1、引言
    螺紋聯(lián)接是一種應(yīng)用廣泛的安全可靠、拆卸方便的靜聯(lián)接。在傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)中，通常由設(shè)計(jì)者根據(jù)機(jī)器不同的工作條件憑經(jīng)驗(yàn)確定螺紋聯(lián)接的類(lèi)型、直徑和長(zhǎng)度等尺寸，必要時(shí)還需進(jìn)行強(qiáng)度校驗(yàn)。如選擇的螺紋聯(lián)接不符合要求，需重新進(jìn)行選擇和計(jì)算。因此，設(shè)計(jì)過(guò)程繁瑣，計(jì)算工作量大，設(shè)計(jì)效率較低。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的快速發(fā)展，CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛，高效、準(zhǔn)確的計(jì)算機(jī)輔助零件設(shè)計(jì)已在越來(lái)越多的領(lǐng)域取代了手工設(shè)計(jì)計(jì)算。筆者通過(guò)對(duì)螺紋聯(lián)接類(lèi)型選擇和強(qiáng)度校核等問(wèn)題進(jìn)行了研究分析，以AutoCAD2000為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，采用Visual C++ 6.0和Visual LISP等二次開(kāi)發(fā)工具，建立了螺紋聯(lián)接標(biāo)準(zhǔn)件知識(shí)庫(kù)，提出了一個(gè)較合理的螺紋聯(lián)接類(lèi)型選擇和強(qiáng)度校核的CAD系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方案。
2、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)任務(wù)和開(kāi)發(fā)工具
    本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)任務(wù)主要包括菜單開(kāi)發(fā)、樣圖生成和自定義圖形庫(kù)、線型和填充圖案的開(kāi)發(fā)、字形、字體和對(duì)話框的開(kāi)發(fā)以及應(yīng)用程序的編寫(xiě)，而編寫(xiě)應(yīng)用程序則是本系統(tǒng)的核心內(nèi)容。
與舊版本相比，AutoCAD2000已增加了許多新的功能和特性(如多文檔環(huán)境和AutoCAD DesignCenter、實(shí)時(shí)3D旋轉(zhuǎn)等)，選擇AutoCAD2000作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)將使編程更為方便。由于ARX應(yīng)用程序可以共享AutoCAD的地址空間并可對(duì)其直接進(jìn)行函數(shù)調(diào)用，它還包含易于定義新類(lèi)的宏并具備在運(yùn)行時(shí)向現(xiàn)有的類(lèi)添加函數(shù)的功能，并且在Visual C++ 6.0編程語(yǔ)言的支持下，Object ARX的功能會(huì)更強(qiáng)大，因此選用Object ARX作為AutoCAD2000的二次開(kāi)發(fā)工具。

圖1 系統(tǒng)的技術(shù)組成


圖2 螺紋聯(lián)接CAD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖


圖3 系統(tǒng)功能模塊圖


圖4 螺紋聯(lián)接CAD流程圖

3、系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    本系統(tǒng)引入綜合的設(shè)計(jì)模式(系統(tǒng)的技術(shù)組成見(jiàn)圖1)，聯(lián)合使用Visual C++ 6.0/Object ARX等工具，建立一個(gè)完整的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)螺紋聯(lián)接CAD的全自動(dòng)化設(shè)計(jì)(包括類(lèi)型選擇、參數(shù)確定、強(qiáng)度計(jì)算、圖形自動(dòng)生成、標(biāo)準(zhǔn)件表格排序輸出一體化等)。
    系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。系統(tǒng)功能模塊見(jiàn)圖3(系統(tǒng)主要由類(lèi)型選擇、強(qiáng)度校核、繪圖功能、標(biāo)準(zhǔn)件表格輸出、文件管理和幫助等六大功能模塊組成)。
    圖4 為螺紋聯(lián)接CAD流程圖，圖中輸入輸出變量的含義如下：TY——螺紋聯(lián)接的類(lèi)型；LX——螺紋所受力的類(lèi)型；HD——被聯(lián)接件的厚度情況；ZX——聯(lián)接拆卸的頻繁情況；SJ——聯(lián)接的松緊類(lèi)型；KZ——緊聯(lián)接時(shí)是否需控制預(yù)緊力；CL1——被聯(lián)接件的材料；CL2——螺紋標(biāo)準(zhǔn)件材料的機(jī)械性能等級(jí)；F—— 螺紋聯(lián)接組所受力的大小；Z——螺紋聯(lián)接組中螺紋聯(lián)接標(biāo)準(zhǔn)件的個(gè)數(shù)；K——螺紋聯(lián)接的重要程度(可靠度)；M——聯(lián)接螺紋的公稱(chēng)直徑；l——公稱(chēng)長(zhǎng)度； m.n——螺紋緊固件的機(jī)械性能等級(jí)；C1——螺紋緊固件的剛度；C2——被聯(lián)接件的剛度。
   在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，AutoCAD圖形數(shù)據(jù)庫(kù)是ObjectARX開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵部分。由于螺紋緊固件是標(biāo)準(zhǔn)件，其圖形是固定的，所以在AuoCAD2000中繪制好這些標(biāo)準(zhǔn)件后，類(lèi)型選擇功能就可按其國(guó)標(biāo)號(hào)調(diào)用該緊固件圖形，并進(jìn)行相關(guān)的尺寸標(biāo)注。
    通過(guò)修改AutoCAD的菜單文件，可將自行開(kāi)發(fā)的應(yīng)用命令加在下拉式菜單項(xiàng)中，從而得到用戶(hù)的菜單文件。此外還可用對(duì)話框控制語(yǔ)言DCL編制對(duì)話框定義文件，同時(shí)用Object ARX提供的ADS庫(kù)中的對(duì)話框操作函數(shù)編寫(xiě)對(duì)話框的驅(qū)動(dòng)程序。
    本系統(tǒng)在進(jìn)行螺紋聯(lián)接類(lèi)型選擇和強(qiáng)度校核時(shí)，考慮兩個(gè)被聯(lián)接件的受力情況、拆卸頻度、材料及結(jié)構(gòu)尺寸等，建立了螺紋聯(lián)接類(lèi)型選擇知識(shí)庫(kù)和本設(shè)計(jì)所選用的螺紋緊固件表，并能根據(jù)用戶(hù)需要，按國(guó)標(biāo)號(hào)、直徑、長(zhǎng)度等不同字段輸出螺紋緊固件表。其中螺紋聯(lián)接類(lèi)型選擇、直徑與長(zhǎng)度的確定、標(biāo)準(zhǔn)件表輸出的設(shè)計(jì)原則如下：
    知識(shí)庫(kù)的建立與螺紋聯(lián)接類(lèi)型選擇的決策方法
    螺紋聯(lián)接類(lèi)型選擇的決策方法分為邏輯決策、計(jì)算決策和創(chuàng)造性決策三種。本系統(tǒng)采用邏輯決策法，即根據(jù)人們所廣泛認(rèn)可的確定性知識(shí)，建立相應(yīng)的決策規(guī)則，并儲(chǔ)存到知識(shí)庫(kù)中，利用常規(guī)程序和邏輯推理來(lái)實(shí)現(xiàn)決策。最常用的邏輯決策表達(dá)和實(shí)現(xiàn)方法是判定樹(shù)和判定表，本系統(tǒng)采用的是判定樹(shù)。判定樹(shù)是描述或規(guī)定條件與結(jié)果相關(guān)聯(lián)的方式，即用來(lái)表示“如果(條件)，那么 (動(dòng)作)”的決策關(guān)系。判定樹(shù)由結(jié)點(diǎn)和分支組成，條件放在樹(shù)的分支處，動(dòng)作放在各分支的結(jié)果點(diǎn)上，決策的結(jié)果放在終結(jié)點(diǎn)上。
    螺紋直徑與長(zhǎng)度的確定
     螺紋聯(lián)接類(lèi)型確定后(即國(guó)標(biāo)號(hào)確定后)，在該類(lèi)型的螺紋緊固件中，從小到大依此取不同公稱(chēng)直徑的螺紋直徑進(jìn)行試算，直到滿(mǎn)足強(qiáng)度要求為止，最后一次選取的直徑即為所要確定的公稱(chēng)直徑。然后根據(jù)其公稱(chēng)直徑和被聯(lián)接件的材料(或被聯(lián)接件的厚度)計(jì)算出其公稱(chēng)長(zhǎng)度，并圓整為標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度值。
     標(biāo)準(zhǔn)件表輸出
   本系統(tǒng)建立了螺紋緊固件表，并能按用戶(hù)要求保存本次設(shè)計(jì)所選用的螺紋標(biāo)準(zhǔn)件。同時(shí)它能根據(jù)用戶(hù)要求，按國(guó)標(biāo)號(hào)、直徑、長(zhǎng)度等字段輸出螺紋緊固件表，極大地方便了緊固件的采購(gòu)。
4、結(jié)束語(yǔ)
     以AutoCAD2000 為開(kāi)發(fā)平臺(tái)、利用Object ARX和Visual C++ 6.0等二次開(kāi)發(fā)工具、采用面向?qū)ο蟮膱D形數(shù)據(jù)庫(kù)編程技術(shù)開(kāi)發(fā)的螺紋聯(lián)接CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)，實(shí)用高效，使用方便，實(shí)現(xiàn)了螺紋聯(lián)接(包括類(lèi)型選擇、參數(shù)確定、強(qiáng)度計(jì)算、圖形自動(dòng)生成、標(biāo)準(zhǔn)件表格排序輸出一體化等)的全自動(dòng)化設(shè)計(jì)。