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1、华北水利水电学院 硕士学位论文 异形钢结构可视化建模及展开实用方法与程序 姓名：赵贺来 申请学位级别：硕士 专业：水工结构工程 指导教师：魏群;刘尚蔚 2011-05 华北水利水电学院硕士学位论文 I 异形钢结构可视化建模及展开实用方法与程序 摘 要 钢构件件具有重量轻、易成型和成本低等独特优点，因此新型产品的钢构件 件的比例日益增加。钢构件设计最主要内容之一就是钢构件放样展开。如何迅速、 正确展开计算和绘制钢构件件展开图是提高钢构件的加工质量和劳动生产率的关 键。伴随着现代计算机制图技术的进步，特别是三维可视化技术的突飞猛进，计 算机辅助设计不仅确保了异形钢构件的展开精度，而且也实现了其形象
2、的可视化 展示。 本课题基于可视化建模与参数化展开图绘制思想，按照钢构件的模型与展开 图绘制生成流程，研究面向钢构件对象的编程技术、友好界面设计技术和 CAD 图 形处理技术，结合钢构件展开经验开发了异形钢构件可视化建模和展开图绘制软 件系统。 本系统的设计平台为 Civil 3D， 开发语言环境为 VB.NET， 运用了 AutoCad VBA 与 ActiveX 技术相结合，实现了异形钢构件可视化模型的创建和数据扩展， 以及通过计算公式结果绘制展开图和其自动标注，最终将可视化模型与二维展开 结果同空间展示。可视化模型真实、多角度展示了异形钢构件实体，展开图在设 计精度与生成速度上都满足现代
3、设计需要，本软件将是设计工人得力的生产工具。 最后，在某面粉机的可视化模型及用钢量统计中运用了本软件，实践证明本系统 使用方便，运行可靠，作图规范，是 CAD 二次开发技术在钢结构设计中的一次成 功运用。 关键词：异形钢构件；可视化建模；展开图；CAD 二次开发 华北水利水电学院硕士学位论文 II THE PRACTICAL METHOD AND PROGRAM FOR VISUAL MODELING AND EXPANSION PLAN DRAWING OF PROFILED STEEL COMPONENTS ABSTRACT Profiled steel components are us
4、ed more and more extensively in the production for it has the advantages of light weight, easy to shape and unique low cost. The expansion plan is one of the most important parts of the steel members design. The key to improve the processing quality and production efficiency is how to quickly and co
5、rrectly calculate and draw the expansion plan. With the development of the modern computer graphics technology, especially the three-dimensional visualization technology, the Computer Aided Design not only ensures the accuracy of the expansion, but also achieved to visual display their image. This t
6、opic based on the visual modeling and parametric drawing of expansion plan, and in accordance with generating process of the modeling and the drawing. This system researches the techniques of object-oriented programming, the friendly interface design, and the CAD graphics processing. And it also com
7、bined with the experience of molding and drawing the expansion plan of the steel components. The design platform of the system is the Civil 3D, and its development language is VB.NET. These systems combines the technology of AutoCad VBA with the ActiveX, realizeing the function of building the visua
8、l model and extends the data, and draw the expansion plan by the calculated results and automatic dimensioning, finally realize the showing of the visual model and the expansion plan in the same space. The visualization model truly shows the components with multi-angle and the drawing of the expansi
9、on plan meet the needs of modern design in both accuracy and speed, and it will be the effective production tools for worker. At last we use the software to bulid the model and Statistical volume of steel of a flour machine, and it proved that the system is easy to use, reliable and normative, and i
10、t is a successful application of CAD technology in the steel design. Key Words: Profiled steel members; Visual Modeling; Expansion Plan; CAD Redevelopment 独立完成与诚信声明 独立完成与诚信声明 本人郑重声明：所提交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工 作所取得的研究成果并撰写完成的。没有剽窃、抄袭等违反学术道德、学术规范的侵权 行为。文中除已经标注引用的内容外，本学位论文中不包含其他人或集体已经发表或撰 写过的研究成果， 也
11、不包含为获得华北水利水电学院或其它教育机构的学位或证书所使 用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并 表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 学位论文作者签名： 保证人（导师）签名： 签字日期： 签字日期： 学位论文版权使用授权书 本人完全了解华北水利水电学院有关保管、使用学位论文的规定。特授权华北水利 水电学院可以将学位论文的全部或部分内容公开和编入有关数据库提供检索， 并采用影 印、缩印或扫描等复制手段复制、保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部 门或机构送交论文原件或复印件和电子文档。 （涉密的学位论文在解密后应遵守此规定） 学
12、位论文作者签名： 导师签名： 签字日期： 签字日期: 华北水利水电学院硕士学位论文 1 1.绪 论 1.1 选题背景 1.1.1 选题背景 各种型钢在冶金、机械制造、化工工业、基础建设等制造业及其他各行业中 应用广泛，主要用于制作各种框架型结构件，如屋顶支架、桥梁桁架、机器框架 以及装饰工程中各种灯箱、广告牌的骨架等。由于现代钢构件外观和施工的复杂 性，新型及异形钢构件件由于其重量轻、易成型和成本低等独特优点，在生产中 的比例日益增加i。常见的钣金工的工作对象虽是以板形的金属材料为主，但是也 经常会碰到型钢材料的加工，如制作箱体的框架、法兰圈、底盘等，因此在钣金 制作中型钢构件也是采用较广的一
13、种辅助材料，作为一名钣金工也必须熟悉以型 钢为原料的零件的制作工作ii。 当然首先要能看懂型钢构件的零件技术图并能进行 放样。 型钢主要有扁钢、角钢、槽钢、圆钢、工字钢及异型钢等类型iii。钣金工接 触最多的是角钢，其次是槽钢，而且由型钢构成的结构件视图有其自身独特的一 些特点，如角钢和角钢、槽钢和槽钢对接(任意相交)时，由于相互连接的型钢形体 都可看作平面组成的棱柱形(型钢各面间的过渡弧面很小，通常可略去不计)，因此 其接缝线大都是直线或由几条直线段构成的折线，所以一般情况下，其接缝线的 求法比较简单iv。再者，因为型钢都可以被看作是各种断面不同的柱形体，所以 型钢结构件的展开图一般都可用平
14、行线法作出来，但应注意的是：某些型钢结构 件还是相当复杂的，它的展开图甚至是难于理解的，所以对于复杂构件的下料制 作，绘制其展开图是必不可少的工作步骤，而且，就是某些不必要作展开图的构 件或经过计算就能直接在型钢料上放样下料的简单构件，如果进行大批量的生产， 为了提高效率，减少误差，节省原材料，还是要作出精确的展开图，以便于制作 样板(也称模板)，进行快速划线v。 钢构件设计的两个最主要内容就是钢构件件放样展开和排样下料。如何迅速、 正确展开计算和绘制钢构件件展开图是提高钢构件的加工质量和劳动生产率的关 键，同时也是后续排样下料工艺的基础vi。 通常对于非拉深方法制造的钢构件，在设计及加工制作
15、时，要预先绘出其成 品或半成品的真实形状和大小，同时在金属或非金属板上绘制出它们的轮廓或者 华北水利水电学院硕士学位论文 2 部分平面展开图，即要进行钢构件展开放样vii。传统的钢构件展开放样方法通常 包括基于画法几何原理的图解法、基于解析几何原理的计算法以及基于上述原理 并借助于计算机编程来完成的所谓计算机辅助方法等。现代生产工艺水平的提高 已经使钢构件的展开进入计算机辅助精确绘制阶段，编制相应的科学软件具有较 广泛的应用市场。 1.1.2 国内外钢构展开软件发展现状 钢构件展开技术随着计算机技术的发展有了长足的进步，尤其是钣金零件的 建模与展开。下面对国内外的钣金展开软件进行简要介绍。 国
16、外具有代表性的系统是美国亚利桑那州立大学的J.J.S hah教授等开发的 FBMS基于特征的造型系统。 J.J.S hah教授认为现有的CAD/CAM虽然完全依靠用户 和系统之间的交互选择，但是缺乏应有的、源于零件自身的提示和智能决策。如 果要实现这一设想必须统一设计过程以及工程语义，并且与产品模型集成于一体， 即将产品的各种信息添加到产品的特征模型之中。 国内具有代表性的是华中科技大学的丁静对钣金工件折弯工艺进行了深入研 究，自主开发了一套钣金工件折弯工艺优化系统。该系统同时具有弯曲件的三维 绘制、旋转操作、工件自动展开、弯曲工序的自动编排及加工模拟等功能。上海 大学机械电子工程学院也对钣金产品的特点，且通过实例介绍了钣金产品 CAD/CAPP系统开发的常规方法， 重点说明了系统建摸技术和信息集成技术。 除此 之外，国内的各大高校和一些研究单位也在特征建模和信息的获取方面做了大量 的、富有成效的研究。 现有的钣金展开放样方法具有简单明了的特点并深受钢构件工人的喜爱，他
