焊接工艺 CAD图形绘制技巧及编程
祁文军
(新疆大学机械工程学院,新疆 乌鲁木齐 � 830008)
[摘要] � 应用 AutoCAD2000 的内部命令及 Visual L ISP 编程器, 采用交互式方法及参数化编
程开发了焊缝符号库, 介绍了焊缝符号及焊接工艺文件图形的绘制技巧, 并给出部分参数化编程程
序。
[关键词] � 焊接; 计算机图形;参数化编程
中图分类号: TG44; T P39 � 文献标识码: B � 文章编号: 1000- 8446( 2003) 04- 0027- 03
Drawing Technique and Program in Welding Technology CAD
QI Wen � jun
( Xinjiang University , U rumqi 830008 , China)
Abstract: T reatment of CG is a basic and main part of CAD system. Using the internal commands
and V isual L ISP programmer of AutoCAD 2000, t hrough mutual method and parameterized programming
weld symbol library is developed in the paper. It introduces techniques in drawing w eld symbols and
welding technolog y documents, and giv es a par ameterized progr am.
Key words: welding ; CG ; parameterized prog ramming
收稿日期: 2002- 11- 25
基金项目:教育部科学技术研究重点项目资助。
作者简介:祁文军( 1968- ) , 女,新疆乌鲁木齐人, 硕士生导师,副教授, 中国机械工程学会高级会员, 主要从事材料成形中
焊接 CAD/ CAM/ CAPP方面的研究。
� � 焊接工艺 CAD是利用计算机协助焊接工艺设
计者确定焊接方案, 分析焊接质量, 优化焊接工艺,
估计焊接成本, 设计并绘制焊接工艺图及各类工艺
文件等。它把计算机的快速、准确与设计人员的思
维、综合分析能力结合起来,可以加快设计进程, 提
高设计质量和效率, 加速产品的更新换代,提高产品
的竞争能力[ 1]。
在CAD系统中,产品设计中的信息是通过图形
来表示的, 因而计算机图形处理是它的基础主要组
成部分之一。当前计算机生成图形有 2 种方法: 交
互处理方法、参数化方法。在焊接工艺 CAD系统中
应根据不同的对象选用不同的图形处理方法。
目前已有多种商品化的绘图软件, 如 Pro � E、
UG、I � DEAS、AutoCAD、Solid Edge、金银花等, 这
些软件功能齐全, 使用方便、快捷,大都提供较为通
用的文件格式。文中采用 AutoCAD2000 为绘图软
件平台。
1 � 焊接工艺 CAD系统中图形分类
焊接工艺 CAD系统中的图形主要有焊接结构
图及焊接工艺文件, 其中焊接结构图中需要绘制焊
缝符号, 一个完整的焊缝符号表示方法最少需要由
焊缝横截面形状的基本符号即焊缝坡口形式及基本
符号和指引线组成,必要时还要加上辅助符号、补充
符号、焊缝尺寸符号和数据。焊接工艺文件主要有
备料工艺卡、装配工艺卡、焊接工艺卡、焊接工艺评
定指导书和焊接工艺评定报告等[ 2]。
2 � 焊缝符号的绘制
GB985- 85规定气焊、手工电弧焊及气体保护
焊焊缝坡口 33种, GB986- 85规定埋弧焊焊缝坡口
32种。由于焊缝坡口种类较多,为方便使用, 将其
制作成焊缝坡口图形库, 通过菜单定制加载到 Au�
27祁文军 � 焊接工艺 CAD图形绘制技巧及编程
toCAD下拉菜单中。建立图形库通常有 3 种方
法[ 3]。
( 1) � 对于一些形状固定的图形,可用子图或符
号的形式表示, 对每一种具体规格的图形分别绘出,
作为单独的子图或符号建立图库, 单独调用。相当
于AutoCAD中的块和形。
( 2) � 对于标准件和通用件,可以利用参数化编
程的方法,编制相应的标准件图形生成程序库。
( 3) � 利用参数化设计的方法。一些新的 CAD
系统已提供参数化图库管理工具。因此可以采用参
数化图库管理工具建立图形库。
对于同种焊缝坡口图形, 虽然图形形状相似, 但
应用时因各部分尺寸如板厚、坡口角度不同而不同,
所以采用参数化编程的方法建立图库。应用 Auto�
CAD2000中的 Visual LISP 编程器对每一个坡口图
形进行参数化编程, 并制作成图标菜单(如图 1 所
示) , 通过下拉菜单完成各种坡口的调用。用户如需
要在某处插入某一尺寸的坡口图形,只需点击下拉
菜单�焊缝�中的�气焊. . .坡口�或�埋弧焊坡口�, 打
开图标菜单,单击所需图形,在命令行根据提示输入
该坡口基本尺寸即可完成。
图 1� 焊缝坡口图标菜单
现以双 U型带钝边坡口为例,以下是它的参数
化程序及在绘图时的具体使用。
( defun c: 双 U型坡口( )
( setq p0 ( getpo int � \ n插入点:�) )
( setq alf ( getang le p0 � \ n旋转角: �) )
( setq r ( getdist � \ n 坡口半径: �) )
( setq p ( getdist � \ n坡口深度:�) )
( setq bt ( getangle � \ n坡口角度: �) )
( setq a ( getdist � \ n板厚: �) )
( setq b ( getdist � \ n板间距: �) )
( setq h ( * 0. 5 ( - a p) ) )
( setq l ( - h r) )
( setq s ( + l ( * r ( sin bt ) ) ) )
( setq p1 ( polar p0 ( + ( * 0. 5 pi ) alf ) p ) )
( setq p2 ( polar p1 ( + ( * 0. 5 pi ) alf ) r ) )
( setq p3 ( polar p2 ( - ( + ( * 2 pi ) alf ) bt) r) )
( setq p4 ( polar p3 ( - ( + ( * 0. 5 pi ) alf ) bt ) ( /
s ( cos bt ) ) ) )
( setq p5 ( polar p0 ( + ( * 1. 5 pi ) alf ) r ) )
( setq p6 ( polar p5 ( + bt alf ) r ) )
( setq p7 ( polar p6 ( + ( + ( * 1. 5 pi ) alf ) bt ) ( /
s ( cos bt ) ) ) )
( setq p9 ( polar p7 alf 50) )
( setq p8 ( polar p4 alf 50) )
( setq p10 ( polar p0 ( + pi alf ) b ) )
( setq p11 ( polar p10 ( + ( * 0. 5 pi ) alf ) p ) )
( setq p13 ( polar p11 ( + ( * 0. 5 pi ) alf ) r ) )
( setq p12 ( polar p13 ( + ( + ( * 1 pi ) alf ) bt) r) )
( setq p14 ( polar p12 ( + ( + ( * 0. 5 pi ) alf ) bt ) (
/ s ( cos bt ) ) ) )
( setq p17 ( polar p10 ( + ( * 1. 5 pi ) alf ) r ) )
( setq p16 ( polar p17 ( + ( - ( * 1 pi) bt) alf ) r ) )
( setq p18 ( polar p16 ( - ( + ( * 1. 5 pi ) alf ) bt
) ( / s ( cos bt ) ) ) )
( setq p15 ( polar p14 ( + pi alf ) 50) )
( setq p19 ( polar p18 ( + pi alf ) 50) )
( command �line� p8 p4 p3 ��)
( command �arc� p1 �c� p2 p3)
( command �line� p1 p0��)
( command �arc� p6 �c� p5 p0)
( command �line� p6 p7 p9��)
( command �line� p15 p14 p12 ��)
( command �arc� p12 �c� p13 p11)
( command �line� p11 p10��)
( command �arc� p10 �c� p17 p16)
( command �line� p16 p18 p19��) )
当绘制该图形时, 插入点坐标可由用户从键盘
输入坐标值或由鼠标确定, 旋转角、坡口半径、坡口
深度、坡口角度、板厚、板间距由用户根据程序中命
令行提示输入具体数值。若旋转角为 0�, 坡口半径
为 5mm,坡口深为 10mm, 坡口角度为 30�, 板厚为
30mm,板间距为 2mm,双 U 型坡口如图 2所示。
焊缝辅助符号、补充符号、焊缝尺寸符号及指引
28 金属成形工艺 � M ETAL FORMING TECHNOLOGY Vol. 21 � . 4 2003
图 2� 双 U 型坡口
线属于形状固定的图形, 所以采用 AutoCAD内部命
令:块和形定义进行制作,对下拉菜单进行定制即可
使用。定制后的下拉菜单如图 3所示。
图 3� 定制后的下拉菜单
菜单中的第 1项是 GB985- 85气焊、手工焊及
气体保护焊坡口图库,第 2项是 GB986- 85埋弧焊
焊缝坡口图库, 第 3项、第 4项分别是前 2项的辅助
符号图库。菜单中的第 5 项是焊缝符号, 点击该项
将弹出焊缝符号子菜单, 第 6项是焊缝标注, 包括焊
缝尺寸符号及指引线绘制。
3 � 焊接工艺文件制作
焊接工艺文件主要有备料工艺卡、装配工艺卡、
焊接工艺卡、焊接工艺评定指导书和焊接工艺评定
报告等。这些文件一般有统一格式, 只是局部数据
不同,根据这一特点,应用块定义完成一个典型焊接
工艺文件制作, 将其作为模板加入下拉菜单中。需
要绘制时,通过下拉菜单的调用插入图块,如果局部
数据不同, 可通过 AutoCAD 编辑命令中的� 分解
( EXPLODE) �将图块炸开,修改后存盘或生成新图
块。
4 � 结 � 语
介绍了焊接工艺 CAD图形绘制的 2 种主要方
法:参数化编程及交互式绘图。其中参数化编程主
要用于结构相似但尺寸不同的图形绘制, 而交互式
绘图用于图形结构不变的图形文件绘制。在编写
LISP 程序时,应注意输入要严格遵守 LISP 语言格
式,括号和空格都必不可少, 否则会影响图形绘制。
实践证明,在焊接工艺设计中采用该软件可提高设
计速度,缩短设计周期。
[ 参 考 文 献 ]
[ 1] � 李英民. 计算机在材料热加工领域中的应用[ M ] . 北
京:机械工业出版社, 2001.
[ 2] � 中国机械工程学会焊接学会. 焊接手册 [ M ] . 北京:
机械工业出版社, 1992.
[ 3] � 肖刚. 机械 CAD 原理与实践[ M ] . 北京: 清华大学出
版社, 2000.
(上接第 26页)
图 3 � 油箱成形后板厚分布
分、设备精度、速度、生产环境等[ 2]。
3 � 结 � 语
模拟分析表明,油箱冲压成形时,产品各处金属
流动不均匀,局部金属变形接近颈缩状态,模具调整
时应当修大凹模入模圆角, 降低拉延筋高度,提高压
边面表面粗糙度。实冲时按此修正取得了满意的结
果。
文中对摩托车油箱冲压成形过程进行了模拟分
析,并进行了实冲验证,模拟结果和实冲结果符合较
好,表明文中采用的 PAM � STAMP 是可靠的, 采
用的方法是可行的, 采用数值模拟分析可以准确模
拟摩托车油箱冲压成形过程。
[ 参 考 文 献 ]
[ 1] � 林忠钦, 张卫刚等. 轿车侧框冲压成形过程的仿真与试
验分析[ J] .上海交通大学学报, 32( 11) : 136.
[ 2] � 施杰,周建军等. IVQ发动机气缸罩冲压成形数值模拟
分析[ J] .模具技术, 1997, ( 4) : 30- 31.
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