Auto LISP编程实例

目录

一、引言 (2)

二、总体设计

1、实现的方法和主要技术路线 (3)

2、绘制阀体二维工程图 (3)

3、程序流程图 (4)

三、详细设计

1 定义函数名 (5)

2 设置图层 (5)

3 设定参数 (6)

4 由参数选择图框并填写标题栏 (6)

5 绘制俯视图 (7)

6 添加倒圆 (8)

7 绘制主视图 (8)

8 左视图 (9)

9 剖面填充 (10)

10 添加螺纹 (10)

11 尺寸标注 (10)

12 粗糙度的标注 (12)

13 标注形位公差 (13)

14 技术要求 (14)

四、结论 (14)

五、心得体会 (15)

六、使用说明 (16)

七、参考文献 (16)

计算机辅助设计课程设计说明书

一、引言

AutoCAD二次开发的应用之一——典型零件的参数化设计在产品设计中发挥了越来越重要的作用，而参数化设计的重要环节是程序的编写，其在设计开发中占要想当大的比重，是参数化设计的核心，是整个设计任务的最精华的部分。本文的程序设计以阀体的零件图做了程序的设计。

参数化设计中有两个必须理解的问题：一、计算机辅助设计中需要对语句命令做参照，并做出优化选择。这对计算机的运行速度等都很重要。另外，对数学方法也必须有较好的理解，以求的一个好的计算方法。二、对图纸参数的选择要做出合理的选择。这对于以后的变参操作的正确性和应用性很重要。

该次设计中采用的AutoCAD二次开发的语言为LISP语言。它是AutoCAD中自带的一种高级语言。并对用户来是掌握起来比较容易，所以在当今比较流行。LISP（Lisp Processing Language）是人工智能领域中广泛采用的一种程序设计语言。主要用于人工智能、机器人、专家系统、博弈、定理证明等领域。LISP也称为符号语言，因为它处理的对象是符号表达式。LISP语言的程序和数据都以符号表达式的形式来表示，因此，一个LISP程序可以把另一个LISP程序作为它的数据来处理。

参数化设计是CAD中最为重要的研究领域之一。参数化技术使得设计者可以通过修改设计参数来驱动零件产品的几何模型。与传统的建模方式比较，参数化设计将设计者从琐碎的拼凑几何元素的操作中解放出来，大大简化了用户生成和修改零件模型的操作，提高了设计效率。

AutoCAD是一个通用CAD平台，它不仅具有强大的绘图、编辑功能，而且具有开放的体系结构，允许用户对其进行二次开发，参数化设计在其中占有很重要的比重。

这其中对基础知识和基本技能都有一定的要求才能灵活运用好编程语言。其中包括要求在AutoCAD环境下，可以通过命令行方式、菜单方式（下拉菜单或图标菜单）、工具栏方式实现常规零件的参数化设计过程；所设计的二维工程图，要求实现图层设置、线型线宽设置、颜色设置、尺寸标注、形位公差、粗糙度等常规二维工程图的要求；基本命令如镜像，偏移的灵活使用，等等

二、总体设计

1、实现的方法和主要技术路线

首先用AutoCAD绘制出阀体的二维工程视图，再参照二维工程视图，用AutoCAD 的高级语言Auto LISP语言编写程序，实现对阀体的参数化设计。编完程序，并修改正确后，用户可在Visual LISP集成开发环境中，也可以在AutoCAD环境中加载、运行Auto LISP程序。其实现介绍如下：

1)一旦在Visual LIS的文本编辑器中编写了程序或打开已有的程序就可以加载并

运行了。运行时需在控制台窗口中，在$提示符后输入用括号括起来的函数名

后按Enter键即可。

2)在Visual LISP集成开发环境中编写Auto LISP程序并加载、运行证明程序正确

后，就可以脱离Visual LISP环境，在AutoCAD环境中运行了。

2、绘制二维工程图

图1 二维工程图

3、程序流程图

图2 程序框图

三、详细设计

AutoCAD二次开发的应用之一——典型零件的参数化设计在产品设计中发挥了越来越大的优势，而参数化设计的重要环节是程序的编写，其在设计开发中占要想当大的比重，是参数化设计的核心，是整个设计任务的最精华的部分。现将本次开发阀体的参数化设计的程序的详细设计作如下介绍：

1、定义函数名

例如：(defun c:24hg( ) )

2、设置图层

根据所选的阀体工程图，需建立中心线、粗实线、细实线、标注线四个图层，

分别定义其层名、线型、线宽、颜色，实现方法是在Auto LISP中调用AutoCAD的

图层命令，命令格式举例如下：

(command "layer" "n" "中心线" "c" 4 "中心线" "l" "center" "中心线" "lw" 0.3 "中

心线" "")

(command "layer" "n" "粗实线" "c" 7 "粗实线" "l" "continuous" "粗实线" "lw" 0.6

"粗实线" "")

(command "layer" "n" "细实线" "c" 1 "细实线" "l" "continuous" "细实线" "lw" 0.3

"细实线" "")

(command "layer" "n" "标注线" "c" 3 "标注线" "l" "continuous" "标注线" "lw" 0.3

"标注线" "")

当画不同的线型时需调用其对应的图层，其调用有多种命令，现提供两种可供参考，

命令如下：

(command "layer" "s" "细实线" "")

(command "layer" "s" "粗实线" "")

(command "layer" "n" "标注线" "")

(command "layer" "n" "中心线" "")

3、设定参数

为得到不同的阀体结构，可设定阀体的总长L、总高H、总宽W、进油口内径d1、出油口内径d2等参数。其命令格式可参考下例：

(setq d1 (getreal"\n 输入进油口内径<15>:"))

而对不合理的参数可用if语句来判定并给与提示，其实现命令格式如下：

(setq d1 (getreal"\n 输入进油口内径<15>:"))

(setq d2 (getreal"\n 输入出油口内径<15>:"))

(if (< d1 (distance z3 z4))

(princ "ok")

(setq d1 (* (distance z3 z4) (/ 15 40)))

)

(if (< d2 (distance z11 z12))

(princ "ok")

(setq d2 (* (distance z11 z12) (/ 15 30)))

)

4、由参数选择合适作图图框并填写标题栏

可由参数选择最合适图框，用户输入参数后由计算机再根据参数按比例处理。图框的绘制可用绘制四边形的命令来实现，且全屏显示如：

(command "layer" "s" "细实线" "")

(setq width (getreal"\n输入图幅宽度(297):"))

(setq highty (getreal"\n输入图幅高度(210):"))

(command "limits" '(0 0) p0 "zoom" "a") ；全屏显示

(command "rectang" '(0 0) p0)

(command "offset" "5" p0 "@-20,-20" "")

而标题栏的绘制可用直线及偏移命令来实现例如：

(command "line" p5 p6 p7"")

(command "offset" 20 p9 p4 "")

(command "offset" 45 p9 p4 "")

(command "offset" 30 p8 p3 "")

(command "offset" 55 p8 p3 "")

(command "line" p4 p3 "")

(command "line" p9 "@-60,0" "")

(command "line" p8 "@55,0" "")

标题栏填写之前须对文字样式进行定义及转化可由如下命令实现：

(command "style" "hz" "仿宋_GB2312" 7 0.7 0 "n" "n" "n")

标题栏文字的填写可用如下命令：

(command "style" "hz" "仿宋_GB2312" 7 0.7 0 "n" "n" "n")

(command "mtext" p1 "j" "mc" p6 " " "")

(command "mtext" p5 "h" 4 "j" "mc" "@15,-8" "比例" "")

(command "mtext" p8 "h" 4 "j" "mc" "@15,-8" "1 : 1" "")

(command "mtext" "from" p5 "@15,0" "h" 4 "j" "mc" "@15,-8" "数量" "")

5、绘制俯视图

为得到合理的视图布局，可俯视图画起，取其中间圆心的点(f0)来确定，再确定工程各视图上的基点(z0),可由下述程序实现：

(setq p10 '(0 0))

(setq x1 (/ (* 90 width) 297)

y1 (/ (* 48 highty) 210)

)

(setq f0 (polar (list 0 0) (angle (list 0 0) (list x1 y1)) (distance (list 0 0) (list x1 y1))))

再由该基点定义主、左视图上各个点，为了方便，对对称的图形可定义一半的点，再由镜像来完成另一半，例如程序：

(command "line" f7 f6 "")

(command "line" f6 f5 "")

(command "line" f8 f9 "")

(command "line" f9 f10 "")

(command "line" f12 f1 "")

(command "line" f1 f2 "")

(command "line" f11 f10 "")

(command "layer" "s" "粗实线" "")

(command "circle" f0 (/ (* 5 l) 118))。

对于作图过程中多余的辅助边要及时剪切，例如：剪切771边，有如下程序

(command "arc" f4 "e" f1 "r" (/ w 2))

(command "arc" f3 "e" f2 "r" (/ (* 23 w) 56))

(setq f61 (polar f7 0 5))

(setq f31 (polar f0 (/ pi 4) (/ w 2)))

(command "trim" f31 "" f61 "")

6、添加倒圆

添加过渡圆角要选择合适的线上点，不取交点和二异点。过程可参下：

(setq c101 (polar c10 (* -0.5 pi) 5))

(setq c81 (polar c8 (* 0.5 pi) 5))

(setq c91 (polar c9 0 5))

(command "fillet" "r" 3 "fillet" c81 c91)

(command "fillet" "r" 3 "fillet" c91 c101)

7、绘制主视图

主视图及左视图的绘制与俯视图相同，主要是选取的主视图基点要和俯视图联系，达到等比例联系变化，例如：(setq z1 (polar f0 (* 0.5 pi) (+ (* 0.5 w) 15))) 。

并再次设置参数，程序为：

(setq d1 (getreal"\n 输入进油口内径<15>:"))

(setq d2 (getreal"\n 输入出油口内径<15>:"))

(if (< d1 (distance z3 z4))

(princ "ok")

(setq d1 (* (distance z3 z4) (/ 15 40)))

)

(if (< d2 (distance z11 z12))

(princ "ok")

(setq d2 (* (distance z11 z12) (/ 15 30))))

8、绘制左视图

左视图的绘制与俯视图近似相同，主要是选取的左视图基点要和主视图联系，达到等比例联系变化，例如：

取点命令：

(setq c1 (polar z1 0 (+ (/ (* 88 l) 118) (/ w 2))))

(setq c2 (polar c1 pi (/ w 2)))

(setq c3 (polar c2 (/ pi 2) h))

(setq c4 (polar c3 0 (/ w 2)))

(setq c5 (polar c4 0 (/ w 2)))

(setq c6 (polar c5 (* -0.5 pi) h))

(setq c7 (polar c1 (/ pi 2) (/ (* 70 h) 105)))

(setq c8 (polar c7 pi (/ (* 20 w) 56)))

(setq c9 (polar c8 (/ pi 2) (/ (* 20 h) 105)))

(setq c10 (polar c9 0 (/ (* 40 w) 56)))

画线命令：

(command "layer" "s" "粗实线" "")

(command "line" c1 c2 c3 c5 c6 c1 "")

(command "line" c8 c9 c10 c11 "")

(command "line" c14 c15 "")

(command "line" c16 c13 "")

(command "line" c14 c13 "")

(command "arc" c8 "e" c11 "r" (/ (* 20 w) 56))

(command "circle" c7 (/ d1 2))

并再次使用剪切命令：

(setq c151 (polar c15 (* -0.5 pi) 2))

(setq c161 (polar c16 (* -0.5 pi) 2))

(setq c111 (polar c7 (* -0.25 pi) (/ (* 20 w) 56)))

(command "trim" c111 "" c151 "")

(command "trim" c111 "" c161 "")

9、剖面填充

程序的编写参考了AutoCAD的命令，先设定若干参考点，再由参考点偏移得到填充面域的内部点进而选中所要填充的剖面，主要是选择图形一定要闭合设置，其实现由下列所示：

(command "layer" "s" "细实线" "")

(setq pp1 (polar z2 (/ pi 4) 5))

(setq pp2 (polar z24 (/ pi 4) 2))

(setq pp3 (polar z16 (/ pi 4) 5))

(setq pp4 (polar z22 (/ pi 4) 2))

(command "bhatch" "p" "u" 45 3 "n" pp1 pp2 pp3 pp4 "")

10、添加螺纹

设置螺纹可以用连点法，也可以用画矩形命令。但前者较好，因为螺纹一般要在剖面线后加（为了避免剖面线不能填充），用后者也不能用镜像命令。例如程序：(command "layer" "s" "细实线" "")

(command "rectang" z24 z33)

(setq z34 (polar z33 (* -0.5 pi) (+ d1 2)))

(command "rectang" z34 z25 "")

(command "layer" "s" "粗实线" "")

(command "line" z34 z33 "")

11、尺寸标注

在标注之前需进行文字样式的转换，将仿宋_GB2312改为默认的txt样式，然后再进行标注，命令参考如下：

(command "clayer" "标注线")

(command "style" "standard" "txt" 2.5 0.9 0 "n" "n" "n")

(command "dimlinear" p3 a6 "h" "@0,-7" )

(command "dimlinear" p35 p38 "h" "@0,-7" )

(command "dimlinear" p13 a1 "h" "m" "%%c<>H9" "@0,10" )

(command "dimlinear" p12 "from" a1 "@-2,0" "h" "m" "%%c<>" "@0,4" )

引线型的标注采用的是画直线的方法，所以其标注文字也需进行一次文字样式的转变，可由下述命令实现：

(command "line" "from" p19 "@2,0" "@-6,15" "@-5,0" "")

(command "line" a9 "@13,20" "@15,0" "");写引线标注文字

(command "style" "standard" "txt" 2.5 0.9 0 "n" "n" "n")

(command "style" "hz" "仿宋_GB2312" 2.5 0.7 0 "n" "n" "n")

(command "mtext" "from" p19 "@-4,15" "j" "mc" "@-5,3" "G1/2" "")

(command "mtext" "from" a9 "@13,20" "j" "mc" "@15,3" "2-M10深25" "")

(command "mtext" "from" a9 "@13,20" "j" "mc" "@15,-3" "孔深28" "")

在本程序中中心线的标注采用了单独找点连线的方法，程序如下：

；俯视图的中心线

(command "layer" "s" "中心线" "")

(setq f15 (polar f0 (* -0.5 pi) (/ (* 28 w) 56)))

(setq f8000 (polar f8 pi 10))

(setq f5000 (polar f5 0 5))

(setq f1001 (polar f1 (/ pi 2) 5))

(setq f1500 (polar f15 (* -0.5 pi) 5))

(command "line" f8000 f5000 "")

(command "line" f1001 f1500 "")

；主视图的中心线

(setq z2911 (polar z29 0 5))

(setq z2912 (polar z29 (* 0.5 pi) 10))

(setq z2811 (polar z28 pi 10))

(setq z1111 (polar z1 (* -0.5 pi) 5))

(setq z3111 (polar z31 pi 8))

(setq z3011 (polar z30 0 8))

(command "line" z2911 z2811 "")

(command "line" z2912 z1111 "")

(command "line" z3111 z3011 "")

；左视图的中心线

(setq c8111 (polar c8 pi 10))

(setq c1111 (polar c11 0 15))

(setq c1000 (polar c1 (* -0.5 pi) 10))

(setq c7000 (polar c7 (* 0.5 pi) 45))

(command "line" c8111 c1111 "")

(command "line" c1000 c7000 "")

12、粗糙度的标注

对此程序以块的形式生成，若粗糙度标注较多时可用插入块的命令形式方便的得到各个标注，提高程序可利用性，但对于少量的粗糙度图纸，也可以用连点法画。前者程序参考如下：

(command "block" "k3" a10 a11 a12 a13 a012 "")；创建块

(setq a14 (polar p011 (* 0.5 pi) 10))

(command "insert" "k3" a14 0.6666 0.6666 90)；插入块

(command "insert" "k3" a10 1 1 0)；插入块

(command "mtext" a11 "j" "mc" "@-5,5" "12.5" "")

(command "mtext" a12 "j" "mc" "@-5,5" "其余" "")

(command "style" "standard" "txt" 2.5 0.9 0 "n" "n" "n")

(command "mtext" "from" a14 "@-3.464,-2" "j" "mc" "r" 90

"@-7.464,2" "0.8" "")

后者程序参考：

(setq z700 (polar z7 0 10))

(setq bp1 (polar z700 0 8))

(setq ang pi)

(command "line" bp1 (polar bp1 (+ ang (/ pi 3)) 10) "")

(setq pt1 (polar bp1 (+ ang (/ pi 1.5)) 5))

(command "line" bp1 pt1 "")

(command "line" pt1 (polar pt1 ang 5)"")

(command "style" "hz" "仿宋_GB2312" 2.5 0.9 0 "n" "n")

(command "text" "from" pt1 "@-5,-3" 0 "12.5")

13、标注形位公差

对形位公差的标注可以利用相关命令也可以使用定点连线的方法。本程序设计使用的是后者。其中包含着引线的使用。可以说是分两部分来是实现的。第一部分是箭头的引线标注，第二部分是框架和数据的填充。

具体实现过程是：

(setq xw1 (polar f4 0 (+ (/ (* 30 l) 118) 3)))

(setq xw2 (polar xw1 (/ pi 4) 10 ))

(setq xw3 (polar xw2 0 10))

(command "leader" xw1 xw2 xw3 "" "" "n" "") ; 箭头引线

(setq xw4 (polar xw3 (/ pi 2) 2.5))

(setq xw5 (polar xw3 (- (/ pi 2)) 2.5))

(command "line" xw4 xw5 "")

(setq xw6 (polar xw4 0 5) )

(setq xw7 (polar xw6 0 10))

(setq xw8 (polar xw5 0 5))

(setq xw9 (polar xw8 0 10))

(command "line" xw4 xw7 "")

(command "line" xw5 xw9 "")

(command "line" xw6 xw8 "")

(command "line" xw7 xw9 "") ;直线度

(setq xw10 (polar xw3 0 1))

(setq xw11 (polar xw10 0 3))

(command "line" xw10 xw11 "")

(command "mtext" xw6 "h" 3 "j" "mc" xw9 "%%c 0.01" "")

14、技术要求

对图纸必须有一定的技术要求，它包含很多的方面，例如倒角的要求，精度的要求，铸造的要求及粗糙度要求，等等。例如：

(command "style" "standard" "仿宋_GB2312" 6 0.7 0 "n" "n" "n")

(command "mtext""from" p0 "@-50,-68" "h" 4 "j" "ml" "@100,8" "1.未注粗糙

度为Ra25；""")

(command "mtext""from" p0 "@-50,-76" "h" 4 "j" "ml" "@100,8" "2.铸造尺寸

精度IT18.""")

(command "mtext""from" p0 "@-60,-50" "h" 8 "j" "mc" "@50,12" "技术要求

""")

四、结论

该次课程设计主要研究对象是对AutoCAD二次开发，运用Auto LISP语言编程来实现零件三视图的选择性设计，即通过在AutoCAD环境中加载运行所设计的Auto LISP 程序，实现典型零件的参数化设计。这充分体现了AutoCAD是一个透明的、面向用户的二次开发的可开发软件。

我们在一定的图幅比照下完成程序设计后，输入不同其他合理的参数即可得到不同结构的阀体的主视图、左视图及俯视图，且根据参数不同可由计算机自动选择合适的图框，同时粗糙度及随参数变化的标注一次生成。程序对参数的合理性可进行识别判断并限定了输入判断提示。总言之，运用Auto LISP语言对典型零件的参数化设计大大简化

了用户生成和修改零件模型的操作，提高了设计效率。

虽然用户在操作上得以方便简化，但在程序设计上有的程序比较繁琐，有待进一步的改进。尽管参数的合理性可进行识别判断，但个别的参数仍需用户自己判断，以符合实际。而且不同的参数在选择图框时，有时视图的布局分配不太合理，这一问题总会随着参数的不同而存在。

对比之下，在比较烦琐或经常需要改变一定参数的零件图及装配图，利用AutoCAD 二次开发的参数化设计实现产品设计的要求，适应了这种需求。所一使新产品的更新换代周期不断缩短，大大降低了设计者的劳动强度。

五、心得体会

这次课程设计虽然只有短短的两周，但其中的实际收获和知识的掌握却是非书本知识所能体会的。该次课程设计是对AutoCAD二次开发中典型零件的参数化设计，根据参数的不同得到不同阀体结构及合适的图框，提高了效率，大大降低了劳动强度。充分体现着计算机的发展及应用软件的使用推广给企业厂家带来的利益。

通过这次AutoCAD二次开发设计，我对AutoCAD的使用有了进一步了解，对AutoCAD的应用体会很深，并初步树立运用现代设计方法的理念，培养了自己分析问题和解决问题的实际能力。同时明确了AutoCAD二次开发的任务之一——典型零件的参数化设计的各个环节、步骤。认识了参数化设计的概念的重要性，真正感受到其应用的优越性。设计中我还学习了AutoCAD的开发语言之一的Auto LISP语言，并对其进行编程、修改、运行。

课设中同学们积极交流，其氛围也是我日后工作中要学习的，现代社会是需要一个合作的社会。在次尤为要感谢刘老师在百忙中抽时间来为我们答疑解惑，并最后为我们提供答辩。

六、使用说明

该程序运行于AutoCAD环境中，用户加载Auto LISP后，可根据自己的需要输入阀体不同的参数，以得到所需阀体结构，在输入参数时用户可看到参数的提示，图框可根据参数来进行合理的选择，用户可不用考虑。在输入参数时请用户根据所需阀体的参数输入，使其符合实际。

其中有点注意事项：当输入参数的油口内径不在定义范围中时，程序自动将其按比

例取值。参考其程序段(if (< d1 (distance z3 z4))

(princ "ok")

(setq d1 (* (distance z3 z4) (/ 15 40)))

)

(if (< d2 (distance z11 z12))

(princ "ok")

(setq d2 (* (distance z11 z12) (/ 15 30)))

)：

具体可依据实际的使用情况将其比例值在程序中调整设定。

七、参考文献

[1] 崔洪斌,方忆湘,张嘉钰等编著. 计算机辅助设计基础及应用. 北京: 清华大学出

版社, 2004.

[2] 张嘉钰, 方忆湘, 刘文学编写.《计算机辅助设计》课程设计指导书. 河北: 河北

科技大学, 2005.

[3] 于弈峰, 杨松林主编. 工程CAD技术与应用. 北京: 化学工业出版社, 2002.

[4] 郭剑峰编著. 用Visual LISP开发AutoCAD2000应用程序. 北京: 人民邮电出版

社, 2004.

[5] 汤峻编著. AutoCAD2000高级应用与Visual LISP开发宝典. 北京: 人民邮电

出版社, 2004.

[6] 陈伯雄编著. Visual LISP for AutoCAD2000程序设计. 北京: 机械工业出版社,

2004.