基于AutoCADVBA的方圆接头建模与展开

黄华

（四川工程职业技术学院 机电工程系，四川 德阳 618000）

Auto CAD VBA（Visual Basic for Applications）是从AutoCAD R14.01版本开始内嵌于AutoCAD软件中的二次开发工具。VBA将AutoCAD和Visual Basic的功能结合在一起，借助于在建筑、机械、电子等行业中广泛应用的AutoCAD软件的优秀的二维以及三维绘图功能，以及Visual Basic友好的编程界面工具，能快捷、快速地创建出符合用户要求的程序，大大提高用户的工作效率。

AutoCAD VBA开发使用的是AutoCAD ActiveX技术，这种技术使得用户能从Auto CAD的内部或外部，以编程方式来操作AutoCAD[6]。从理论上来说，AutoCAD中大多数命令，都能够通过VBA编程来控制实现，同时还加入了一些VB特有的功能，从而大大方便了用户的开发应用。

1 建模方法与步骤

方圆接头钣金件，一般上部为圆形，下部为方形，用于连接圆形和方形流道，其本体是由4个斜圆锥面和4个三角形平面构成，如图1所示。

图1 方圆接头的构成

要用Auto CAD VBA来编程实现自动建模，首先要能够在Auto CAD中能手动操作实现，并且操作及算法简单。本建模方法利用Auto CAD中具有的放样（Loft）功能来实现。放样（Loft）是 Auto CAD2007之后的版本才具有的功能，其作用是在几个横截面之间，沿着引导线生成所需要的曲面。

横截面（通常为曲线或直线）可以是开放的（例如圆弧），也可以是闭合的（例如圆）。使用放样（Loft）命令时，必须指定至少两个横截面。

在方圆接头中，则以上圆以及下方形为两截面，以4个斜圆锥面和4个三角形平面分解的8条截交线为引导线。用VBA控制Auto CAD实现方圆接头建模的具体步骤为：

步骤1：读取方圆接头各参数，包括上圆直径，下正方形边长，上下底面高度，壁厚等；

步骤2：给出方形底面中心点O1坐标，结合正方形边长，用多边形（Polygon）命令画出方形底面；

步骤3：由O1坐标及上下底面高度得出上圆圆心O2坐标，结合直径，用圆（Circle）命令画出圆形顶面；

步骤4：利用几何方法算出上圆4个象限点E、F、G、H，用直线（Line）命令分别连接方形的 4 个角点，得到斜锥面与4个三角形的截交线；

步骤5：用放样（Loft）命令，选择上圆和下底方形为放样横截面，以8条截交线为导向曲线进行放样，从而得到放样实体，并对实体进行标记；

步骤6：根据壁厚，重复步骤2到步骤5过程，得到另一内部放样实体，同样对实体进行标记；

步骤7：由步骤5和步骤6生成的实体进行差集（Subtract）操作，生成所要的方圆接头钣金件。

2 展开方法与步骤

展开图在钣金下料过程中，起着重要的作用，钣金下料的准确与否，决定着钣金件的制造品质。故，如何得到准确可靠的展开图，一直是方圆接头制造中的重要课题。

如图2中的展开原理图中，我们可以观察到，方圆接头的展开图下部，是由方形4条边成一定角度展开，上部虽然是由圆形展开的，但由于接头的特殊结构，展开后已经不是圆弧了，而是4段不规则曲线组成。

由此，我们可知得到展开图的关键，是得出展开图中所示的各个特殊点的坐标，以及在上部曲线找到一些一般点进行描点作图。对于计算机作图来说，则是要在上部曲线中找到足够多的细分点，并用直线连接这些细分点，以直代曲来拟合曲线。

图2 方圆接头的展开原理图

如图2(a)，以M点为展开图的坐标原点，由方形边长易得B、C两点坐标。由F点往底面做投影得到L点，则L点必在MN直线上。设方形边长a，上圆半径为 r，高为 h，则

可得F点在展开图中的坐标。

如图2(b)，P点为圆周上的第i个等分点，则B、P两点间的距离可由以下公式获得：

之后，计算∠PBM：

由以上即可得到P点在展开图中的坐标。

其他各点均可按上述方法算出。

我们以HN直线为界（N、M分别为AD和BC的中点）来展开图形，其展开步骤如下：

步骤1：以M点作为展开图作图起点，由方形边长可得到B、C两点坐标；

步骤2：由图2(a)中所示几何关系可得到MF长度，从而得到F点坐标；

步骤3：计算∠FBM，给出曲线EF的均分点数，计算点B与曲线EF各均分点的距离，同时计算B与曲线EF各均分点的连线与X轴正向的夹角，由几何关系算出各均分点的坐标，依次连接各均分点；

步骤4：同步骤3的方法，计算出上部其余各段曲线上各均分点的坐标，并依次连接各均分点；

步骤5：由步骤3和步骤4步计算的结果，算出下部N、A、D各点的坐标，依次连线；

步骤6：连接上部曲线和下部折线，进行标注。

3 程序实例

依据上述方法，用AutoCAD VBA编制程序得到程序交互界面如下：

在AutoCAD软件中运行宏程序，输入如图3所示的参数之后，点击三维建模按钮，就能得到所要的三维钣金件模型，再点击平面展开按钮Auto CAD，就能自动新建文件生产展开图并自动进行标注。

图3 软件交互界面

实例输出结果如图4所示。

图4 实例结果

4 结束语

本文基于AutoCAD VBA技术，应用解析几何知识，给出了方圆接头钣金件的三维精确建模方法以及展开图算法。实际编程验证表明，方法准确可靠，所建模型完全能满足三维演示、工程分析等的要求。用上述方法所得的展开图，实现了自动化展开和自动化标注，减轻了绘图人员的工作量。

[1]梁国高.基于AutoCAD及Pro／E的天圆地方类结构件建模及展开研究[J].机械，2010，37(3)：55-57.

[2]李玉龙，徐泽银，徐 强.异形方圆接头的钣金建模及展料实现[J].机械工程师，2005，(9)：73-74.

[3]周运金，王 刚，李静蕊.圆方过度接头展开图在AutoCAD中的绘制[J].陕西理工学院学报，2005，21(3)：36-38.

[4]李元伟，陈良才.天圆地方流道三维建模[J].机械设计与制造，2009，(8)：110-111.

[5]杨玉杰.钣金展开200例[M].北京：机械工业出版社，2003.

[6]张 帆，郑立楷，王华杰.AutoCAD VBA开发精彩实例教程[M].北京：清华大学出版社，2004.

[7]张 帆，郑立楷，卢择临，王成煌.AutoCAD VBA二次开发教程[M].北京：清华大学出版社，2006.