方圆段钣金展开的AutoLisp编程方法

方圆段钣金展开的AutoLisp编程方法 方圆段钣金展开的 A u t o L i s p 编程方法 董菊梅, 王庆明 ( 华东理工大学 机械与动力 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院, 上海 200273) 摘要: 应用 Auto CAD 软件建立天方地圆展开的几何模型在工程应用中较为常见, 详述了天方地圆展开的数学模型, 并在数学模型基础 上应用 Auto Lisp 语言进行编程, 从而实现方圆段钣金展开的计算机参数化绘图, 在提高效率的同时, 又提高了方圆段展开的精度。 关键词: 方圆段接管; 钣金展开; Auto CAD ; Auto Lisp 中图分类号: TH122 文献标识码: A 文章编号: 1672- 545X(2007)12- 0065- 03 在冶金、化工、机械工程、建筑工程等领域中, 涉及到各种钣 4) 画方圆段的展开图如图 5 所示。首先确定 O ' 和 A 两 ( 金件的制作问题, 其中一个重要环节就是要正确地画出展开图 点,( O' A= a) 。然后以 A 为圆心, 以图 4 中所得实长 A0 为半 ( 即放样) 。工程实际中广泛使用的图解法原理简单、方法直观、 径画弧, 与 O' 点的垂线交于 0 点。然后以 0 点为圆心, δ 为半 作图简便, , 但由于钣金件的 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面多为不规则曲面传统的图解 径画弧, 与以 A 为圆心 A1 为半径的圆弧相交得 1 点。再以 1 , 常采用一些近似画法, 这 法很难确定曲线曲面的形状和范围为圆心 δ 为半径画弧, 与以 A 为圆心 A2 为半径的圆弧相交 不可避免地造成了钣金件的展开精度较低。计算机绘图软件得 2 点。依次类推, 得到 1/4 天圆展开曲线上的 n 个等分点, 将 , 由对称原理可画出整个方圆段 他们依次相连便得到展开曲线( 如 Auto CAD) 的应用, 在某种程度上提高了传统图解法的精 的展开轮廓图。, 因此实际意 度。但这种应用仍建立在图解法的原理基础之上 , 但精度 义并不显著。而钣金展开的解析法虽然原理、方法复杂 , 然后进行数模 高。在解析法基础上建立钣金展开的数学模型A0、A6 实长 2R 转换, 编制计算机程序, 实现计算机的模拟放样, 这不但提高了 A1、A5 实长 放样的精度, 而且避免了重复性的劳动, 提高了劳动效率降低 A2、A4 实长 了劳动强度, 具有重大的工程实际意义。A3 实长 2a 32 10 A 4 56 方圆段投影图 2 图 2 方圆段投影图 1 图 3 1 方圆段钣金展开的几何模型 2a 方圆段是钣金展开中最常见的一种放样图, 其一端是圆形 6 5R 43 210 接口, 而另一端是正方形, 俗称天方地圆。是连接方形管道和圆 2a 6 5柱形管道的常用接管, 其表面由四个等腰三角形和四个部分锥 43 21面组成, 如图 1 所示。 A B O' A B O' 图 4 三角形法求曲线实长 图5 方圆段的展开图 2 方圆段钣金展开的 AutoCAD 作图 h 方圆段示意图图 1 方圆段投影图如图 2、图 3 所示, 图 4 是用三角形法求展 工程实际中截取线段长度用直尺和圆规, 再加之人为的因 开曲面上等分点过渡曲线实长的原理图, 方圆段的展开图如图 素, 往往使得作图误差较大。而如果使用 AutoCAD 计算机辅助 5 所示。用图解法完成方圆段展开的原理及步骤如下: 设计绘图软件包, 就可在作图过程中精确地捕捉、跟踪到各种 ( 1) 将圆形接口等分为 4n 份, 如图 3 所示, 每两个等分点 特殊点, 精确地度量、截取线段, 从而提高绘图的精度。如在上 间连线的弧长为 δ=πR (/ 2n) 。将等分点与正方形顶点相连, 例中, 等分弧长、投影长、实长等均可直接量取, 其精度可与解 得到曲面上过渡线的投影长; 析法相提并论。上例方圆段展开的 AutoCAD 作图原理与步骤, ( 2) 画如图 4 所示的直角三角形, 一条直角边的长为方圆 与 1 中所述完全一致, 具体画法不再详述。在上例中取参数: a 段的高 h, 另一条直角的长度分别取( 1) 中所得曲面上过渡线 =40, h =40, R =25, n=6, 得展开图, 如图 5 所示。在工具栏面积 的投影长, 得到不同直角三角形的斜边分别代表相应过渡线的 查询选项中查得 1/4 方圆段展开曲面的面积 ( 即 AB06 四点所 ; 实长围面积) 为: S'=2760.5547。 收稿日期: 2007- 10- 04 作者简介: 董菊梅( —) , 工程师, 硕士研究生, 研究方向: 现代制造工程。 1971 Equipment Manufactring Technology NO.12, 2007 在原理简单、方法直观、作图简便的图解法的基础上, 应用 ( setq c( / pi 180) ) AutoCAD 软件进行辅助设计和计算, 能使钣金件展开的精度大 ( setq i 1) 为提高。但是若要得到更高精度的展开图样, 就得增加等分点, ( setq px1 0) 这会增加工作量。而且一旦改变方圆段中任一参数, 所有工作 ( setq py1 ha) 就得重新再做。因此, 在钣金件展开中简单地使用 AutoCAD 软 ( while( <= i n) 件, 其工程实际意义并不大。下面我们介绍一种建立在解析法 ( setq l( sqrt( +( +( *( - a( *( cos( / ( *( * 90 c) i) 基础之上的计算机编程钣金展开法, 该方法精度高、效率高, 具 n) ) r) ) ( - a( *( cos( /( *( * 90 c) i) n) ) r) ) ) ( *( - a( *( sin( / 有深远的实际意义。 ( *( * 90 c) i) n) ) r) ) ( - a( *( sin( /( *( * 90 c) i) n) ) r) ) ) ) ( * h h) ) ) ) ( setq p( /( - a px1) py1) ) 方圆段钣金展开的数学模型 3 ( setq q( /( +( - ( - ( +( * px1 px1) ( * py1 py1) ) ( * a ) ) ( ) ) ( ) ) ( ) ) )a* δ δ* l l* 2 py1( 1) 正方形底边方向上的三角形斜高( 图 5 中 O'0 线段实 ( setq px2( /( +( - a( * p q) ) ( sqrt( - ( *( - ( * p q) a)22 长) 为 ( ) ha = h+a- R!- ( * p q) a) ) ( *( + 1( * p p) ) ( - ( +( * a a) ( * q q) ) ( * l( ( ) 将圆周等分为 份, 每段圆弧定长为 () ; 24n δ=πR/ 2nl) ) ) ) ) ) ( + 1( * p p) ) ) ) ( ) 第 个等分点与正方形顶点 的连线实长为 3i A ( setq py2( +( * p px2) q) )22L =[ ( a - Rcos( 90?×i /n) ) + ( a - Rsin( 90?×i /n) ) i ( ( ( ) ) )setq px3+car p0px121/2 ] +h( setq py3( +( cadr p0) py1) ) , , , , 当 或 时, 为展开面上三角形的 i =012ni =0 n Li ( ( ( ) ) )setq px4+car p0px2斜边长, 即曲面上第一根过渡线实长。 ( ( ( ) ) )setq py4+cadr p0py2( ) 根据前面所述方圆段的展开原理, 在第一象限建立坐 4 ( setq pk( list px3 py3) )标系, 设 点的坐标为( , ) , 则 点的坐标为( , ) , 点的 O' 00A a00 ( setq pj( list px4 py4) ) 坐标为( , ) 。 设 点的坐标为( , ) , 则根据 点与 点及 0haiXYi0 i i ( )command "line" pk pj "" 点的关系, 可以列出下面方程组: A ( setq px1 px2)2 2 2( a- X) +Y=Lii i ( )setq py1 py2 "2 22 ( ) ( ) X- X+Y- Y=δ( setq i( + 1 i) ) i i - 1i i - 1 由此方程组可以解得 i点的坐标表达式如下: ) 22222( ) )( setq pxocar p0X=( ( a- p×q ) + ( ( p×q - a ) -( 1 + p)( a + q - L) ) i i 1 /2 2setq pyo( + ha( cadr p0) ) ) ( ) (/ 1 + p) ( setq p1( list pxo pyo) ) Y=p×X+ q i i ( ( ) ) )( setq pxa+ acar p0 其中 、的表达式为: pq ( ( ) )setq pyacadr p0p =( a - X) /Y i- 1i- 1 ( setq pa( list pxa pya) )2 222 2 q =( X+ Y- a - δ+ L ) (/ 2 Y ) i- 1 i- 1 i i- 1( command "line" p0 pa"") ( )command "line" pa pj""方圆段钣金展开的 编程 4 AutoLis p ( command "line" p1 pa"") ( setq pxb( - ( car p0) a) ) 根据 中方圆段曲面展开的数学模型, 用 语言编 3 AutoLisp ( ( ) )setq pybcadr p0写计算机程序。确定展开曲面轮廓上 个等分点的相互位置, 并 i ( ( ) )setq pblist pxb pyb将这些点依次连接, 则可得到方圆段展开曲面。以下是用 Au- ( )command "line" p0 pb""语言编写的 展开曲面的程序: toLisp1/4 ( )command "line" p1 pb""( defun C:djm( ) )( setq p0( getpoint"p0=") ) 将 上 述 程 序 在 工 具 栏 加 载 程 序 命 令 按 钮 下 运AutoCAD ( ( ) ) setq rgetreal "R=" 行, 程序加载后按提示依次输入 点坐标、正方形半边长 、p 0 a( setq a( getreal "a=") ) 圆的半径 R、方圆段的高 h、等分数 n, 则屏幕上将自动绘出展 ( setq h( getreal "h=") ) 开曲面的 1/4 轮廓图。例如在命令框中输入 p 0 点坐标( 在屏幕 ( setq n( getreal "n=") ) 上用鼠标任取一点) , a =40, h =40, R =25, n =6, 如图 6 所示, 则 ( ( ( ( ( ) ( ) ) ( ) ) ) ) setq hasqrt+*- a r- a r* h h 输 出 如 图 所 示 。 计 算 此 展 开 曲 面 的 面 积 , 得7 1/ 4 ( setq δ( /( * pi r) ( * 2 n) ) ) , 与 中结果 基本一致。若其它参S'=2760.4090 2 S'=2760.5547 数 不 变 , 改 变 等 分 数 , 取 n =20, 得 S' =2644.8889; n =60 时 , S' =2625.6727。可以看出随着等分数的增加, 曲面展开的面积逐 6 结束语 渐逼近真实值。 钣金展开是冷作、钣金制件中重要的一环, 只有准确地求 出钣金件的展开图, 才能制造出精度高的钣金产品。笔者以方 圆段的展开为例, 介绍了从传统的角规法到采用 AutoCAD 软 件作图, 再到通过计算机编程直接输出展开放样图。可以看到 , 缩短了 钣金展开软件开发不但大大减轻了操作者的劳动强度 生产周期, 并使产品 合 格 率 接 近 100% , 其 优 越 性 是 人 工 放 样 , 相信 所无法相比的。目前市场上已有各种钣金展开应用软件 , 会使这一领 输出图在钣金展开这一领域引入快速发展的计算机技术6 P 0 点坐标的输入方法 图 7 图 域的发展有更广阔的前景。 参考文献: 5 方圆段钣金展开 AutoLis p 编程的意义 [1] 王景良.钣金展开入门与提高[M].北京: 冶金工业出版社, 2002. AutoLisp 语言编写展开曲面的计算机程序, 其工程实际 用 梁绍华.新编钣金展开计算计算实用手册[M].北京: 机械工业出 意义是显著的: [2] 版社, 2003. ( 1) 只要将等分数取足够大, 可将曲面展开的精度提高到 翟洪绪, 翟纯雷.实用钣金展开计算方法[M].北京: 化学工业出 ; 所需要的任意程度[3] 版社, 2000. ( 2) 当零件的任一几何参数发生变化时, 只要在命令行输 梁 雪 春 , 崔 洪 斌 , 吴 义 忠 , 曹 康.AutoLisp 语 言 基 础 教 程[M]. 北 入需要改变的参数, 则即刻生成高精度的曲面展开放样图, 这 [4] 京: 人民邮电出版社, 1998. , 生产效率也得到提高; 样减轻了工程技术人员的劳动强度袁筱麟.板金展开计算机放样技术[J].化工建设工程, 2002,( 1) ( 3) 若将所编程序经过计算机接口技术, 直接发送到数控 [5] 40- 41. 等离子切割机上进行实用下料。这一方面会减少重复性工作、 阮五洲.Autocad 在板金展开中的应用 [J]. 机床与液压 , 2004, 缩短制造周期, 另一方面可避免从设计到放样等各个环节人为 [6] ( 9) : 161- 162. 出错的可能性。 The P rogra mme Me thod for S pua re - circle Re duce r S he e tme ta l Unfold DONG Ju- mei, WANG Qing- ming ( School of Mechanical and Power Engineering, East China Universityo f Science and Technology, Shanghai 200273, China) Abs tra ct: Geometrical model of square to circle reducer pipe is generallyes tablished through Auto CAD software.Mathmaticalun folding mod- el of square to circle reducer pipe is presented in this paper.And its programme is created by Auto Lisp. So unfolding model of square to circle reducer pipe can be realized by parameter drawing .This is not only more efficient, but also more accurate. Ke y words : Square to circle reducer pipe; Sheetmetal unfold; Auto CAD; Auto Lisp !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!![上接第 58 页] 限元应力分析。这种仿真分析模式可用于装备的虚拟设计。 ,2004. 铁道出版社 参考文献: 陈立平,等.机械系统动力学分析及 ADAMS 应用教程[M]. 北京: [4] 清华大学出版社,2005. [1] 肖田元.虚拟制造[M]. 北京:清华大学出版社,2004. 王国权,等.虚拟试验技术[M]. 北京:电子工业出版社,2004. [5] 隋允康, 等.MSC.Nastran 有限元动力分析与优化设计实用教程 [2] 孙江宏, 等.Pro/Engineering 结 构 分 析 与 运 动 仿 真[M]. 北 京:中 国 [M]. 北京:科学出版社,2004. [3] Virtua l Ma nufa cturing Te chnology Ba s e d on P roE/Ada ms /Na s tra n 112QIN Cheng, ZHAO Zhen- qiang, ZHAO Huai- zhu ( 1.P.O box 7220, Beijing 100072, China; 2.Handan HaigongM achinery,Handan Hebei 056002, China) Abs tra ct: The correlative concept of Virtual Manufacturing is discussed in this paper, and then the associated analysis by ProE/Adams/Nas- tran is given for marine lift. Ke y words : virtual manufacturing; three- dimensional modeling; dynamic analysis