Auto CAD二次开发及在机械工程中的应用

李肇阳

（广东南华工商职业学院，广东广州 510507）

0 引言

CAD（Computer Aided Design）全称叫做计算机辅助设计，这里讲的Auto CAD 是计算机辅助设计软件中的一种，它是由Auto Desk 公司为交互式微机开发的一款辅助设计软件。尤其是在Auto CAD 2000 版本出现以来，提供了丰富、具有创新性功能，受到了很多图形设计开发者的喜欢，并在我国工程领域有着广泛的推广与应用。该软件提供的二次开发功能更适合不同行业自身特点，能够根据设计人员的工作需求提供差异化的功能，并借助软件平台自带的功能与数据库，使得图形设计变得更加简单。下面就结合其二次开发的功能特点做研究，以帮助机械行业的工作者更好地利用二次开发功能。

1 二次开发的原理

在Auto CAD 软件平台，除了有常见的功能菜单板块之外，还搭配了丰富的命令功能选项，通过简单的快速命令，设计人员可以快速、高效访问相应的功能板块，实现高效率、高质量工作。此外，在平台中还设置了控制图形和数据库的应用程序编程接口，方便平台功能的拓展。一般说来，对目前该平台二次开发技术研究将从编程接5 个方面入手。

1.1 创建更具专业性的数据库

一般在使用CAD 平台时，其自身是并不带任何图形数据的，而它的主要特色在于线性与图层功能软件自身是不带真正意义上的图形数据库的，其自身特色是在线性和图层等方面，而借助这些功能特点，并最终形成平台的“图形库”，而这些都是由平台的功能特征而决定的。在实际机械加工行业，采用本平台常常会涉及到专业性的零部件，如螺丝、螺母、化学锚栓、内六角螺栓组等，在实际绘图中若单独绘制，势必会增加时间与难度，因此这个时候就可以根据不同行业的需求，从图形库中调取相应的快速零部件。建立加工制造过程中常用的三维实体模型库，是进行产品设计必须的选择。

1.2 平台嵌入技术研究

为了使平台高效率化，平台将更多的功能板块赋予了快速命令，这样可以在最短时间调用需要的功能模块，提高工作效率。另外，为了更加贴近设计工作者的实际需求，平台还支持对通用命令进行程序开放，使得指令变得更加灵活。就目前来看，CAD 有自带的快捷键的设置系统，在实际应用平台时，可以根据需求对CAD 打印功能进行设置，也可以做集中化批量处理，提高工作效率。

1.3 平台提供三维到二维的转化功能

在很多机械工程领域，其开放性图源一般以三维形态呈现，但很多时候也需要对图形进行二维编辑。在CAD 平台就提供了强大的三维空间建模功能，在此功能模块中提供了三维到二维的转化功能，也可以调用快速指令，实现三维视图到二维视图的转化。

1.4 智能化开发技术

这些年来CAD 迎来了多次创新，并更好地适应了广大图形设计工作者。如平台的二次开发就是把人工智能化的思想，将传统设计与技术融合到设计领域，并分析归纳设计问题，进而参考人类思考行为，这将使平台的人机交互变得更加简单、高效，符合更多开发者的功能需求。另外，为了使其功能符合广大设计工作者，CAD 系统采用了普遍采用的专家系统，能够更好地满足相关设计规范要求，更好地对设计流程进行判断，并提出更加有效的解决方案。

2 二次开发主要方式

2.1 参数化设计研究

在平台的二次开发设计中提供了参数化设计功能，这其中就包括了预先设置的几何图形约束，帮助设计人员在造型时更加方便地使用，知道与某个产品的相关几何图形所关联的特征尺寸参数，就可以用来产生其他几何相似的图形。对其主要的技术特色做研究可以发现，平台的设计将基于对产品的特征来反映相关典型的参数特征，并在其主要的特性上建立参数化的联系，帮助设计者更加高效的使用。

机械工程领域涉及的范围广，因此产品种类很多，并且功能要求也不同，不过只要借助特性参数，便可以提取零件的共同特性，并根据相关行业标准与需求进行约束，使得设计符合行业标准，从而提高图形设计的效率。

2.2 二次开发技术在设计过程的研究

在具体的平台使用中，将涉及多方面的内容，如图形格式的存储，一般说来在二开发中可以选择多种格式对设计图形进行保存，实现其相互的转化功能和实现高质量的存储，还可以创建分类的图形存储模具，使得开发功能更专业化。

2.3 在不同领域的应用研究

随着我国各个领域的不断发展，Auto CAD 平台在其中发挥了巨大作用。比如广告公司可以利用CAD 平台对图形进行二维化的处理，后期再借助更加专业性的平面设计软件进行处理精细化处理。幕墙设计公司也可以利用Auto CAD 二次开发功能，借助其丰富的图形库为幕墙型材和胶条提供丰富选择。另外也可以从平台中获得各个断面的力学常数，方便设计人员调用与施工。而在机械领域，可以借助其二维建模功能提高部件的安装速度。

3 二次开发技术在机械工程中的应用

3.1 零件设计及制造

在机械工程领域，常常会涉及一些关键性零部件的生产与加工，而为了更好地设计这些零部件，经常会采用该平台二次开发智能化设计方法。这样不仅可以保障零件的质量，同时效率也可以大幅提高。一般说来，在实际设计中，只要具备零件的相关参数信息，如零件的尺寸参数、类型、载荷等，就可以完成零件的很多设计功能需求，如结构设计、计算校核、结构参数选定等工作，并且还可以为后期生产提供重要的技术参考。这里就以工业中直齿轮的设计为例子进行研究:

比如，直齿轮的相关参数信息有传动功率P、转速nl和n2（或传动比I、齿数比u）、齿小时数、使用年限等。这下面就可以进行设计工作:首先第一步是选择合适的材料，其次是确定相关力学要求，后续相应是计算工作力矩、接触强度、精确计算小齿轮的直径、确定齿轮模数m，最后就是计算几何尺寸，并画出相应的零件尺寸图、离线方式的齿轮设计及CAD 二次开发示例图（图1）。

通常设计齿轮有一个相对标准的要求，在实际建模设计中就需要明确几何尺寸间的关系，即便齿轮几何参数很多，但是在进行设计时确定重要的参数信息，就也可以完成齿轮设计。其中齿轮设计需要把握齿轮的重要参数，这些包括了模数m、齿数z和齿宽系数k，只要确定这几个参数，就可以顺利完成齿轮设计。因此在进行参数化设计时，需要牢牢把握不同几何图形的设计特征，根据重点数据来下手从而准确地确定几何图形参数。下面是齿轮二次开发的相关代码:

3.2 重要构部件的优化设计

图1 齿轮设计以及二次开发示意

在图形的参数化设计方法中，还可以利用平台二次开发提供的功能选项对零件设计进行优化。比如在二次开发程序中，都会嵌套很多设计与优化的方案，通过提供的数学模型，可以对设计科学性、合理性进行进一步优化。另外，设计人员也可以凭借自身的经验或者采用软件自带的逻辑判断功能，对设计的合理性进行诊断，从而发现设计存在的错误并做进一步修改与优化，保障设计符合科学化要求。此外，也可以利用Auto CAD 二次开发程序，比如在幕墙工程领域，需要对铝模建材进行相关图形设计，这时可以先使用参数化设计找到几何图形的重要参数，并对几何尺寸的厚度、端面尺寸进行修改与优化，而一旦在修改过程中相关尺寸参数发生变化，与之对应的力学参数也将做相应调整，如惯性矩、界面模量等都会做出调整，并在后续过程中做相关计算，各项参数变化均符合设计标准，使得整个图形设计满足设计要求，同时也可以有效节约成本、提高工作效率（图2～图3）。

4 结束语

随着我国传统制造朝着智能制造发展，计算机科学和工业科学都发生了重大转变，其中Auto CAD 等相关软件在推进现代化发展中发挥了关键性作用，并在在我国机械制造领域取得了重要成果。

图2 参数设置界面

图3 齿轮的优化设计