基于VB環(huán)境的拉刀CAD系統(tǒng)設(shè)計(jì)

董慧鋒

（鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，河南鄭州，451100）

拉刀是一種加工效率及加工精度都很高的非標(biāo)準(zhǔn)刀具，廣泛應(yīng)用在各種孔類零件的制造加工中。由于拉刀是非標(biāo)刀具，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，牽涉的參數(shù)比較多、計(jì)算工作量大、齒形設(shè)計(jì)也很繁瑣，因此拉刀的設(shè)計(jì)費(fèi)時(shí)費(fèi)力。此外,由于拉刀的特性，屬于精密家棟刀具,制造加工的成本很高,一旦在設(shè)計(jì)時(shí)出現(xiàn)失誤, 勢(shì)必會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失[1]。為了避免以上狀況的發(fā)生，提高拉刀設(shè)計(jì)的時(shí)效性和設(shè)計(jì)精度，本文綜合運(yùn)用Visual Basic編程技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、CAD二次開發(fā)等技術(shù)，設(shè)計(jì)了運(yùn)行windows平臺(tái)拉刀計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)。拉刀設(shè)計(jì)人員可以借助此系統(tǒng)的人機(jī)交互界面完成拉刀設(shè)計(jì)參數(shù)的輸入和相應(yīng)的計(jì)算，然后調(diào)取AutoCAD完成拉刀的圖形繪制。

1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)是以Windows系統(tǒng)為平臺(tái)，以Visual Basic6.0計(jì)算機(jī)語言為開發(fā)工具，依據(jù)Windows自帶的Microsoft Access建立拉刀的參數(shù)數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)獲得相應(yīng)參數(shù)數(shù)據(jù)后，操控AutoCAD軟件完成拉刀標(biāo)準(zhǔn)圖紙的繪圖，并進(jìn)行輸出、保存。使用者只需將拉刀設(shè)計(jì)所需要的參數(shù)信息輸入到系統(tǒng)中，即可實(shí)現(xiàn)拉刀的設(shè)計(jì)計(jì)算及圖紙的自動(dòng)生成。

本系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)機(jī)構(gòu)框圖

為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)后續(xù)的可擴(kuò)展性、可維護(hù)性、可移植性，根據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃和模塊化設(shè)計(jì)原則，本系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)模塊：人機(jī)交互模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、參數(shù)設(shè)計(jì)模塊和圖形繪制模塊。在人機(jī)界面中，使用者根據(jù)設(shè)計(jì)需要輸入拉刀參數(shù)。輸入拉刀設(shè)計(jì)參數(shù)完畢后，本系統(tǒng)會(huì)根據(jù)使用者輸入、選擇的數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)、計(jì)算，并最終生成繪制拉刀的數(shù)據(jù)參數(shù)。即使輸入的設(shè)計(jì)參數(shù)不正確或超出數(shù)據(jù)庫中的范圍，系統(tǒng)將進(jìn)行錯(cuò)誤提示。然后程序會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)AutoCAD進(jìn)行繪制拉刀圖形并對(duì)結(jié)果文件進(jìn)行保存。最后關(guān)閉圖形文件、退出AutoCAD。

2 系統(tǒng)的主要功能模塊

2.1 人機(jī)交互模塊

拉刀CAD系統(tǒng)的人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要組成部分，所以系統(tǒng)的界面設(shè)計(jì)尤為重要。交互式用戶界面主要用于輸入已知拉刀參數(shù)和用戶的特殊的需求，如拉刀類型、工件材料、拉刀材料、預(yù)制孔直徑以及容屑槽參數(shù)等數(shù)據(jù)。所以用戶界面一定要簡(jiǎn)潔、明了方便用戶輸入。VB語言的特點(diǎn)也讓人機(jī)交互界面更加直觀和易懂。

打開拉刀CAD系統(tǒng)可執(zhí)行文件后，首先顯示的系統(tǒng)的登錄界面，界面很簡(jiǎn)潔，如圖2所示。上面是一個(gè)標(biāo)簽，其標(biāo)題是“歡迎使用拉刀CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)”；中間部分是一個(gè)框架，內(nèi)部是一個(gè)圖像框（Image）顯示的是一個(gè)拉刀的圖形；下部是兩個(gè)命令按鈕，分別是“歡迎進(jìn)入”、“退出”，點(diǎn)擊即可進(jìn)入系統(tǒng)，或退出系統(tǒng)。其程序如下：

圖2 登錄界面

按鈕“歡迎進(jìn)入”的程序：

點(diǎn)擊按鈕進(jìn)入材料選擇界面，如圖3所示，點(diǎn)擊幫助還可以顯示常用材料的提示說明，“拉刀材料”和“工件材料”的選擇，都可以根據(jù)常用的材料在下拉列表框顯示并進(jìn)行選擇。

圖3 材料選擇界面

2.2 參數(shù)輸入模塊

完成拉刀類型、拉刀材料選擇之后，系統(tǒng)進(jìn)入拉刀參數(shù)輸入界面，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)輸入的參數(shù)，進(jìn)行計(jì)算，最后完成圖形繪制。參數(shù)輸入界面如圖4所示。

圖4 參數(shù)錄入

此界面主要用于輸入拉刀的有關(guān)參數(shù)。如圖4所示，選擇的拉刀類型為花鍵拉刀。需要輸入的參數(shù)為：預(yù)制孔直徑、預(yù)制孔最小極限尺寸、花鍵大徑、花鍵大徑最大極限尺寸、拉削長(zhǎng)度、花鍵鍵寬、鍵數(shù)。其中鍵數(shù)是由下拉列表框進(jìn)行選擇，此數(shù)據(jù)都是整數(shù)，2、4、6、8、10、12等。然后是兩個(gè)命令按鈕：“下一步”、“上一步”。

如果輸入和選擇參數(shù)后，發(fā)現(xiàn)上個(gè)界面的“材料選擇”有問題，此時(shí)可以單擊“上一步”按鈕，返回“材料選擇”界面。其程序如下：

2.3 數(shù)據(jù)庫模塊

系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫是由拉刀設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)拉刀的過程中，按照設(shè)計(jì)要求、標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)的拉刀設(shè)計(jì)手冊(cè)，建立的原始數(shù)據(jù)和相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果。原始數(shù)據(jù)應(yīng)包括繪制拉刀、設(shè)計(jì)拉刀的一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如刀柄的長(zhǎng)度、齒升、齒距、容屑槽的尺寸、容屑槽的系數(shù)等相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)[2]。

由于VB語言自身并沒有可以訪問數(shù)據(jù)庫相關(guān)的類,因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要引用一個(gè)能夠訪問數(shù)據(jù)庫的類來進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的訪問。本系統(tǒng)采用ADODB，與DAO和API比較起來，ADODB比DAO使用起來更靈敏、功能更強(qiáng);對(duì)比API，ADODB更容易使用。Access數(shù)據(jù)庫相對(duì)SQL來說，使用起來更容易，而且可以滿足本系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)庫容量的要求，所以拉刀CAD系統(tǒng)選擇了Access。

依據(jù)拉刀參數(shù)的類型完成數(shù)據(jù)庫建立后，就可以通過Select和Find等語句，逐一的對(duì)數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索、計(jì)算，獲得的結(jié)果可以直接用于拉刀圖形的繪制。

2.4 圖形繪制模塊

本系統(tǒng)利用Visual Basic編程語言直接調(diào)用AutoCAD軟件實(shí)現(xiàn)參數(shù)化、自動(dòng)化拉刀圖形繪制。根據(jù)用戶在參數(shù)界面錄入已知設(shè)計(jì)的相關(guān)參數(shù)及要求，系統(tǒng)會(huì)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算整理，通過調(diào)用各種計(jì)算子程序及數(shù)據(jù)庫，對(duì)拉刀進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算，并把設(shè)計(jì)結(jié)果傳送給繪圖程序，然后打開AutoCAD軟件，完成拉刀的圖紙繪制，繪制過程如下圖5所示。

圖5 繪圖界面

3 系統(tǒng)主要程序的設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)除了各種計(jì)算和調(diào)用數(shù)據(jù)庫外，最重要的就是啟動(dòng)AutoCAD軟件，然后根據(jù)輸入及計(jì)算的參數(shù)繪制拉刀圖形。

3.1 進(jìn)入AutoCAD繪圖環(huán)境

利用AutoCAD ActiveX Automation技術(shù)，使用者可以通過程序在內(nèi)部或外部，完成對(duì)AutoCAD繪圖軟件的操控。在VB編程語言中，可以把AutoCAD軟件看作一個(gè)圖形窗口，然后對(duì)圖形窗口執(zhí)行打開、繪圖、編輯、保存、打印及關(guān)閉等操作。具體操作命令如下：

3.2 圖形繪制程序

進(jìn)入繪圖界面后，要根據(jù)拉刀參數(shù)進(jìn)行圖形的繪制。對(duì)于拉刀圖形主要是直線和曲線的組合，因此，繪圖程序最重要的就是獲取直線、曲線的起始點(diǎn)和起始角度。為了提高程序運(yùn)行效率，可以把直線和曲線的繪制設(shè)計(jì)成子程序進(jìn)行調(diào)用。

下面創(chuàng)建繪制直線的子程序：

對(duì)于拉刀的圖紙繪制來說，其實(shí)就是直線、曲線、圓弧等的組合，利用以上這些子程序就可以完成拉刀圖紙的自動(dòng)繪制。后續(xù)也可以對(duì)這些程序進(jìn)行擴(kuò)充，來完成更多類型拉刀的圖紙的設(shè)計(jì)。

4 結(jié)論

本設(shè)計(jì)完成了拉刀CAD系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在windows平臺(tái)，基于VB語言環(huán)境和數(shù)據(jù)庫，調(diào)用AutoCAD 軟件完成拉刀工程圖的參數(shù)化繪制?；赩B環(huán)境的拉刀CAD系統(tǒng)可以對(duì)拉刀進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，對(duì)不同規(guī)格的拉刀進(jìn)行參數(shù)的自動(dòng)計(jì)算和出圖，可以有效地縮短了設(shè)計(jì)、開發(fā)、制造周期，提高設(shè)計(jì)效率。