CAD技术在机械装配图中的应用探讨

2011-10-27文宏甘肃机电职业技术学院741001

中国科技信息 2011年18期

文宏甘肃机电职业技术学院 741001

CAD技术在机械装配图中的应用探讨

文宏甘肃机电职业技术学院 741001

如何简单有效地处理好各软件的遮挡是C A D技术生成装配图的核心问题，所以对于这个方面要更加重视。随着科技的不断发展，经过科研人员的不断思考、创新、实验、总结，终于一种简便易行、高效可靠的设计方法诞生了。本文详细地阐述了该方法的运用原理，系统的实际操作等。详细地叙述了装配图中各零件间的遮挡问题的解决过程，该方法在自动获取零件轮廓信息的基础上，再通过装配进程进行装配，同时可测出零件优先级。

CAD计算机辅助设计；装配图生成

零件图和装配图是机械设计通常用的表现形式，尽管现行的CAD软件能使零件图的复杂度大大降低，但是生成装配图仍然存在阻碍。目前存在着的一种方法对计算机的内外存资源要求相当大，它是通过三维实体造型，然后对零部件实体进行组装，接下来系统会剖切、消隐和投影三维装配体，甚至会进行更多的处理，一张装配图就大功告成了，该图凝聚着设计者的心血，是有设计者任意组合的。装配图完成的同时，系统也对应地生成了三维的零件模型。尽管完成了装配图，但是这种方法却不常用，因为完成这一系列步骤是一件相当不容易的事。机械装配图采用的原理并不陌生，正是与二维作图的基本相似。一是从装配图直接获得为之服务的零件图，进而直接组装即可。二是从零件入手，首先获得人工给出的零件外形信息，由于装配过程中会出现部分重叠部分图线，所以会运用布尔算法，达到消除此因重叠引起的问题。尽管这两种方法都能达到预期的效果，但是却需要人工的预处理，消耗大量人力资源。不仅如此，反复消耗人力资源使得该方法既繁琐又低效，人力资源的再次使用体现在当装配关系或者零件大小改变时。所以该方法不实用。对于上述方法中存在的问题，当今社会急需一种高效、简捷的方法。本文详细论述了新方法如何自动获取轮廓信息，自动处理装配图中各零件间遮挡，从而达到预期效果。实现高效、简捷的目标，获得最大经济效益。

一.处理装配图

显而易见，零件图组装成装配图，这从图像处理角度就可得知。可是，实际上只是简单叠加各零件图并不能代表装配图，主要原因是零件间的遮挡，所以处理零件间的遮挡就成了生成装配图的重要内容。（假设装配图由n个零件装配形成）

在装配图中，零件被其他零件遮挡的程度由Ki表示，代表零件间遮挡的优先级。K=0代表此零件最不易被其他零件遮挡，优先级k值的增大，就说明此零件被遮挡的难度减小。K值相同的零件有多个，而且可以互不重叠。

当生成需装配的n个零件图后，这些零件图的信息就会立即被自动记录到图形档案中，例如：直线、圆弧、角等，这些会自动被画线、画圆弧、画角等基本子程序中记录。该零件的外轮廓信息可以被系统自动获取，无需任何外界的信息输入。在生成装配图时，系统会进行一系列自动措施，主要目的是对零件间的遮挡部分进行剪裁处理。系统在对零件进行检测时，会根据装配进程、零件图形档案、外形信息和对应的k值作全面识别。一旦发现有零件存在问题需要修改时，系统会再次自动识别该零件的外形信息，再次对该零件对应的装配过程进行遮挡处理，仍然无需任何外界人力辅助，就连出现问题也是系统自动处理完成。以上就是整个装配图的生成过程。

二.零件外形信息算法的自动获取

1.零件外形信息的数据结构

想要达到预期的目标，零件外形信息的处理也是十分重要的一个步骤。如果零件外形信息的缺失或者错误，系统对装配图中零件图遮挡的处理就无法顺利进行。零件各视图的外轮廓信息构成了零件外形信息。零件外形信息的构成也是一个很重要的过程，它是由若干个封闭环构成，对各个环的有关数据进行正确识别，就可以获取零件外形信息。

2.零件外形信息的自动获取

设视图中满足Ymax的点Pmax，当Pmax有多个点时，取这些点中x坐标最小的点为P0，只有一个Pmax时取P0= Pmax。

图形生成后，零件的外形信息会立即被系统自动获取，不需要凭借任何外界人力资源。各视图识别先后次序为P。所在视图优先识别。系统处理步骤如下:

a)求外轮廓的第一条边。过P。点向下移一个单位得P1，由P1作水平线，该水平线与图中其他图素相交，求得交点中x最小点P2，点P2所对应的直线为零件视图外轮廓的第一条边P0P3

b)在第一条边外侧取一点N，该点称为侧点。

c)第一条边与所有图素求交点，符合以下条件之一的交点为有效交点:

①交点即为第一条边的端点;

②交点是其他边的一个端点，且另一端点与侧点N在第一条边同侧;

③交点不与第一条边的端点重合。

d)求有效交点中离P2最靠近的点。

e)当识别到有几条路径点T时，以T为圆心，判断各路径的直线与PT的夹角。若路径为圆弧则在T附近且N一侧取一点，求该点与T N的夹角。所求的角中，最小角对应的那条路径为下一条边的流形。因PTD＜PTP，则外轮廓的下一条边为TD。

f)求新边与其他图素的有效交点，此步骤与第3步类似，但与T点重叠点均为无效交点。

g)判断该环是否封闭，若已封闭则结束，否则从第5步做起

h)循环以上各步，直至识别完所有视图外轮廓。

三.零件间的遮挡处理

在零件外形信息被获取成功后，终于到了最为关键的一步——生成装配图。生成装配图的核心问题是怎样根据装程及优先级对零件遮挡部分进行裁剪。零件图形的构成不是很复杂，它的最基本单位是图形元素，当有图形元素遮挡零件时，系统会按照遮挡零件的外轮廓逐个地进行裁剪处理，保留外轮廓外的部分，轮廓内(包括轮廓边线上)的部分裁剪掉。