AutoCAD二次開發(fā)技術(shù)及其在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

陽(yáng)溶冰

【摘要】本文對(duì)CAD二次開發(fā)技術(shù)的基礎(chǔ)、主要途徑和主要方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹，并分析了當(dāng)前CAD二次開發(fā)技術(shù)的發(fā)展情況，以及人工智能與CAD二次開發(fā)技術(shù)結(jié)合的發(fā)展情況。基于人工智能的CAD二次開發(fā)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中用途廣泛，能夠極大地提高機(jī)械設(shè)計(jì)的效率和水平。基于人工智能的CAD二次開發(fā)技術(shù)推動(dòng)了CAD二次開發(fā)技術(shù)研究的不斷深入，將會(huì)在更廣泛的領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。

【關(guān)鍵詞】AutoCAD二次開發(fā)技術(shù)；機(jī)械設(shè)計(jì)；人工智能

人工智能與CAD二次開發(fā)技術(shù)的結(jié)合是CAD二次開發(fā)技術(shù)發(fā)展的主要方向。機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用基于人工智能的CAD二次開發(fā)技術(shù)將會(huì)提高機(jī)械設(shè)計(jì)的效率和水平，推動(dòng)工業(yè)的發(fā)展。二次開發(fā)技術(shù)是一種應(yīng)用軟件，二次開發(fā)以系統(tǒng)軟件和支撐軟件為基礎(chǔ)，根據(jù)特定用戶和特定領(lǐng)域的需求進(jìn)行二次開發(fā)。能夠進(jìn)一步提高軟件的針對(duì)性，滿足本專業(yè)或本行業(yè)的需求。

一、CAD二次開發(fā)技術(shù)

（一）CAD二次開發(fā)技術(shù)的基礎(chǔ)。CAD二次開發(fā)技術(shù)是AutoCAD二次開發(fā)技術(shù)的簡(jiǎn)稱，也就是以AutoCAD為基礎(chǔ)，對(duì)其提供的開放式體系結(jié)構(gòu)和開放式資源進(jìn)行充分的利用，與專業(yè)特色和專業(yè)領(lǐng)域相結(jié)合，對(duì)其進(jìn)行二次開發(fā)。AutoCAD提供的開放式體系結(jié)構(gòu)是寫第二次開發(fā)的基礎(chǔ)，也就是可供用戶開發(fā)的、對(duì)用戶開放的、提供給用戶的開發(fā)環(huán)境以及數(shù)據(jù)庫(kù)和功能模塊，主要有以下幾方面的內(nèi)容。第一，外部命令。也就是通過(guò)程序參數(shù)文件ACAD.PGP進(jìn)行修改或增加從而在AutoCAD內(nèi)部進(jìn)行使用。第二，開放的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)。也就是用戶可以增加、修改或者重新定義標(biāo)準(zhǔn)剖面線庫(kù)ACAD.PAT、標(biāo)準(zhǔn)線型庫(kù)ACAD.LIN。第三，用戶界面。AutoCAD能夠提供多種界面功能，例如DCL對(duì)話框語(yǔ)言、狀態(tài)條和菜單等。第四，用戶可以對(duì)幫助文件進(jìn)行定制。也可以對(duì)AutoCAD的幫助文件進(jìn)行定義或修改。第五，命令組文件。用戶可以根據(jù)需求對(duì)其進(jìn)行自定義。第六，用戶可以對(duì)AutoCAD的命令進(jìn)行或者重新定義。第七，DIESEL語(yǔ)言。可以通過(guò)方式宏來(lái)對(duì)系統(tǒng)變量進(jìn)行使用。第八，編程開發(fā)界面。

（二）CAD二次開發(fā)技術(shù)的開發(fā)途徑。①程序開發(fā)。程序開發(fā)指的是通過(guò)對(duì)AutoCAD提供的編程環(huán)境進(jìn)行利用，用編寫程序的方式來(lái)進(jìn)行二次開發(fā)，能夠?qū)Ρ容^復(fù)雜和深層次的問(wèn)題進(jìn)行解決，擁有強(qiáng)大的功能，能夠?qū)崿F(xiàn)CAD的智能化。②文件開發(fā)。文件開發(fā)指的是以用戶的需求為依據(jù)，以AutoCAD提供的方法和標(biāo)準(zhǔn)文件格式為基礎(chǔ)，對(duì)AutoCAD支持的ASCII碼標(biāo)準(zhǔn)文件進(jìn)行編輯、改變、增加和建立，滿足用戶的需要。在一些圖形的形式化問(wèn)題中經(jīng)常使用的文件開發(fā)，文件開發(fā)也可以實(shí)現(xiàn)與CAD系統(tǒng)以及其他高級(jí)語(yǔ)言的數(shù)據(jù)交換。

二、CAD二次開發(fā)的方法

要進(jìn)行CAD二次開發(fā)，主要是使用參數(shù)化設(shè)計(jì)的方法。具體來(lái)說(shuō)，就是以產(chǎn)品零部件的性能參數(shù)為依據(jù)，將其結(jié)構(gòu)尺寸和幾何尺寸確定下來(lái)。將一定的設(shè)立條件與零部件圖形的尺寸結(jié)合起來(lái)，將零部件尺寸設(shè)計(jì)為“設(shè)計(jì)條件”的函數(shù)，如果設(shè)計(jì)條件發(fā)生改變，就要相應(yīng)地改變零部件圖形的尺寸。設(shè)計(jì)中應(yīng)用參數(shù)化設(shè)計(jì)能夠極大的提高設(shè)計(jì)的效率，這也是主要的CAD二次開發(fā)技術(shù)手段，在機(jī)械CAD的任務(wù)中屬于核心任務(wù)。

（一）參數(shù)化設(shè)計(jì)。共有兩種層面的參數(shù)化設(shè)計(jì)，第一種是繪圖軟件具有參數(shù)化功能，繪圖軟件具有參數(shù)化功能，會(huì)改變整個(gè)模型。在整個(gè)圖形中如果模型的某個(gè)尺寸發(fā)生了改變，那么與之相關(guān)的尺寸也會(huì)自動(dòng)修改。這種方法并不適合過(guò)于復(fù)雜的圖形，因?yàn)槌叽缰g的物理關(guān)系非常復(fù)雜，難以用幾何關(guān)系進(jìn)行表達(dá)。第二種是利用應(yīng)用程序的參數(shù)化功能。第三方或者用戶可以開發(fā)出應(yīng)用程序，以一些具體問(wèn)題為依據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)。用戶進(jìn)行交互的任務(wù)主要由應(yīng)用程序負(fù)責(zé)，如果需要對(duì)某一時(shí)段進(jìn)行修改，就要應(yīng)用程序還對(duì)該尺寸和其他相關(guān)尺寸進(jìn)行更新。多種方法都能夠生成應(yīng)用程序，例如Active X應(yīng)用程序、AutoLISP應(yīng)用程序、ARX應(yīng)用程序。如果需要對(duì)圖形進(jìn)行修改，就必須對(duì)程序進(jìn)行重新運(yùn)行，這是由于這種方法具有很大的編程量。當(dāng)前的軟件系統(tǒng)還無(wú)法將這兩種方式結(jié)合起來(lái)，因此一般使用第二種方式來(lái)進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。

（二）參數(shù)化設(shè)計(jì)的主要零件。盡管機(jī)電產(chǎn)品具有不同的用途、性能，種類也各有不同，但是通過(guò)分析或零件的方，將系列化和標(biāo)準(zhǔn)化的參數(shù)提取出來(lái)，還是可以進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。主要的參數(shù)化設(shè)計(jì)零件類型有以下幾種。①專用的部件或零件。②已經(jīng)對(duì)基本圖形元素進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的零件。③能夠使用性能參數(shù)進(jìn)行確定的常用傳動(dòng)零件。④結(jié)構(gòu)相似或者相同的零件。⑤已經(jīng)系列化或者標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品。

三、CAD二次開發(fā)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和與人工智能結(jié)合的情況

CAD二次開發(fā)技術(shù)具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：能夠?qū)utoCAD的資源進(jìn)行充分的利用，在滿足要求的前提下節(jié)約資金和時(shí)間。有利于與國(guó)際接軌，進(jìn)行信息的交換和交流，并且汲取AutoCAD的先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)前的CAD二次開發(fā)系統(tǒng)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：第一，具有符合國(guó)標(biāo)的明細(xì)表、序號(hào)、圖紙?jiān)O(shè)置的功能，繪圖效率得到提高。第二，能夠提供參數(shù)化圖庫(kù)管理。第三，具有部分零件的文檔管理功能和裝配功能。第四，具有專業(yè)特色，便于繪圖和設(shè)計(jì)。第五，能夠提供常用的機(jī)械零件設(shè)計(jì)功能模塊，具有選擇、計(jì)算、在線查詢功能。

在CAD二次開發(fā)技術(shù)中引入人工智能，可以稱為基于人工智能的CAD二次開發(fā)技術(shù)，其具有以下幾個(gè)方面的特征。①綜合性，由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過(guò)程非常復(fù)雜，需要進(jìn)行反復(fù)的修改，這就需要結(jié)合豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和跨學(xué)科的專業(yè)知識(shí)。②經(jīng)驗(yàn)性，設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和閱歷對(duì)于設(shè)計(jì)工作有著很大的影響，經(jīng)驗(yàn)對(duì)于模型的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)非常重要。⑤多解性，在滿足要求的前提下可以有多種不同的設(shè)計(jì)方案，需要進(jìn)行選擇。⑥近似性，要近似和簡(jiǎn)化模型。⑦創(chuàng)造性，想象力對(duì)于初始方案的建設(shè)非常重要。

四、在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用基于人工智能的CAD二次開發(fā)技術(shù)

①基于人工智能的CAD二次開發(fā)技術(shù)能夠機(jī)械設(shè)計(jì)的零件設(shè)計(jì)方面得到應(yīng)用，從而減輕工作量，提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率。例如設(shè)計(jì)齒輪時(shí)，只需要將基本結(jié)構(gòu)要求、類型和載荷輸入進(jìn)去，就能夠進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)選定、校核、計(jì)算、設(shè)計(jì)等工作，從而進(jìn)行自動(dòng)繪圖。②基于人工智能的CAD二次開發(fā)技術(shù)能夠在部件優(yōu)化中得到使用，能夠自動(dòng)完成物件整體性能優(yōu)化、重量或體積優(yōu)化、動(dòng)力學(xué)特性分析、運(yùn)動(dòng)參數(shù)或條件校驗(yàn)等，并對(duì)組成零件進(jìn)行自動(dòng)繪圖。③基于人工智能的CAD二次開發(fā)技術(shù)能夠在整機(jī)性能參數(shù)優(yōu)化中得到使用，以整機(jī)性能分析為基礎(chǔ)，加入人工智能，能夠完成經(jīng)濟(jì)性分析、結(jié)構(gòu)布局調(diào)整、性能參數(shù)優(yōu)化等任務(wù)。

五、結(jié)語(yǔ)

在機(jī)械工程中，CAD二次開發(fā)技術(shù)得到了越來(lái)越廣泛的使用，也發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用，其能夠極大的提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率，減少設(shè)計(jì)中的人為錯(cuò)誤，提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量。在CAD二次開發(fā)技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，基于人工智能的CAD二次開發(fā)技術(shù)將成為主要的發(fā)展方向，推動(dòng)CAD二次開發(fā)技術(shù)的深度發(fā)展。

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