　　Step2【获取实体S0的两个端点】
　　读取实体S0的两端点坐标，存入数组PRSO［2］［2］中
　　Step3【拾取0层上的所有实体】
　　建立0层上的所有实体的集合SS｛S0，S1，…，Si，…｝
　　Step4【获取实体集SS的实体数量】
　　从实体集合SS中获取实体数量N
　　Step5【获取实体集SS中一个实体的信息】
　　从SS中选择一个实体SSi，读取它的几何信息
　　Step6【实体信息存放】
　　将实体SSi几何信息放入如表1形式的数组PRSS［N］［5］中
　　Step7【判断】N＝N-1　如N＞0，进入Step5，否则进入Step8
　　Step8【内外侧线段实体信息选择】
　　根据数组PRS0［2］［2］和PRSS［N］［5］，分别建立存贮制件外侧线段几何参数的数组PRW［num］［5］及内侧线段几何参数的数组PRL［num］［5］
其中，Step1主要由调用adsssget(　　)函数完成
　　　Step2主要由调用adsentget(　　)函数完成
　　　Step3主要由调用adsssget(　　)函数完成
　　　Step4主要由调用adssslength(　　)函数完成
　　　Step5主要由调用adsentget(　　)函数完成
　　Step1中ADS函数adsssget(　　)的调用格式为：
　　adsname S0;　　/*　实体名变量　*/
　　adsssget(NULL,NULL,NULL,NULL,S0);　/*　交互选择获取实体　*/
　　Step3中该函数的调用格式为：
　　adsname SS；　/*　实体集名变量　*/
　　Char sbuf［6］；/*层名变量　　*/
　　struct resbuf eb；　/*　结构缓冲器变量　*/
　　strcpy(sbuf,“0”)；　/*　层名变量赋值　*/
　　eb.resval.rstring=sbuf;　/*　结构缓冲器字符串赋值　*/
　　adsssget(“X”，NULL，NULL，&eb,SS)；　/*　获取“0”层实体集*/
　　在Step2、Step5中调用adsentget(　　)函数的实质是产生一个结构缓冲器链表，该链表的结构示意图如图3所示。

图3　结构缓冲器链表示意图

　　从结构缓冲器链表中可获取当前实体集中每个实体的类型(如点、直线、圆弧等相应的DXF代码)和几何参数(即直线的起始、终止点坐标，圆弧的圆心、半径、起始角、终止角)，由于程序段稍长，此处从略。#p#分页标题#e#
　　Step8主要根据S0的两个端点坐标(存于数组PRS0［2］［2］)和零件图内外侧所有的实体的几何信息(存于数组PRSS［N］［5］)按首尾相连原则分别确定内侧和外侧线段及其几何参数，并分别存入相应数组PRL［num］［5］和PRW［num］［5］中。

四、结束语

　　作者根据以上程序设计思想和有关算法，设计完成了旋转拉延件毛坯尺寸的自动计算软件。在AutoCAD COMMAND状态下通过“XLOAD”命令加载本程序后，绘制(或调入)一个旋转拉延件零件图，运行本程序，即可在屏幕上显示打印出毛坯尺寸。
　　该程序已对多个由AutoCAD绘制的任意复杂程度的旋转拉延件计算出毛坯尺寸。运行表明：程序正确、可靠，能满足迅速、自动计算毛坯直径的要求。本程序既可单独运行，也可作为后续的拉延模CAD系统的一个子系统运行。