如何二次开发AutoCAD

0 引言

VBA是一种自动化语言，结合相应的图形软件，它可以按照用户的要求，自动地生成一系列的动作指令。微软开发的图形设计软件AutoCAD，由于其具有丰富的方便、快捷的绘图工具，使得该软件在机械制造行业、建筑行业中得到了广泛的应用。

本文以VBA为开发语言，依托AutoCAD强大的绘图功能，设计并开发了数控仿真软件。该软件根据用户编写的数控程序，在自定义的毛坯中，通过刀具的移动完成材料的切削，进而实现零件的加工。所有这些过程，均以三维图形的方式进行动态显示，可以将数控程序加工的细节详实、直观地展现在用户面前。利用该软件可以极大地减小零件试切的损失，对于提高生产效率具有积极作用。

1 仿真系统结构设计

根据实际零件加工的操作顺序，数控加工仿真程序设置了零件定义、程序调用、刀具选择等功能。系统的顶层功能结构如图1所示。

本仿真系统可通过两个对话框定义毛坯的长L、宽W、高H、工作坐标系X、 Y、 Z以及刀具的规格直径Ф、对刀长度L用户可通过一个文件对话窗体选择数控程序PRO。具体的窗体界面如图2所示。

2 算法规划与完成

2.1 VBA引入衔接AutoCAD

选用面向目标的程序规划办法, 运用 Visual Basic 在AutoCAD2005上用VBA技能进行二次开发, 可以较好地完成体系程序参数化绘图。

VBA是经过AutoCAD ActiveX Automation接口来树立和AutoCAD目标间的联络。ActiveX是树立在COM目标模型之上的一个标准通信协议，它答应目标之间经过必定的接口相互通信。而AutoCAD ActiveX提供在AutoCAD外操控编程的机制，经过运用AutoCAD目标，完成对AutoCAD的操控。

2.2 刀具切削实现

在数控机床完成零件加工过程中，主要涉及到两种基本的加工路径，它们分别是直线运动、圆弧运动。

对于直线加工模型，主要是定义加工的起点AA和终点B。移动刀具的对刀点在AA和BB之间，我们利用均匀直线插补算法求得；刀具和毛坯重合部分，可以借助对毛坯执行布尔运算生成，以示零件被切削部分。模型如图3所示。

圆弧加工模型，由于曲线的复杂性和G02、 G03圆弧插补加工方式选择的需要，在确定加工特征信息时应包括：起点SA、SB、 SC、终点EA、 EB、 EC、半径R，顺时针G02、逆时针G03。圆弧生成的变种可以由角度参与确定，对于加工整圆分为：顺时针、逆时针两种。

在整个加工模型的建立中，圆弧加工涵盖了加工的各种基本情况，因此圆弧加工设计是系统实现的关键。圆弧加工模型如图4所示。

下面是基于VBA开发的部分圆弧加工程序：

……

If G02G03 Like "G02" Then

p1(0)=sa: p1(1)=sb: p1(2)=sc

p2(0)=ea: p2(1)=eb: p2(2)=ec

Else

p1(0)=ea: p1(1)=eb: p1(2)=ec

p2(0)=sa: p2(1)=sb: p2(2)=sc

End If

radius=R

d=Math.Sqr((p2(0)-p1(0))*(p2(0)-p1(0))+

(p2(1)-p1(1))*(p2(1)-p1(1)))

d1=Math.Sqr(radius*radius-(d/2)*(d/2))

angle1=Math.Atn(d1/(d/2))

angle3=3.141592-(angle1+angle1)

If (p2(0)=p1(0)) Then

If radius>0 Then

If ((p2(1)-p1(1))>0) Then

centerPoint(0)=p1(0)+Math.Abs(radius)*

Math.COS(3.1415926/ 2-angle1)

Else

centerPoint(0)=p1(0)-Math.Abs(radius)*

Math.COS(3.1415926/2-angle1)

End If

Else

If ((p2(1)-p1(1))>0) Then

centerPoint(0)=(p1(0)-Math.Abs(radius)*

Math.COS(3.1415926/2-angle1))

Else

centerPoint(0)=(p1(0)+Math.Abs(radius)*

Math.COS(3.1415926/ 2-angle1))

End If

centerPoint(1)=p1(1)+(p2(1)-p1(1))/2

If radius>0 Then

If ((p2(1)-p1(1))>0) Then

startAngleInDegree=angle1+3.1415926/2

endAngleInDegree=angle1+3.1415926/2+angle3

Else

startAngleInDegree=-angle3/2

endAngleInDegree=angle3/2

End If

……

2.3 实体加工模型

AutoCAD具有很强的图形绘制能力，利用该软件的三维图形绘制命令可以轻松绘制逼真的实体模型。

本系统利用自定义的加工函数完成实体模型的加工，用户只要给定加工所必须的信息，就可以实现零件的自动加工。自定义函数的原型如下：

arcsolidtrace s(0), s(1), s(2), e1(0), e1(1), e1(2), radius, R,

H, boxObj, cylinderobj, G02G03

函数名称为arcsolidtrace，圆弧的起点的三维坐标值为s(0), s(1), s(2)，圆弧终点三维坐标值为e1(0), e1(1), e1(2)，圆弧半径为radius，刀具半径为R,对刀长度为H,零件毛坯实体为boxObj，刀具实体为cylinderobj，加工方向为G02G03。

程序依照数控圆弧加工规律和给定的参数值，判断加工路径并完成零件毛坯的布尔运算。部分程序代码如下：

……

d=Math.Sqr((p2(0)-p1(0))*(p2(0)-p1(0))+(p2(1)-p1(1))*

(p2(1)-p1(1)))

If d<>0 Then

d1=Math.Sqr(radius*radius-(d/2)*(d/2))

angle1=Math.Atn(d1/(d/2))

angle3=3.141592-(angle1+angle1)

If (p2(0)=p1(0)) Then

If radius>0 Then

If ((p2(1)-p1(1))>0) Then

m(0)=p1(0)+Math.Abs(radius)*Math.COS(3.1415926/

2-angle1)

Else

m(0)=p1(0)-Math.Abs(radius)*Math.COS(3.1415926/

2-angle1)

End If

Else

If ((p2(1)-p1(1))>0) Then

m(0)=(p1(0)-Math.Abs(radius)*Math.COS(3.1415926/

2-angle1))

Else

m(0)=(p1(0)+Math.Abs(radius)*Math.COS(3.1415926/

2-angle1))

End If

m(1)=p1(1)+(p2(1)-p1(1))/2

If radius>0 Then

If ((p2(1)-p1(1))>0) Then

startAngleInDegree=angle1+3.1415926/2

endAngleInDegree=angle1+3.1415926/2+angle3

Else

startAngleInDegree=-angle3/2

endAngleInDegree=angle3/2

End If

……

3 应用实例

应用本系统，用户只需要选择毛坯类型，定义毛坯尺寸，定义刀具规格，输入编写好的数控程序，即可验证数控程序的正确性。

例如，用户定义一个矩形毛坯，和一个半径为10个单位的外形铣刀，加工一个五角星的案例，其加工完成后的效果如图6所示。

4 结束语

利用VBA对AutoCAD的二次开发，实现了数控程序加工的三维仿真。仿真系统不但利用了VBA的数学计算功能，更发挥了CAD的三维图形功能，使得数控仿真达到了逼真、直观的效果，提高了数控加工程序验证效率和准确率。

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