李 末，郭万达，蒋春朗，考 辉

（1.大连益利亚工程机械有限公司，辽宁 大连 116021；2.大连理工大学 机械工程学院，辽宁 大连 116023）

0 引言

当前CAD软件已广泛应用于设计领域。针对二维工程图的开发文献［1－2］中，多以插件形式提供绘制各种标注的按钮，但实际标注工作仍需通过用户手动操作完成，并没有显著提高出图质量和效率。本文应用数据库相关知识组织工程图绘制所需数据，并结合CAD设计软件三维模型及二维工程图创建接口，对二维工程图的生成方法进行研究，实现工程图中视图、标注的自动生成，从而提高制图效率和制图质量。

1 数据库知识

二维工程图的绘制工作在机械产品设计过程中占比较大，目前大多二维工程图仍依赖设计人员手动绘制，小部分采用CAD软件自带的出图功能绘制，但仍不能满足快速高效的出图需求。由于每个产品都是由众多零部件组成，且对于同类产品其大部分零部件可互换借用，因此，本文采用对象关系数据模型将绘制二维工程图所需的视图、标注等信息数据组织起来并建立数据库模型，以减少数据冗余，提高数据查询效率，进而提高二维工程图绘制速度。

1.1 关系数据模型

关系数据模型是以集合论中的关系概念为基础发展起来的。如图1所示，在关系模型中，用二维表结构来表示实体及实体之间的联系，包括关系名、属性名、关键字、元组等概念。其中，关系名就是表名，属性名就是表的字段名，关键字和数据库中的关键字是一个概念，元组就是记录。关系中属性个数称为元数，元组个数称为基数，分别对应表列的个数和表中记录的个数。这些概念都是以集合代数理论为基础的。关系数据模型具有数据结构简单清晰、关系规范化、操作方便等优点。

图1 关系数据模型

面向对象数据模型是一种可扩充的数据模型，用户可根据需要自己定义新的数据类型及相应的约束和操作［3］，其特点是通过可构造的手段将客观世界表示出来，可以用有限的构造手段与有限的步骤建立一个客观世界的模型［4］。

关系模型语义简单，实现较容易，且数据冗余小，但不适合表达复杂对象。对象数据模型由于直接描述客观实体，其结构和客观世界更接近，数据表达能力强，但管理、分析复杂，数据有冗余，不易实现。因此，将两者相结合，建立对象关系模型则可以综合两者的优点，通过用户自定义的抽象数据类型和操作的扩展使关系模型能够有效地利用对象技术来表示一些复杂数据［5］。

1.2 工程图对象关系数据模型

根据工程图中包含的内容以及对出图产品结构形式的合理划分，将工程图对象关系数据模型按照工程图绘制所需内容划分对象，其中每个数据表代表一种需要添加到工程图中的对象，其包括视图、尺寸标注、焊接符号、形位公差等数据表。每个数据表中的一条数据则是实际绘制中的一个实例，在每个对象的数据表中针对不同的产品结构形式添加字段，以此来建立产品各种形式下对应的绘制实例关系。

本文以桁架臂标准节（见图2）为例，针对桁架臂标准节工程图绘制建立数据库。其数据库中包含视图、尺寸、焊接符号、形位公差、粗糙度、零件序号等数据表。以视图表为例，将视图表作为标准节工程图绘制中的一个重要对象，其中包含绘制视图所需要的全部信息，如视图类型、视图放置位置坐标、视图绘制参照等信息，即视图对象的属性。并且由于桁架臂标准节铰耳形式不同，可在数据表中添加铰耳类型字段，以实现在不同铰耳形式下绘制出与其对应的工程图，即建立视图与模型形式关系。视图表结构形式如图3所示。其中，视图类型、参照1ID、参照1名称、参照2ID、参照2名称、视图ID、视图位置字段即为视图对象的属性，通过以上参数即可在工程图中绘制出一个对应的视图；视图所属部件、文件名称字段则是用来标记在工程图绘制时为不同形式模型绘制与其相对应的工程视图。

图2 桁架臂标准节

图3 视图表结构形式

采用上述对象关系数据模型建立工程图绘制数据库，绘制工程图所需的每个对象都对应一张数据表，每个数据表之间不存在约束关系，其结构简单，查询效率高，并且能够有效地避免数据表之间复杂、冗余的数据关系。因此，不但能够高效地实现数据增加、删除和修改，而且避免了因关系复杂造成的数据关系错误。

2 工程图生成技术

Creo Parametric TOOLKIT 是 Creo Parametric系统为开发者提供的一个功能扩充的二次开发工具包［6］，开发人员可以在Creo自动功能的基础上对其进行二次开发，添加新功能，以满足用户的需要。Creo Parametric TOOLKIT不仅提供了全面方便的三维模型操作接口，同时也提供了多种对二维工程图进行操作的接口，以供用户对工程图绘制进行开发。

2.1 视图生成

工程图包含主视图、侧视图、俯视图、详细视图、剖面图等视图。在Creo中应用其API提供的ProDrawingGeneralviewCreate（）函数，通过设置其中“orientation”矩阵参数，可实现主视图、侧视图、俯视图等方向视图的创建。首先，需在工程图文件中通过ProDrawingSheetCreate（）函数创建一个工程图页，并设置该新建页为当前页；其次，通过ProMdlRetrieve（）函数将要创建工程图的三维模型加载到内存中；再次，将加载的三维模型添加到工程图文件中；最后，使用ProDrawingGeneralviewCreate（）函数即可在工程图中创建一个视图。

对于辅助视图，由于其通常是依赖于已有的标准视图进行创建的，因此，其创建过程需要选择参照特征、绘制样条曲线等操作。下面以详细视图的创建为例进行说明：首先，需要在参照所属模型下通过ProSelectionAlloc（）等函数选中参照点；其次，以参照点为基准使用ProSplinedataInit（）绘制详细视图包络框样条曲线；最后，使用ProDrawingViewDetailCreate（）函数创建详细视图。

2.2 尺寸标注生成

尺寸标注是工程图绘制的重要组成部分，并且尺寸标注在工程图绘制工作中所占比重也较大，因此对尺寸标注生成的研究非常有必要。在Creo 3.0中可通过其提供的ProDrawingDimCreate（）函数实现尺寸标注。首先，在模型中选中要标注尺寸的参照特征，通过ProSelectionViewSet（）函数设置该参照特征所属的视图；其次，设置尺寸标注的类型如线性、半径、直径等；然后，通过获取视图边界及参照特征在视图中的位置坐标，计算尺寸标注中文字的放置位置；最后，使用ProDrawingDimCreate（）函数创建尺寸标注。

2.3 其他标注生成

其他标注在工程图绘制中用来说明加工、配合等信息。以焊接符号为例说明标注方法，由于Creo中没有提供单独的标注焊接符号的功能，因此需要采用添加自定义符号的方式在工程图中绘制焊接符号。要在工程图中添加符合国标的焊接符号，需要事先根据要求绘制出对应的符号文件，然后通过Creo提供的API函数在工程图中添加焊接符号标注，其标注过程如图4所示。首先，根据符号文件的名称在符号库中检索符号，并将其加载到内存中；其次，对符号的放置类型、引线参照等相关属性进行设置；再次，修改符号中可变文本的相应内容；最后，调用ProDtlsyminstCreate（）函数添加焊接符号到工程图中。

3 工程图生成应用

以桁架臂标准节为例说明工程图生成方法。根据桁架臂标准节零部件形式关系，应用对象关系模型建立桁架臂标准节工程图数据库。数据库中包含视图表、尺寸表、形位公差表、焊接符号表、粗糙度表、基准表等，每个表中包含绘制该元素所需的全部参数信息。用户通过程序可选择并输入桁架臂标准节的部件类型和相关参数；根据用户选择形式及参数的不同，应用程序查询获取数据库中每个对象所对应的数据信息；再根据对象的不同，通过程序调用相应的绘制方法来实现桁架臂标准节工程图的绘制。绘制的桁架臂标准节主结构图如图5所示。

图4 焊接符号标注流程

4 结论

本文基于数据库对象关系模型相关知识，研究开发了一种二维工程图生成方法，并应用于桁架臂标准节设计过程中，有效地缩短了设计制图时间，显著提高了绘图质量，减少了设计人员大量重复劳动，在降低了产品设计成本的同时，提高了产品设计速度。

图5 桁架臂标准节主结构图