基于AutoLISP的帶式輸送機(jī)中間架生產(chǎn)圖圖庫(kù)的開發(fā)技術(shù)研究

韓素蘭，郭術(shù)義，趙俊龍，袁麗娟

(華北水利水電大學(xué)，河南 鄭州 450045)

帶式輸送機(jī)是一種以輸送帶做牽引和承載構(gòu)件，連續(xù)輸送物料的機(jī)械設(shè)備，廣泛用于冶金、礦山、輕工和糧食等各個(gè)行業(yè)．DTⅡ(K)型帶式輸送機(jī)是通用型系列產(chǎn)品，設(shè)計(jì)時(shí)按部件系列進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)地形和輸送距離等情況的不同，機(jī)架部分中間架有直型、凸弧型和凹弧型3 種，種類有標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度和非標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度［1］．目前，中間架生產(chǎn)圖常用的設(shè)計(jì)方法是在AutoCAD 平臺(tái)上，根據(jù)尺寸對(duì)不同情況中間架進(jìn)行人工繪圖，重復(fù)性工作量大，設(shè)計(jì)速度慢，設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，成本高．

針對(duì)帶式輸送機(jī)中間架生產(chǎn)圖，運(yùn)用AutoLISP語言對(duì)AutoCAD 進(jìn)行二次開發(fā)，根據(jù)中間架不同的形式、種類，通過相應(yīng)的對(duì)話框，在確定帶寬后，通過編制好的程序，輸入相應(yīng)參數(shù)，生成相應(yīng)的中間架等部件的生產(chǎn)圖，實(shí)現(xiàn)中間架生產(chǎn)圖的參數(shù)化設(shè)計(jì)．該設(shè)計(jì)減輕了設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，加快了開發(fā)速度，縮短了周期，降低了成本，并且提高了繪圖的精準(zhǔn)度和效率．

1 樣板圖的設(shè)置

工程實(shí)際中，利用AutoCAD 繪制圖形時(shí)，需要既符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，又要滿足工程中的實(shí)際情況，因此需要?jiǎng)?chuàng)建樣板圖．樣板圖設(shè)置的流程為:系統(tǒng)變量→圖形單位和精度→圖紙幅面→圖層→文字樣式→尺寸標(biāo)注樣式→幅面線→標(biāo)題欄和明細(xì)欄．

繪制中間架生產(chǎn)圖時(shí)，根據(jù)繪制圖形的內(nèi)容，采用十進(jìn)制單位，長(zhǎng)度和角度單位均取整數(shù);設(shè)置的圖層有粗實(shí)線、點(diǎn)畫線、雙點(diǎn)畫線、細(xì)虛線、尺寸標(biāo)注和文字注釋等;漢字的文字樣式為長(zhǎng)仿宋大字體文件gbcbig．shx，不同的對(duì)象高度不同;尺寸標(biāo)注樣式采用缺省的ISO－25，對(duì)角度等個(gè)別設(shè)置進(jìn)行修改．根據(jù)編程需要以及繪圖比例，對(duì)一些系統(tǒng)變量進(jìn)行設(shè)置，賦值語句如下:

(setvar "cmdecho" 0);不顯示普通命令的提示

(setvar "blipmode" 0);不顯示光標(biāo)痕跡

(setvar "ltscale" 5);設(shè)置線型比例為5

(setvar "dimscale" 20);設(shè)置尺寸標(biāo)注比例因子為20

編程設(shè)計(jì)時(shí)，采用“后置圖幅”方法，按照設(shè)計(jì)對(duì)象的真實(shí)尺寸進(jìn)行繪圖，在完成圖形的所有繪制工作后，選擇合適的比例，將所有圖樣縮小和放大到標(biāo)準(zhǔn)圖紙幅面中［2］．

2 標(biāo)準(zhǔn)直型中間架的程序設(shè)計(jì)

2．1 標(biāo)準(zhǔn)中間架參數(shù)的賦值

標(biāo)準(zhǔn)直型中間架長(zhǎng)度為6 000 mm，主要參數(shù)有帶寬B，俯視圖中兩槽鋼孔中心線距離A、中間架寬度A1，主視圖中槽鋼側(cè)面圓孔圓心到上輪廓線的距離h1、側(cè)面圓孔圓心間距h2，上部托輥的兩安裝孔距離Q1，下部托輥的兩安裝孔的距離Q2，上托輥間距離a0等，用setq 為參數(shù)進(jìn)行賦值．

設(shè)計(jì)選用的基本參數(shù)是帶寬B．帶寬B 確定后，上、下托輥兩安裝孔的距離Q1、Q2和孔的對(duì)數(shù)K1以及定位尺寸也就確定，其相應(yīng)的槽鋼、聯(lián)接板、聯(lián)接螺栓等各個(gè)零部件的尺寸隨之確定．編程設(shè)計(jì)時(shí)，由于參數(shù)較多，采用分支結(jié)構(gòu)賦值． 以帶寬1 000 mm 為例，其賦值語句如下:

(cond (= B 1000))

(setq A A11350)(setq h1h235 50)(setq Q1Q2170 90)(setq cgz "［10"))

2．2 俯視圖的繪制

中間架的生產(chǎn)圖主要由主視圖、俯視圖組成，繪制圖形時(shí)一般先畫俯視圖，再畫主視圖．繪制俯視圖時(shí)，根據(jù)帶寬B 和圖幅的不同，計(jì)算確定基點(diǎn)p0，后通過polar 命令定位確定其他需要點(diǎn)的坐標(biāo)并對(duì)各點(diǎn)進(jìn)行賦值，后將所要繪制的對(duì)象所在的圖層設(shè)置為當(dāng)前層．其中，上托輥安裝孔、剖面線、聯(lián)接板分別通過調(diào)用相應(yīng)的子程序FQ1Z、PMXZ、FLBZ 來插入實(shí)現(xiàn)．

程序流程為:選擇帶寬B→選取基點(diǎn)p0→定位其他點(diǎn)→畫中心線、輪廓線、虛線等→畫上托輥安裝孔→畫剖面線→畫聯(lián)接板→畫引線→標(biāo)注尺寸． 以繪制上托輥的安裝孔為例，以距左端面距離600 mm為起點(diǎn)，插入第1 對(duì)孔，然后根據(jù)孔的對(duì)數(shù)每次增加一個(gè)a0，循環(huán)復(fù)制，直到結(jié)束［3－4］． 繪制下托輥安裝孔時(shí)，方法同上．部分俯視圖如圖1 所示．

圖1 中間架俯視圖部分圖形示意(單位:mm)

2．3 主視圖的繪制

繪制主視圖時(shí)，確定主視圖的基點(diǎn)pz0，通過polar 函數(shù)確定其他各點(diǎn)． 繪圖流程為:中心線→槽鋼外輪廓線、厚度線→上下托輥安裝孔的中心線→側(cè)面圓孔→聯(lián)接板． 其中，上下托輥安裝孔的中心線、側(cè)面圓孔、聯(lián)接板分別通過調(diào)用相應(yīng)的子程序ZQ1Z、ZQ2Z、ZK1Z、ZLBZ 插入來實(shí)現(xiàn)．中間架部分示意圖如圖2 所示．

圖2 中間架主視圖部分圖形示意(單位:mm)

實(shí)際應(yīng)用中，不同帶寬系列的中間架，對(duì)應(yīng)的參數(shù)不同，具體見表1． 編程時(shí)，根據(jù)每種帶寬所對(duì)應(yīng)的參數(shù)，以及所選的槽鋼、聯(lián)接板、聯(lián)接螺栓的型號(hào)，編程設(shè)計(jì)時(shí)使用cond 條件函數(shù)對(duì)中間架的主要參數(shù)以及所選槽鋼參數(shù)進(jìn)行賦值［1］．

表1 不同帶寬中間架的參數(shù)表

3 非標(biāo)準(zhǔn)直型中間架的程序設(shè)計(jì)

3．1 非標(biāo)準(zhǔn)中間架參數(shù)的賦值

與相同帶寬的標(biāo)準(zhǔn)中間架相比，非標(biāo)準(zhǔn)中間架與標(biāo)準(zhǔn)中間架的主要尺寸相同，所選用聯(lián)接板以及聯(lián)接螺栓相同．不同的是:非標(biāo)準(zhǔn)中間架的長(zhǎng)度L 由實(shí)際情況確定，一般為3 000 ～6 000 mm．支腿孔的個(gè)數(shù)和孔的定位尺寸不同，進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)，中間架的長(zhǎng)度L，上、下托輥安裝孔和側(cè)面圓孔的個(gè)數(shù)和孔的定位尺寸是用setq 函數(shù)為參數(shù)進(jìn)行賦值．

3．2 俯視圖的繪制

繪制俯視圖時(shí)，根據(jù)中間架的長(zhǎng)度L，確定基點(diǎn)p0．通過polar 函數(shù)來確定繪圖所需其他各個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)．繪圖流程為:中心線→槽鋼矩形框→孔中心線→槽鋼厚度虛線→插入槽鋼頂部、底部孔中心線和側(cè)面圓各個(gè)子程序等．插入槽鋼頂部、底部孔中心線和側(cè)面圓時(shí)，根據(jù)非標(biāo)準(zhǔn)中間架所賦的值，按照標(biāo)準(zhǔn)中間架的程序進(jìn)行循環(huán)復(fù)制．插入某種孔時(shí)，如果該類孔的個(gè)數(shù)較多時(shí)，求出第1 對(duì)孔的對(duì)稱中心并繪制對(duì)稱線及孔中心線，然后確定第2 對(duì)孔的對(duì)稱中心，孔個(gè)數(shù)作減1 處理后判斷孔個(gè)數(shù)是否大于或者等于1，滿足條件的話繼續(xù)求下一對(duì)孔對(duì)稱中心并且繪制對(duì)稱線及中心線，直到while 函數(shù)的條件為否時(shí)，運(yùn)行結(jié)束．

3．3 主視圖的繪制

繪制主視圖時(shí)，根據(jù)長(zhǎng)度L 確定主視圖基點(diǎn)的坐標(biāo)pz1，通過polar 函數(shù)來確定繪圖所需的其他各個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)．繪圖流程為:中心線→矩形框→槽鋼厚度虛線→左右兩端聯(lián)接孔等． 主視圖上部各成對(duì)孔的對(duì)稱線以及各個(gè)孔的中心線，參考俯視圖循環(huán)插入．

4 標(biāo)準(zhǔn)凸、凹弧中間架程序的編制

由于地形不同，中間架除直型外還有弧型，弧型的還有凹弧和凸弧2 種．在實(shí)際應(yīng)用中，凹弧和凸弧中間架是先按照直型加工，后按要求的半徑和弦高等條件進(jìn)行彎曲加工．凹、凸弧中間架俯視圖的繪制與直型中間架的基本一樣．不同的是，由于中間架由直型變成弧型，主視圖中主輪廓也由直線變成弧線，由多個(gè)同心的圓弧組成． 安裝托輥孔的垂直中心線與圓弧切線垂直，根據(jù)安裝托輥孔的距離、圓弧半徑的不同，每繪制一個(gè)孔需要旋轉(zhuǎn)一定的角度，這是程序設(shè)計(jì)的技術(shù)難點(diǎn)．

4．1 凸型中間架的參數(shù)化賦值

設(shè)計(jì)程序時(shí)，選擇帶寬B，確定半徑R，設(shè)定長(zhǎng)度L =6 000 mm，并將第1 個(gè)圓孔距左端面距離b0賦值．以帶寬B 為1 000 mm、半徑為24 000 mm、b0=500 mm 標(biāo)準(zhǔn)凸弧中間架為例，賦值語句如下:

setq L 6000

setq B (getreal " n 請(qǐng)輸入帶寬B 為1000")

setq R (getreal " n 請(qǐng)輸入半徑:24000")

setq b0(getreal " n 請(qǐng)輸入b0為500 或600")

4．2 凸弧中間架的程序設(shè)計(jì)

與直型中間架相比，凸弧中間架的俯視圖與直型中間架的完全一樣，所以主要繪制主視圖．繪制時(shí)首先要確定5 條圓弧中中間圓弧的中間點(diǎn)為基點(diǎn)pz0，程序如下:

setq p0(polar pz0(* 1．5 pi)R);中間圓弧的圓心p0

setq pz1(polar p0(/ (* (+ 90 (/ (L R)180))pi180);中間圓弧左端點(diǎn)pz1

setq pz1(polar p0(/ (* (－ 90 (/ (L R)180))pi180);中間圓弧右端點(diǎn)py1

求出上述3 點(diǎn)坐標(biāo)后，利用AutoCAD 的起點(diǎn)、端點(diǎn)和圓心畫圓弧命令繪制中心線圓弧． 通過偏移復(fù)制命令利用線段間的間距繪制其他弧線． 調(diào)用ZQ1Z、ZQ2Z、ZK1Z 子程序，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)插入上、下端面孔中心線和側(cè)面圓．

繪制槽鋼頂面、底面圓孔的中心線和側(cè)面圓時(shí)，調(diào)用相應(yīng)的子程序插入圖線后，根據(jù)所對(duì)應(yīng)的角度旋轉(zhuǎn)即可得到． 以繪制頂面圓孔中心線為例，調(diào)用ZQ1Z 子程序插入，根據(jù)半徑和中心線距左端面的距離，計(jì)算對(duì)應(yīng)的角度，插入第1 對(duì)孔中心線并旋轉(zhuǎn)．計(jì)算第2 對(duì)孔所對(duì)應(yīng)的角度，插入第2 對(duì)孔中心線并旋轉(zhuǎn)圖線．后面每次增加一個(gè)a0值后計(jì)算各孔的旋轉(zhuǎn)角度，循環(huán)旋轉(zhuǎn)復(fù)制各中心線［5］．

4．3 非標(biāo)準(zhǔn)凸弧中間架的繪制

非標(biāo)準(zhǔn)凸弧中間架與標(biāo)準(zhǔn)凸弧中間架的區(qū)別，主要是中間架的長(zhǎng)度L 不同． 編程設(shè)計(jì)時(shí)，需要輸入中間架的長(zhǎng)度，根據(jù)中間架的實(shí)際情況拾取各起點(diǎn)、端點(diǎn)以及托輥安裝孔的間距，根據(jù)拾取的上述參數(shù)計(jì)算旋轉(zhuǎn)角度．然后調(diào)用上、下托輥安裝孔中心線的子程序ZQ1Z、ZQ2Z 插入孔中心線后旋轉(zhuǎn)復(fù)制得到所需中心線．

4．4 凹弧中間架的繪制

凹弧中間架與凸弧中間架的繪制方法相同，同樣以主視圖中間線的端點(diǎn)pz1為基點(diǎn)，定位出凹弧段的圓心p0．以p0為定位點(diǎn)，通過polar 命令定位其他點(diǎn)．由于主視圖中凸弧段圓心在輪廓線的下方，而凹弧段圓心在輪廓線的上方，所以凹弧中間架圓心相對(duì)于基點(diǎn)的角度為0．5π，其余參數(shù)和程序基本相同．賦值語句如下:

setq pz1'(0 0);基點(diǎn)

setq p0(polar pz1(/ pi2)R);凹弧段圓心．

5 中間架交互式對(duì)話框的設(shè)計(jì)

為使界面形象、直觀，編程時(shí)根據(jù)不同形式中間架分別編寫相應(yīng)的交互式對(duì)話框，使用時(shí)根據(jù)所用形式，打開相應(yīng)的對(duì)話框． 以凹弧形式為例，軟件界面由圖片框、下拉列表、編輯框、按鈕等組成．根據(jù)帶寬B、托輥間距a0和凹弧半徑R 這3 個(gè)基本參數(shù)可以確定其他相關(guān)參數(shù)． 因此，可以將帶寬B、托輥間距a0和凹弧半徑R 放到下拉列表中，然后放到加框列組件上．其中圖片框放置格式為． sld 的幻燈片文件．定位點(diǎn)可以在AutoCAD 繪圖環(huán)境中手動(dòng)拾?。畧?zhí)行時(shí)，首先選擇所需要的中間架的形式如凹弧，然后打開相應(yīng)形式對(duì)話框，根據(jù)具體情況選擇相應(yīng)參數(shù)即可．當(dāng)確定定位點(diǎn)后時(shí)，程序便根據(jù)獲取到的帶寬、型號(hào)、半徑及定位點(diǎn)等參數(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)繪圖［6］． 編程實(shí)現(xiàn)的凹弧中間架的對(duì)話框窗口界面如圖3所示．

圖3 帶式輸送機(jī)凹弧中間架生產(chǎn)圖的對(duì)話框

6 結(jié) 語

通過AutoLISP 語言對(duì)帶式輸送機(jī)的中間架進(jìn)行了參數(shù)化設(shè)計(jì)，提高了帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算精度和設(shè)計(jì)效率，降低了設(shè)計(jì)強(qiáng)度，縮短了帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)開發(fā)周期，保證了帶式輸送機(jī)產(chǎn)品的質(zhì)量，這對(duì)帶式輸送機(jī)向大運(yùn)量、高速度方向發(fā)展具有重要意義．

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