在實(shí)際生產(chǎn)中，傳統(tǒng)的鈑金件展開(kāi)圖的繪制方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且精度較低。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)突飛猛進(jìn)，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行鈑金件展開(kāi)圖的繪制很有必要。本文開(kāi)發(fā)的鈑金件展開(kāi)圖可視化、參數(shù)化繪圖系統(tǒng)，不僅能夠縮短生產(chǎn)周期、節(jié)約人力資源、提高生產(chǎn)率和繪圖精度，而且可以對(duì)隨著鈑金件尺寸變化的展開(kāi)圖圖形進(jìn)行分析。
在繪制展開(kāi)圖時(shí)，要對(duì)曲面上的相貫線(xiàn)進(jìn)行計(jì)算，得到在展開(kāi)平面上的展開(kāi)曲線(xiàn)。解析算法一直是人們研究的課題，它是將和要展開(kāi)的曲面相交的所有曲面方程，變換到要展開(kāi)的曲面上的坐標(biāo)系中，通過(guò)向坐標(biāo)面投影，消去坐標(biāo)參數(shù)后，得到相貫線(xiàn)的參數(shù)方程。對(duì)參數(shù)方程進(jìn)行求導(dǎo)后，可得相貫線(xiàn)的切線(xiàn)單位向量，向量分量即為切線(xiàn)單位向量的方向余弦值。
對(duì)于可展曲面上的相貫線(xiàn)，在展開(kāi)平面上的展開(kāi)曲線(xiàn)，可以認(rèn)為是可展藍(lán)面在展開(kāi)平面上作純滾動(dòng)后，在展開(kāi)平面上留下的印跡。這樣，曲面上的相貫線(xiàn)的切線(xiàn)向量與展開(kāi)平面上的展開(kāi)曲線(xiàn)的切線(xiàn)向量的方向相同，即方向余弦值相等。利用幾何關(guān)系，得到由展開(kāi)坐標(biāo)系到曲面坐標(biāo)系的變換矩陣，由變換矩陣求出切線(xiàn)單位向量在展開(kāi)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，便可得到展開(kāi)曲線(xiàn)在展開(kāi)坐標(biāo)系中的微分方程，求解此微分方程便可得到展開(kāi)圖曲線(xiàn)方程。但是，到目前為止，對(duì)于所有可展曲面的微分方程的求解方法尚未得到解決。因此，有必要利用數(shù)值算法對(duì)曲面上的相貫線(xiàn)進(jìn)行計(jì)算，求得展開(kāi)曲線(xiàn)。
1鈑金件展開(kāi)的數(shù)值算法
1．1變換坐標(biāo)系
首先，分別在不同的曲面(包括平面)上建立各自的坐標(biāo)系，力求曲面方程最簡(jiǎn)單。其次，列出要展開(kāi)的曲面上的坐標(biāo)軸分別在其它曲面的坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，得到坐標(biāo)變換矩陣。以及原點(diǎn)坐標(biāo)值，最終得到坐標(biāo)變換式。最后，將其它曲面方程變換到要展開(kāi)的曲面上的坐標(biāo)系中。
1．2求截交線(xiàn)或相貫線(xiàn)上的點(diǎn)
用要展開(kāi)的曲面上的素線(xiàn)方程去和其它已變換的曲面方程聯(lián)立求解，便可得到截交線(xiàn)或相貫線(xiàn)上的點(diǎn)的坐標(biāo)值。
1．3求展開(kāi)平面上的展開(kāi)圖形
由截交線(xiàn)或相貫線(xiàn)上的點(diǎn)的坐標(biāo)值，可得展開(kāi)平面上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)，即可求得展開(kāi)圖形。對(duì)于柱來(lái)說(shuō)，在展開(kāi)平面上建立直角坐標(biāo)系，由素線(xiàn)長(zhǎng)度和底圓等份弧長(zhǎng)為直角坐標(biāo)值，便可求得截交線(xiàn)或相貫線(xiàn)上的各點(diǎn)坐標(biāo)，完成展開(kāi)圖形。對(duì)于錐來(lái)說(shuō)，在展開(kāi)平面上建立極坐標(biāo)系，由素線(xiàn)長(zhǎng)度和底圓等份弧長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的展開(kāi)角度為極坐標(biāo)值。
2繪圖系統(tǒng)的建立
本系統(tǒng)采用在AutoCAD?R14的基礎(chǔ)上，利用Auto?LISP?＆?DCL語(yǔ)言開(kāi)發(fā)工具對(duì)鈑金件展開(kāi)圖進(jìn)行開(kāi)發(fā)，建立了可視化的下拉菜單和各種對(duì)話(huà)框、在對(duì)話(huà)框中可參數(shù)化的參數(shù)輸人以及編寫(xiě)在LISP程序中的算法，對(duì)話(huà)框的控制、圖形的繪制控制程序，由它們組成了鈑金件展開(kāi)圖的可視化、參數(shù)化的繪圖系統(tǒng)。
2．1菜單設(shè)計(jì)
制定菜單是AutoCAD一個(gè)有趣的組成部分，用戶(hù)可以準(zhǔn)備一個(gè)最適合自己工作的類(lèi)型或最適合自己工作風(fēng)格的菜單。
先編寫(xiě)一個(gè)×××．MNU的原始菜單文件，待加載菜單后，×××．MNU經(jīng)過(guò)編譯后變成×××．MNX文件，以便在AutoCAD啟動(dòng)時(shí)能快速操作。并且當(dāng)修改過(guò)的×××．MNU文件要再進(jìn)入工作環(huán)境時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地將×××．MNU文件處理為×××．MNX文件來(lái)使用，并保留×××．MNU文件。
新增加的菜單可在本系統(tǒng)的下拉菜單項(xiàng)目中，和普通下拉菜單的使用完全一樣，使用起來(lái)非常方便，本系統(tǒng)新增加的下拉單有：輸出圖形的設(shè)置、類(lèi)型總對(duì)話(huà)框的調(diào)用、類(lèi)型的添加等。
2．2對(duì)話(huà)框設(shè)計(jì)
2．2．1可編程對(duì)話(huà)框設(shè)計(jì)
2．2．1．1對(duì)話(huà)框的表面樣式的設(shè)計(jì)
對(duì)話(huà)框設(shè)計(jì)包括兩部分內(nèi)容：
a．用對(duì)話(huà)控制語(yǔ)言設(shè)計(jì)對(duì)話(huà)框：
b．用AutoLISP控制對(duì)話(huà)框的行為和結(jié)果。對(duì)話(huà)控制語(yǔ)言(Dialog Control anguage，簡(jiǎn)稱(chēng)DCL)用來(lái)描述對(duì)話(huà)框中各控件及其排列方式，即編制對(duì)話(huà)框定義程序。AutoCAD的對(duì)話(huà)框控件有編輯框、觸發(fā)開(kāi)關(guān)、按鈕、列表框、彈出式列表框以及初始文本值等。下面為本系統(tǒng)中的e圓柱圓錐相貫]對(duì)話(huà)框式樣，如圖1所示。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意程序的編寫(xiě)，使得到的控件位置和對(duì)話(huà)框總體外形要美觀。
2．2．1．2幻燈片庫(kù)的制作
對(duì)話(huà)框中的圖形可由幻燈片庫(kù)得到。
a．單張幻燈片的制作
先在AutoCAD編輯器中畫(huà)好幻燈片的圖形。在對(duì)話(huà)框程序中選Support下的幻燈片的名稱(chēng)。
b．文本文檔
有多張幻燈片時(shí)，應(yīng)先制作出所有幻燈片，在記事本中編一個(gè)文本文檔drawing．txt．幻燈片庫(kù)的制作
在MS--DOS中用c：>>Support>slidelibdrawing
2．2．2對(duì)話(huà)框的控制
有了DCL文件后，對(duì)話(huà)框設(shè)計(jì)只完成一半。它必須由AutoLISP程序裝載、卸載、初始化、彈出、隱藏和退出，并當(dāng)用戶(hù)激活控件時(shí)對(duì)所產(chǎn)生的動(dòng)作進(jìn)行控制。用Auto?LISP函數(shù)load-dialog加載zhankaitu．dcl文件到內(nèi)存。
2．3參數(shù)化繪圖功能設(shè)計(jì)
參數(shù)化繪圖是當(dāng)今CAD系統(tǒng)的一種基本功能，在給出各種參數(shù)后，便可由算法進(jìn)行自動(dòng)繪圖。參數(shù)化繪圖功能可大大提高設(shè)計(jì)制圖效率。參數(shù)的輸入是通過(guò)對(duì)話(huà)框中的控件來(lái)傳遞的，在程序中可由while循環(huán)函數(shù)中用action．tik動(dòng)作函數(shù)，來(lái)對(duì)被選中的控件進(jìn)行對(duì)應(yīng)的動(dòng)作。若必要的控件沒(méi)有被選，則可由alert函數(shù)在對(duì)話(huà)框右下邊顯示出錯(cuò)或警告信息，直至對(duì)話(huà)框中所需條件均被選夠，才執(zhí)行自定義的draw函數(shù)自動(dòng)繪制指定的圖形。
3總結(jié)
鈑金件展開(kāi)圖的可視化參數(shù)化繪圖是伴隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展而產(chǎn)生的，也是今后鈑金件展開(kāi)圖繪圖發(fā)展的主要方向，不僅能減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，而且能夠縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，本系統(tǒng)投資不大，卻可能帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。采用本文開(kāi)發(fā)的鈑金件展開(kāi)圖可視化參數(shù)化繪圖系統(tǒng)繪圖，要比以往傳統(tǒng)的鈑金件展開(kāi)圖繪制方法更精確、快速，并且可以任意重復(fù)繪制，還可以對(duì)隨鈑金件尺寸變化的展開(kāi)圖圖形進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，做到下料布圖時(shí)節(jié)省材料。