基于AutoCADVBA的方圓接頭建模與展開

黃華

（四川工程職業技術學院 機電工程系，四川 德陽 618000）

Auto CAD VBA（Visual Basic for Applications）是從AutoCAD R14.01版本開始內嵌于AutoCAD軟件中的二次開發工具。VBA將AutoCAD和Visual Basic的功能結合在一起，借助于在建筑、機械、電子等行業中廣泛應用的AutoCAD軟件的優秀的二維以及三維繪圖功能，以及Visual Basic友好的編程界面工具，能快捷、快速地創建出符合用戶要求的程序，大大提高用戶的工作效率。

AutoCAD VBA開發使用的是AutoCAD ActiveX技術，這種技術使得用戶能從Auto CAD的內部或外部，以編程方式來操作AutoCAD[6]。從理論上來說，AutoCAD中大多數命令，都能夠通過VBA編程來控制實現，同時還加入了一些VB特有的功能，從而大大方便了用戶的開發應用。

1 建模方法與步驟

方圓接頭鈑金件，一般上部為圓形，下部為方形，用于連接圓形和方形流道，其本體是由4個斜圓錐面和4個三角形平面構成，如圖1所示。

圖1 方圓接頭的構成

要用Auto CAD VBA來編程實現自動建模，首先要能夠在Auto CAD中能手動操作實現，并且操作及算法簡單。本建模方法利用Auto CAD中具有的放樣（Loft）功能來實現。放樣（Loft）是 Auto CAD2007之后的版本才具有的功能，其作用是在幾個橫截面之間，沿著引導線生成所需要的曲面。

橫截面（通常為曲線或直線）可以是開放的（例如圓?。?，也可以是閉合的（例如圓）。使用放樣（Loft）命令時，必須指定至少兩個橫截面。

在方圓接頭中，則以上圓以及下方形為兩截面，以4個斜圓錐面和4個三角形平面分解的8條截交線為引導線。用VBA控制Auto CAD實現方圓接頭建模的具體步驟為：

步驟1：讀取方圓接頭各參數，包括上圓直徑，下正方形邊長，上下底面高度，壁厚等；

步驟2：給出方形底面中心點O1坐標，結合正方形邊長，用多邊形（Polygon）命令畫出方形底面；

步驟3：由O1坐標及上下底面高度得出上圓圓心O2坐標，結合直徑，用圓（Circle）命令畫出圓形頂面；

步驟4：利用幾何方法算出上圓4個象限點E、F、G、H，用直線（Line）命令分別連接方形的 4 個角點，得到斜錐面與4個三角形的截交線；

步驟5：用放樣（Loft）命令，選擇上圓和下底方形為放樣橫截面，以8條截交線為導向曲線進行放樣，從而得到放樣實體，并對實體進行標記；

步驟6：根據壁厚，重復步驟2到步驟5過程，得到另一內部放樣實體，同樣對實體進行標記；

步驟7：由步驟5和步驟6生成的實體進行差集（Subtract）操作，生成所要的方圓接頭鈑金件。

2 展開方法與步驟

展開圖在鈑金下料過程中，起著重要的作用，鈑金下料的準確與否，決定著鈑金件的制造品質。故，如何得到準確可靠的展開圖，一直是方圓接頭制造中的重要課題。

如圖2中的展開原理圖中，我們可以觀察到，方圓接頭的展開圖下部，是由方形4條邊成一定角度展開，上部雖然是由圓形展開的，但由于接頭的特殊結構，展開后已經不是圓弧了，而是4段不規則曲線組成。

由此，我們可知得到展開圖的關鍵，是得出展開圖中所示的各個特殊點的坐標，以及在上部曲線找到一些一般點進行描點作圖。對于計算機作圖來說，則是要在上部曲線中找到足夠多的細分點，并用直線連接這些細分點，以直代曲來擬合曲線。

圖2 方圓接頭的展開原理圖

如圖2(a)，以M點為展開圖的坐標原點，由方形邊長易得B、C兩點坐標。由F點往底面做投影得到L點，則L點必在MN直線上。設方形邊長a，上圓半徑為 r，高為 h，則

可得F點在展開圖中的坐標。

如圖2(b)，P點為圓周上的第i個等分點，則B、P兩點間的距離可由以下公式獲得：

之后，計算∠PBM：

由以上即可得到P點在展開圖中的坐標。

其他各點均可按上述方法算出。

我們以HN直線為界（N、M分別為AD和BC的中點）來展開圖形，其展開步驟如下：

步驟1：以M點作為展開圖作圖起點，由方形邊長可得到B、C兩點坐標；

步驟2：由圖2(a)中所示幾何關系可得到MF長度，從而得到F點坐標；

步驟3：計算∠FBM，給出曲線EF的均分點數，計算點B與曲線EF各均分點的距離，同時計算B與曲線EF各均分點的連線與X軸正向的夾角，由幾何關系算出各均分點的坐標，依次連接各均分點；

步驟4：同步驟3的方法，計算出上部其余各段曲線上各均分點的坐標，并依次連接各均分點；

步驟5：由步驟3和步驟4步計算的結果，算出下部N、A、D各點的坐標，依次連線；

步驟6：連接上部曲線和下部折線，進行標注。

3 程序實例

依據上述方法，用AutoCAD VBA編制程序得到程序交互界面如下：

在AutoCAD軟件中運行宏程序，輸入如圖3所示的參數之后，點擊三維建模按鈕，就能得到所要的三維鈑金件模型，再點擊平面展開按鈕Auto CAD，就能自動新建文件生產展開圖并自動進行標注。

圖3 軟件交互界面

實例輸出結果如圖4所示。

圖4 實例結果

4 結束語

本文基于AutoCAD VBA技術，應用解析幾何知識，給出了方圓接頭鈑金件的三維精確建模方法以及展開圖算法。實際編程驗證表明，方法準確可靠，所建模型完全能滿足三維演示、工程分析等的要求。用上述方法所得的展開圖，實現了自動化展開和自動化標注，減輕了繪圖人員的工作量。

[1]梁國高.基于AutoCAD及Pro／E的天圓地方類結構件建模及展開研究[J].機械，2010，37(3)：55-57.

[2]李玉龍，徐澤銀，徐 強.異形方圓接頭的鈑金建模及展料實現[J].機械工程師，2005，(9)：73-74.

[3]周運金，王 剛，李靜蕊.圓方過度接頭展開圖在AutoCAD中的繪制[J].陜西理工學院學報，2005，21(3)：36-38.

[4]李元偉，陳良才.天圓地方流道三維建模[J].機械設計與制造，2009，(8)：110-111.

[5]楊玉杰.鈑金展開200例[M].北京：機械工業出版社，2003.

[6]張 帆，鄭立楷，王華杰.AutoCAD VBA開發精彩實例教程[M].北京：清華大學出版社，2004.

[7]張 帆，鄭立楷，盧擇臨，王成煌.AutoCAD VBA二次開發教程[M].北京：清華大學出版社，2006.