基于AutoLISP的带式输送机中间架生产图图库的开发技术研究

韩素兰，郭术义，赵俊龙，袁丽娟

(华北水利水电大学，河南 郑州 450045)

带式输送机是一种以输送带做牵引和承载构件，连续输送物料的机械设备，广泛用于冶金、矿山、轻工和粮食等各个行业．DTⅡ(K)型带式输送机是通用型系列产品，设计时按部件系列进行设计，根据地形和输送距离等情况的不同，机架部分中间架有直型、凸弧型和凹弧型3 种，种类有标准长度和非标准长度［1］．目前，中间架生产图常用的设计方法是在AutoCAD 平台上，根据尺寸对不同情况中间架进行人工绘图，重复性工作量大，设计速度慢，设计周期长，成本高．

针对带式输送机中间架生产图，运用AutoLISP语言对AutoCAD 进行二次开发，根据中间架不同的形式、种类，通过相应的对话框，在确定带宽后，通过编制好的程序，输入相应参数，生成相应的中间架等部件的生产图，实现中间架生产图的参数化设计．该设计减轻了设计人员的劳动强度，加快了开发速度，缩短了周期，降低了成本，并且提高了绘图的精准度和效率．

1 样板图的设置

工程实际中，利用AutoCAD 绘制图形时，需要既符合国家标准规定，又要满足工程中的实际情况，因此需要创建样板图．样板图设置的流程为:系统变量→图形单位和精度→图纸幅面→图层→文字样式→尺寸标注样式→幅面线→标题栏和明细栏．

绘制中间架生产图时，根据绘制图形的内容，采用十进制单位，长度和角度单位均取整数;设置的图层有粗实线、点画线、双点画线、细虚线、尺寸标注和文字注释等;汉字的文字样式为长仿宋大字体文件gbcbig．shx，不同的对象高度不同;尺寸标注样式采用缺省的ISO－25，对角度等个别设置进行修改．根据编程需要以及绘图比例，对一些系统变量进行设置，赋值语句如下:

(setvar "cmdecho" 0);不显示普通命令的提示

(setvar "blipmode" 0);不显示光标痕迹

(setvar "ltscale" 5);设置线型比例为5

(setvar "dimscale" 20);设置尺寸标注比例因子为20

编程设计时，采用“后置图幅”方法，按照设计对象的真实尺寸进行绘图，在完成图形的所有绘制工作后，选择合适的比例，将所有图样缩小和放大到标准图纸幅面中［2］．

2 标准直型中间架的程序设计

2．1 标准中间架参数的赋值

标准直型中间架长度为6 000 mm，主要参数有带宽B，俯视图中两槽钢孔中心线距离A、中间架宽度A1，主视图中槽钢侧面圆孔圆心到上轮廓线的距离h1、侧面圆孔圆心间距h2，上部托辊的两安装孔距离Q1，下部托辊的两安装孔的距离Q2，上托辊间距离a0等，用setq 为参数进行赋值．

设计选用的基本参数是带宽B．带宽B 确定后，上、下托辊两安装孔的距离Q1、Q2和孔的对数K1以及定位尺寸也就确定，其相应的槽钢、联接板、联接螺栓等各个零部件的尺寸随之确定．编程设计时，由于参数较多，采用分支结构赋值． 以带宽1 000 mm 为例，其赋值语句如下:

(cond (= B 1000))

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

2．2 俯视图的绘制

中间架的生产图主要由主视图、俯视图组成，绘制图形时一般先画俯视图，再画主视图．绘制俯视图时，根据带宽B 和图幅的不同，计算确定基点p0，后通过polar 命令定位确定其他需要点的坐标并对各点进行赋值，后将所要绘制的对象所在的图层设置为当前层．其中，上托辊安装孔、剖面线、联接板分别通过调用相应的子程序FQ1Z、PMXZ、FLBZ 来插入实现．

程序流程为:选择带宽B→选取基点p0→定位其他点→画中心线、轮廓线、虚线等→画上托辊安装孔→画剖面线→画联接板→画引线→标注尺寸． 以绘制上托辊的安装孔为例，以距左端面距离600 mm为起点，插入第1 对孔，然后根据孔的对数每次增加一个a0，循环复制，直到结束［3－4］． 绘制下托辊安装孔时，方法同上．部分俯视图如图1 所示．

图1 中间架俯视图部分图形示意(单位:mm)

2．3 主视图的绘制

绘制主视图时，确定主视图的基点pz0，通过polar 函数确定其他各点． 绘图流程为:中心线→槽钢外轮廓线、厚度线→上下托辊安装孔的中心线→侧面圆孔→联接板． 其中，上下托辊安装孔的中心线、侧面圆孔、联接板分别通过调用相应的子程序ZQ1Z、ZQ2Z、ZK1Z、ZLBZ 插入来实现．中间架部分示意图如图2 所示．

图2 中间架主视图部分图形示意(单位:mm)

实际应用中，不同带宽系列的中间架，对应的参数不同，具体见表1． 编程时，根据每种带宽所对应的参数，以及所选的槽钢、联接板、联接螺栓的型号，编程设计时使用cond 条件函数对中间架的主要参数以及所选槽钢参数进行赋值［1］．

表1 不同带宽中间架的参数表

3 非标准直型中间架的程序设计

3．1 非标准中间架参数的赋值

与相同带宽的标准中间架相比，非标准中间架与标准中间架的主要尺寸相同，所选用联接板以及联接螺栓相同．不同的是:非标准中间架的长度L 由实际情况确定，一般为3 000 ～6 000 mm．支腿孔的个数和孔的定位尺寸不同，进行程序设计时，中间架的长度L，上、下托辊安装孔和侧面圆孔的个数和孔的定位尺寸是用setq 函数为参数进行赋值．

3．2 俯视图的绘制

绘制俯视图时，根据中间架的长度L，确定基点p0．通过polar 函数来确定绘图所需其他各个点的坐标．绘图流程为:中心线→槽钢矩形框→孔中心线→槽钢厚度虚线→插入槽钢顶部、底部孔中心线和侧面圆各个子程序等．插入槽钢顶部、底部孔中心线和侧面圆时，根据非标准中间架所赋的值，按照标准中间架的程序进行循环复制．插入某种孔时，如果该类孔的个数较多时，求出第1 对孔的对称中心并绘制对称线及孔中心线，然后确定第2 对孔的对称中心，孔个数作减1 处理后判断孔个数是否大于或者等于1，满足条件的话继续求下一对孔对称中心并且绘制对称线及中心线，直到while 函数的条件为否时，运行结束．

3．3 主视图的绘制

绘制主视图时，根据长度L 确定主视图基点的坐标pz1，通过polar 函数来确定绘图所需的其他各个点的坐标．绘图流程为:中心线→矩形框→槽钢厚度虚线→左右两端联接孔等． 主视图上部各成对孔的对称线以及各个孔的中心线，参考俯视图循环插入．

4 标准凸、凹弧中间架程序的编制

由于地形不同，中间架除直型外还有弧型，弧型的还有凹弧和凸弧2 种．在实际应用中，凹弧和凸弧中间架是先按照直型加工，后按要求的半径和弦高等条件进行弯曲加工．凹、凸弧中间架俯视图的绘制与直型中间架的基本一样．不同的是，由于中间架由直型变成弧型，主视图中主轮廓也由直线变成弧线，由多个同心的圆弧组成． 安装托辊孔的垂直中心线与圆弧切线垂直，根据安装托辊孔的距离、圆弧半径的不同，每绘制一个孔需要旋转一定的角度，这是程序设计的技术难点．

4．1 凸型中间架的参数化赋值

设计程序时，选择带宽B，确定半径R，设定长度L =6 000 mm，并将第1 个圆孔距左端面距离b0赋值．以带宽B 为1 000 mm、半径为24 000 mm、b0=500 mm 标准凸弧中间架为例，赋值语句如下:

setq L 6000

setq B (getreal " n 请输入带宽B 为1000")

setq R (getreal " n 请输入半径:24000")

setq b0(getreal " n 请输入b0为500 或600")

4．2 凸弧中间架的程序设计

与直型中间架相比，凸弧中间架的俯视图与直型中间架的完全一样，所以主要绘制主视图．绘制时首先要确定5 条圆弧中中间圆弧的中间点为基点pz0，程序如下:

setq p0(polar pz0(* 1．5 pi)R);中间圆弧的圆心p0

setq pz1(polar p0(/ (* (+ 90 (/ (L R)180))pi180);中间圆弧左端点pz1

setq pz1(polar p0(/ (* (－ 90 (/ (L R)180))pi180);中间圆弧右端点py1

求出上述3 点坐标后，利用AutoCAD 的起点、端点和圆心画圆弧命令绘制中心线圆弧． 通过偏移复制命令利用线段间的间距绘制其他弧线． 调用ZQ1Z、ZQ2Z、ZK1Z 子程序，进行旋转插入上、下端面孔中心线和侧面圆．

绘制槽钢顶面、底面圆孔的中心线和侧面圆时，调用相应的子程序插入图线后，根据所对应的角度旋转即可得到． 以绘制顶面圆孔中心线为例，调用ZQ1Z 子程序插入，根据半径和中心线距左端面的距离，计算对应的角度，插入第1 对孔中心线并旋转．计算第2 对孔所对应的角度，插入第2 对孔中心线并旋转图线．后面每次增加一个a0值后计算各孔的旋转角度，循环旋转复制各中心线［5］．

4．3 非标准凸弧中间架的绘制

非标准凸弧中间架与标准凸弧中间架的区别，主要是中间架的长度L 不同． 编程设计时，需要输入中间架的长度，根据中间架的实际情况拾取各起点、端点以及托辊安装孔的间距，根据拾取的上述参数计算旋转角度．然后调用上、下托辊安装孔中心线的子程序ZQ1Z、ZQ2Z 插入孔中心线后旋转复制得到所需中心线．

4．4 凹弧中间架的绘制

凹弧中间架与凸弧中间架的绘制方法相同，同样以主视图中间线的端点pz1为基点，定位出凹弧段的圆心p0．以p0为定位点，通过polar 命令定位其他点．由于主视图中凸弧段圆心在轮廓线的下方，而凹弧段圆心在轮廓线的上方，所以凹弧中间架圆心相对于基点的角度为0．5π，其余参数和程序基本相同．赋值语句如下:

setq pz1'(0 0);基点

setq p0(polar pz1(/ pi2)R);凹弧段圆心．

5 中间架交互式对话框的设计

为使界面形象、直观，编程时根据不同形式中间架分别编写相应的交互式对话框，使用时根据所用形式，打开相应的对话框． 以凹弧形式为例，软件界面由图片框、下拉列表、编辑框、按钮等组成．根据带宽B、托辊间距a0和凹弧半径R 这3 个基本参数可以确定其他相关参数． 因此，可以将带宽B、托辊间距a0和凹弧半径R 放到下拉列表中，然后放到加框列组件上．其中图片框放置格式为． sld 的幻灯片文件．定位点可以在AutoCAD 绘图环境中手动拾取．执行时，首先选择所需要的中间架的形式如凹弧，然后打开相应形式对话框，根据具体情况选择相应参数即可．当确定定位点后时，程序便根据获取到的带宽、型号、半径及定位点等参数实现自动绘图［6］． 编程实现的凹弧中间架的对话框窗口界面如图3所示．

图3 带式输送机凹弧中间架生产图的对话框

6 结 语

通过AutoLISP 语言对带式输送机的中间架进行了参数化设计，提高了带式输送机的设计计算精度和设计效率，降低了设计强度，缩短了带式输送机的设计开发周期，保证了带式输送机产品的质量，这对带式输送机向大运量、高速度方向发展具有重要意义．

［1］张世化，韦铁． DTⅡ(K)型带式输送机设计选型手册(下册)［M］． 焦作:焦作市科瑞森机械制造有限公司，2013:48 －56．

［2］何培英，杜宝玉，韩素兰． AutoCAD 计算机绘图实用教程［M］．北京:高等教育出版社，2012:190 －196．

［3］刘喜平．基于AutoLISP 的AutoCAD 二次开发技术［J］．机械制造与自动化，2011，40(4):128 －130．

［4］郭秀娟，范晓鸥．基于AutoLISP 的AutoCAD 二次开发研究［J］．吉林建筑工程学院学报，2008，25(4):82 －84．

［5］雷萍．基于AutoLISP 的参数化绘图程序的设计［J］． 机械制造，2005，43(10):37 －39．

［6］吴永进，林美樱．AutoLISP ＆ DCL 基础篇［M］．北京:中国铁道出版社，2008:283 －342．