基于图纸反写的二维可设备参数化设计技能

择要：在物流装备制造业中，由于产品运用处景的多样化，其构造设计（如运送设备长度、宽度、高度等）有着较高的参数化设计哀求。

目前参数化设计在三维机器构造设计领域有较广泛的运用，可通过输入参数快速天生对应尺寸规格的产品。
但这种设计需以完全的三维模型及预先配置的设计逻辑为条件，对设计制造企业原始数模数据和职员本色哀求较高。
本文结合物流装备制造业的实际业务，提出一种基于二维图纸的可配置参数化设计方法，结合自研图纸反写技能快速自动输出生产图，有效降落了传统物流装备制造业参数化设计转型的门槛与难度。

关键词：参数化设计、二维设计、可配置逻辑库、CAD接口、图纸反写

一、弁言

随着物流装备行业高速发展，其产品的利用场景日趋繁芜多样，产品交付周期也被不断压缩。
设计职员每每须要根据客户的需求及其实际利用场景，如园地空间、功能需求等，快速调度设计天生产品生产图。
这在传统的设计中面临巨大寻衅，而参数化设计方法可以很好地知足此需求，这是一种在设计过程中利用参数和变量来定义和掌握设计元素的方法。
这些参数可以是尺寸、形状、颜色等等，通过调度这些参数的值，可以快速天生不同产品的设计。
这种方法可以提高设计的灵巧性和可复用性，使设计师能更高效地考试测验不同的设计方案并进行修正，同时也能够在不同的环境中适应不同哀求[1]。
这种技能最初从机器设计领域出身，如今已扩展到工业设计等其他领域 [2]。

由于三维建模能够更清晰地表达零部件的完全尺寸与约束关系（比较于二维建模），且当前大多数三维设计软件的底层设计逻辑是尺寸驱动的实体建模。
因此，现有的参数化设计技能，大多以三维设计软件（如SolidWorks，UG等）为主体，通过调用软件API接口开拓插件完成干系的功能[3]。
其技能路线，如图1所示。

图1三维参数化设计的技能路线

三维参数化设计需以完全的三维产品数模为根本，并提前设置参数打算逻辑与配置关系，对制造企业的原始产品数据和职员能力哀求较高。
对付当前很多仍采取二维设计与生产的传统中小型制造企业而言，这种三维参数化设计的实现门槛较高，转型周期较长。

因此，本文提出了一种基于图纸反写的二维可配置参数化设计技能，这种参数化设计技能以二维图纸为根本，利用PLM软件数据库配置参数化的打算逻辑，并采取Excel VBA开拓调用Autocad进行图纸自动反写（自动将运算得到图纸干系参数写到图纸参数表中）快速输出生产图并传回PLM进行图纸下发，如图2所示。
这种办法可以显著提高技能职员出图效率，降落缺点率。
通过参数表结合二维图的表达办法，可大大减少出图数量，便于生产加工。

图2 基于图纸反写的二维参数化设计技能

二、基于图纸反写的参数化设计技能路线

1.关键技能方法与整体作业流程

与三维参数化的技能路线相似，在基于二维图纸反写的参数化设计技能路线中，同样存在数据初始化配置与参数化图纸设计两个阶段。
与之对应的两个关键技能方法为可配置的参数化运算逻辑库与图纸反写技能。
在数据初始化配置阶段，高等工程师或产品标准化工程师可进行参数化产品的设计和参数化逻辑配置，包括产品输入参数、输出参数、打算逻辑、参数是否反写等信息。
以辊筒机为例，其参数化图纸以及上述信息的设置，如图3所示。

图3 辊筒机参数化图纸及参数设置

在参数化设计阶段，普通工程师或项目设计工程师只需填写输入参数、产品数量等信息，即可完成参数自动打算，并反写天生生产图。

2.可配置的参数化运算逻辑库设计

本文在可配置的参数化运算逻辑库设计中，依托于C/S架构的PLM系统进行二次开拓，有利于对标准母图（未反写的参数化图纸）的调用以及生产图（完成反写的派生图）的版本管理与权限掌握。

图4 参数化运算逻辑库组成与实现逻辑

参数化逻辑运算库由用户层、前端交互层和后端数据层三个部分组成，如图4所示。
在数据初始化配置阶段，单机产品设计师或标准化工程师通过系统交互层进行产品参数化逻辑配置与验证，在数据库中形成产品参数化规则数据。
在参数化设计阶段，项目工程师或订单设计工程师在系统交互层中选择产品，输入参数和产品数量，即可根据规则在数据库实例化出所需的物料工具和待反写数据。

在可配置的参数化运算逻辑库设计中，需对参数的得到性（输入参数或运算所得参数）和反写性（须要反写到图纸中或仅用于产品设计bom层级间打算通报）进行配置，以输出供反写程序读取的汇总bom。
bom层级之间的参数通报办法选择，会影响到数据库设计的繁芜度和参数化设计阶段物料实例化的运算速率。
以下是两种不同的bom层级之间的参数通报方法，分别是逐层迭代法和顶层配置法，如图5所示。

图5 两种不同的bom层级间参数通报方法

在逐层迭代法中，一层级中运算所得的输出参数将作为二层级的输入参数，二层级中运算所得的输出参数作为三层级的输入参数，以此类推。
这种办法是模拟人工进行参数迭代的打算顺序，符合常规打算逻辑，但在打算机打算中效率较低。

而在顶层配置法中，低层级的输入参数均来自产品第一层级，能以输入参数运算得出的参数，尽可能以打算公式表示，以减少输入参数的个数。
这种公式表达带来的打算量增加在打算机运算中的影响可以极小，却可以极大降落数据库的繁芜度。

同时，为理解决部分产品可能存在低层级部件单独出图的场景，在一层级中未用到的低层级输入参数（如示例中的P参数），也须要进行设置，并在实例化的过程中进行通报。

以物流设备中常见的辊筒机设计为例，上层级辊筒机图纸没有用到辊筒数量N参数，但下层级侧板中有此参数，根据顶层迭代法则需在上层级图纸中有N参数。
如图6所示。

图6 辊筒机参数化图纸高下层级图纸

三、可配置的参数化数据表构造设计

1.可配置的参数化设计

可配置的参数化设计哀求在前端就能实现对产品配置、参数逻辑的设置，这对数据库的灵巧性有着较高的需求，须要将可配置的数据主体进行拆分，利用数据库的关联查询与父子表构造实现上述配置化功能。
且由于在一个企业中，产品的参数符号每每具有趋同性，但参数符号在每个不同产品中的定义又有差异性，以是须要数据库可知足同一参数符号（如L）在不同产品中表达不同含义的需求。
部分实现参数配置化的关键数据表及其所包含字段，如表1所示。

表1辊筒机参数化配置干系数据表

2.数据库表构造设计

在数据库表构造设计中，需同时知足同一参数符号在不同产品的重复共享及在同一产品中的不同层级的数值通报，以知足参数运算逻辑中的顶层配置法。
因此，数据库的表构造设计需同时考虑BOM信息表和参数符号表的关系。
部分关键数据库表的关联构造如图7所示，产品表、参数配置表和参数符号表为三个通过引用关系相互关联的表，在此构造下可以实现每个参数化图纸独立配置运算公式，同一参数符号也可被不同产品的参数配置表引用。

图7辊筒机实现参数配置与符号共享的数据库表构造

四、图纸反写技能

1.参数化图纸与物料的对应关系

在参数化图纸中，零部件的某些尺寸以特定的字母表示。
设计产品时，设计职员按需求输入关键参数，系统根据产品配置、参数逻辑运算得到图纸反写信息清单。
同时以图号为索引，调取参数化图纸母图，通过CAD接口，将反写信息写入图纸特定属性块内，即可产生不同规格的生产图，以物流设备中常见的立柱底板为例，其过程如图8所示。
在反写过程中，为了提高图纸的调用效率，需提前为参数化母图设置特定的属性块（如特定名称、特定图层等），使程序无需遍历所有的图元工具来查找反写位置。
本文供应两种参数化图纸与物料的对应关系，分别是“一料一图”和“多料一图”的办法。

图8 参数化母图反写成为生产图

“一料一图”的对应办法，须要在母图的参数化尺寸标注处设置特定的属性块，根据需求在右上角或者标题栏设天命量通报位置。
图纸反写过程中，以图号为索引，调取参数化母图，通过过滤器快速筛选出对应参数的属性块，写入对应数值，同时须要改动标题栏内的图号，以母图图号加上关键参数作为图号唯一性识别，以知足“一料一图”的需求，如图9所示。

图9 一料一图的配置办法

对付“一料一图”的配置办法，须要改动标题栏内的图号属性，以图号加关键参数作为唯一性识别，派生出生产图的图号，如表2所示。

表2母图与派生生产图图号关系

“多料一图”的对应办法，需将母图标注的参数化尺寸用符号表示，同时在图纸某处设置特定的属性块作为产品参数表。
天生生产图的过程中，标注的参数化尺寸不会改变，参数表一行表示一种规格产品，增加规格则增加参数表行数，以实现“多料一图”的表达办法。
此时母图图号不变，生产职员按规格和数量生产出不同物料，如图10所示。

图10 多料一图的配置办法

2.图纸反写实现逻辑

PLM系统以物料的图号为依据调取参数化图纸母图，根据参数配置表运算得到带反写参数的BOM清单，如图11所示。

图11 PLM系统调取数据

调用CAD接口，通过打开图纸，遍历图元工具，找到特定属性块（如名称为数量栏的块），如图12所示。

图12 特定属性块

写入参数，保存并关闭图纸，完成图纸反写，如图13所示。

图13 写入参数

3.反写接口配置

本文为读者供应两种可行接口，一种是利用C++措辞基于ObjectArx的CAD二次开拓办法，另一种利用VBA措辞基于AutoCAD Type Library的二次开拓办法，均可达到写入参数，改动数值，保存关闭的需求[4]。

两种办法都须要配置开拓环境，CAD在二次开拓的平台上推出一个ObjectARX软件开拓包，供应了以C++为根本的面向工具的开拓环境及运用程序接口，能真正快速地访问AutoCAD图形数据库[5]。

ObjectARX直策应用AutoCAD核心数据库构造和代码，具有模块性好、独立性强、连接大略等特点，但专业性强，配置繁芜，对开拓职员哀求较高。
CAD同时供应VB的接口，可以通过Excel的Visual Basic编辑器引用对应CAD版本的AutoCAD Type Library进行二次开拓，此办法环境配置大略，同时可以借助Excel的数据处理能力，降落开拓难度 [6]。
但对繁芜操作存在本身局限性，不支持面向工具编程，功能和扩展性相对有限。

五、结语

本文结合大多数传统物流装备制造企业基于二维图纸的产品设计现状，提出一种基于图纸反写的二维可配置参数化设计技能。
在该技能中，利用顶层配置法提升了参数在产品BOM层级间迭代打算的速率。
在设计参数化配置逻辑数据库时，通过父子表的关联查询和引用，实现了参数化产品设计逻辑的灵巧配置，让用户无需修正代码即可实现对不同产品的参数逻辑配置，同时知足同一参数代号在不同产品中实现不同含义的需求。
在天生详细参数化产品时，利用图纸反写技能，自动化地快速天生工程图，减少了重复繁琐的图纸参数反写事情，在提高出图效率的同时有效降落数据出错的可能性。

这种基于图纸反写的二维可配置参数化设计技能可以较好地实现物流装备企业的设计参数化转型，勾引产品的参数化设计，具有低门槛和履行周期短的优点。

参考文献:

[1]金建国,周明华,邬学军.参数化设计综述[J].打算机工程与运用,2003(07):16-18+86.

[2]崔强.参数化设计在工业产品设计中的运用研究[D].北京工业大学,2019.

[3]郭书英,赵立胜,李世杰等.基于SolidWorks和Excel二次开拓零部件参数化设计研究[J].河北省科学院学报,2022,39(03):21-24.

[4]刘晓花.Auto CAD二次开拓技能及其运用研究[J].通讯天下,2017(11):286-287.

[5]章喻龙.基于ObjectARX的CAD图纸根本数据提取与图框批量自动插入方法[J].水电与新能源,2018,32(09):20-21.

[6]王同俊.利用EXCEL的VBA实现CAD图纸批量修正[J].通信与信息技能,2022,(05):51-55.