在實(shí)際生產(chǎn)中，傳統(tǒng)的鈑金件展開圖的繪制方法費(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)行鈑金件展開圖的繪制很有必要。本文開發(fā)的鈑金件展開圖可視化、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，而且可以對隨著鈑金件尺寸變化的展開圖圖形進(jìn)行分析。
在繪制展開圖時(shí)，要對曲面上的相貫線進(jìn)行計(jì)算，得到在展開平面上的展開曲線。解析算法一直是人們研究的課題，它是將和要展開的曲面相交的所有曲面方程，變換到要展開的曲面上的坐標(biāo)系中，通過向坐標(biāo)面投影，消去坐標(biāo)參數(shù)后，得到相貫線的參數(shù)方程。對參數(shù)方程進(jìn)行求導(dǎo)后，可得相貫線的切線單位向量，向量分量即為切線單位向量的方向余弦值。
對于可展曲面上的相貫線，在展開平面上的展開曲線，可以認(rèn)為是可展藍(lán)面在展開平面上作純滾動后，在展開平面上留下的印跡。這樣，曲面上的相貫線的切線向量與展開平面上的展開曲線的切線向量的方向相同，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單位向量在展開坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，便可得到展開曲線在展開坐標(biāo)系中的微分方程，求解此微分方程便可得到展開圖曲線方程。但是，到目前為止，對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)值算法對曲面上的相貫線進(jìn)行計(jì)算，求得展開曲線。
1鈑金件展開的數(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，力求曲面方程最簡單。其次，列出要展開的曲面上的坐標(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的曲面上的坐標(biāo)系中。
1．2求截交線或相貫線上的點(diǎn)
用要展開的曲面上的素線方程去和其它已變換的曲面方程聯(lián)立求解，便可得到截交線或相貫線上的點(diǎn)的坐標(biāo)值。
1．3求展開平面上的展開圖形
由截交線或相貫線上的點(diǎn)的坐標(biāo)值，可得展開平面上的對應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)，即可求得展開圖形。對于柱來說，在展開平面上建立直角坐標(biāo)系，由素線長度和底圓等份弧長為直角坐標(biāo)值，便可求得截交線或相貫線上的各點(diǎn)坐標(biāo)，完成展開圖形。對于錐來說，在展開平面上建立極坐標(biāo)系，由素線長度和底圓等份弧長對應(yīng)的展開角度為極坐標(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語言開發(fā)工具對鈑金件展開圖進(jìn)行開發(fā)，建立了可視化的下拉菜單和各種對話框、在對話框中可參數(shù)化的參數(shù)輸人以及編寫在LISP程序中的算法，對話框的控制、圖形的繪制控制程序，由它們組成了鈑金件展開圖的可視化、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，用戶可以準(zhǔn)備一個(gè)最適合自己工作的類型或最適合自己工作風(fēng)格的菜單。
先編寫一個(gè)×××．MNU的原始菜單文件，待加載菜單后，×××．MNU經(jīng)過編譯后變成×××．MNX文件，以便在AutoCAD啟動時(shí)能快速操作。并且當(dāng)修改過的×××．MNU文件要再進(jìn)入工作環(huán)境時(shí)，系統(tǒng)會自動地將×××．MNU文件處理為×××．MNX文件來使用，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、類型總對話框的調(diào)用、類型的添加等。
2．2對話框設(shè)計(jì)
2．2．1可編程對話框設(shè)計(jì)
2．2．1．1對話框的表面樣式的設(shè)計(jì)
對話框設(shè)計(jì)包括兩部分內(nèi)容：
a．用對話控制語言設(shè)計(jì)對話框：
b．用AutoLISP控制對話框的行為和結(jié)果。對話控制語言(Dialog Control anguage，簡稱DCL)用來描述對話框中各控件及其排列方式，即編制對話框定義程序。AutoCAD的對話框控件有編輯框、觸發(fā)開關(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]對話框式樣，如圖1所示。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意程序的編寫，使得到的控件位置和對話框總體外形要美觀。
2．2．1．2幻燈片庫的制作
對話框中的圖形可由幻燈片庫得到。
a．單張幻燈片的制作
先在AutoCAD編輯器中畫好幻燈片的圖形。在對話框程序中選Support下的幻燈片的名稱。
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．幻燈片庫的制作
在MS--DOS中用c：>>Support>slidelibdrawing
2．2．2對話框的控制
有了DCL文件后，對話框設(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)用戶激活控件時(shí)對所產(chǎn)生的動作進(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)的輸入是通過對話框中的控件來傳遞的，在程序中可由while循環(huán)函數(shù)中用action．tik動作函數(shù)，來對被選中的控件進(jìn)行對應(yīng)的動作。若必要的控件沒有被選，則可由alert函數(shù)在對話框右下邊顯示出錯或警告信息，直至對話框中所需條件均被選夠，才執(zhí)行自定義的draw函數(shù)自動繪制指定的圖形。
3總結(jié)
鈑金件展開圖的可視化參數(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圖繪圖發(fā)展的主要方向，不僅能減輕勞動強(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，卻可能帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。采用本文開發(fā)的鈑金件展開圖可視化參數(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，還可以對隨鈑金件尺寸變化的展開圖圖形進(jìn)行動態(tài)分析，做到下料布圖時(shí)節(jié)省材料。