（機械設計及理論專業(yè)論文）客車模具cad系統(tǒng)三維標準件庫構建及應用.pdf

摘要 本論文論述了在客戶機服務器模式下，利用s o l i d w o r k s 三維特征造型 軟件作為支撐軟件，采用數(shù)據(jù)庫管理參數(shù)化數(shù)據(jù)和原型圖，開發(fā)模具三維標 準件庫的方法。 本系統(tǒng)共分為了四個程序模塊，分別是數(shù)據(jù)輸入模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、 數(shù)據(jù)顯示模塊和標準件生成模塊，以數(shù)據(jù)處理模塊為核心，實現(xiàn)各模塊間的 聯(lián)系。標準件生成用到的參數(shù)化數(shù)據(jù)和圖形界面中顯示的數(shù)據(jù)全部存儲在服 務器數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件使用的是s q l s e r v e r7 0 。我們設計了統(tǒng) 一的圖形界面，方便用戶的使用。用戶只需要輸入主參數(shù)。然后由數(shù)據(jù)輸入 模塊獲取用戶的輸入，通過數(shù)據(jù)處理模塊讀取存儲在服務器數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)， 并把數(shù)據(jù)傳遞給標準件生成模塊，在s o l i d w o r k s 中生成標準件。數(shù)據(jù)處理模 塊采用了現(xiàn)在最新使用的數(shù)據(jù)訪問技術a d o ，實現(xiàn)數(shù)據(jù)在i n t r a n e t 上的傳 遞和應用。標準件生成模塊部分利用了s o t i d w o r k s 軟件提供的宏功能，方便 的建立了零件的參數(shù)化程序。數(shù)據(jù)顯示模塊主要考慮為用戶輸入主參數(shù)提供 參考，一方面顯示用戶將要生成標準件的j p e g 圖像，另一方面列出可供選擇 的主參數(shù)列表。 模具c a d 軟件是由大連理工大學c a d 所與長春客車廠工藝處共同開發(fā)的， 三維標準件庫作為模具c a d 軟件的一部分，已開發(fā)完成，并已在模具c a d 軟 件中使用。本論文探討了三維參數(shù)化的方法，實現(xiàn)了三維標準件的自動生成， 為模具設計的自動化奠定了基礎，同時本系統(tǒng)采用的開發(fā)方法適合所有參數(shù) 化特征造型軟件，如s o l i d e d g e 、p r o e 等。 關鍵詞；客戶機；服務器；模具；數(shù)據(jù)庫；a d o ；j p e g ；參數(shù)化 a b s t r a c t n e p 印e ri n t r o d u c e sh o w t od e v e l o pat h r e e - d i m e n s i o ns t a n d a r d p a r tl i b r a r y o fm o u l d sb a s e do n c s ，w i t ht h eh e l po fs o l i d w o r k ss o 目 w a ca ss u p p o r t i n g ， a n do f d a t a b a s et ob a n d l ep a r a m e t r i cd a m & o r i g i n a l3 d - m o d e l t h e s y r s t e m i n c l u d e sf o u r p r o g r a mm o d u l e s ：d a t a - i n p u tm o d u l e ， d a t a - p r o c e s s i n gm o d u l e ，d a t a - d i s p l a ym o d u l ea n ds t a n d a r dp a r tm a k e rm o d u l e t h ef o u ra r el i n k e db yd a t a - p r o c e s s i n gm o d u l e t h ep a r a m e t r i cd a t au s e di n m a k i n g s t a n d a r dp a r t sa n dt h ed a t ad i s p l a y e di nt h eg r a p h i c a li n t e r f a c e sa r es t o r e d i nt h ed a t a b a s eo fs e r v e r s o l s e r v e r7 0i su s e di nd b m s t bm a k ei tm o r e c o n v e n i e n tf o ru s e r s ，w ed e s i g nt h es a l n cg r a p h i c a li n t e r f a c e s ：i fo n l yu s c r si n p u t m a i n p a r a m e t r i cd a t ao f as t a n d a r dp a r t , a u t o m a t i c a l l yt h ed a t aw i l lb eg o tb yt h e d a t a - i n p u tm o d u l e ；t h ed a t as t o r e di nd a t a b a s eo ft h es e r v e rw i l lb er e a d t h r o u g ht h ed a t a - p r o c e s s i n gm o d u l e ；t h e nt h e yw i l lb es e n tt ot h es t a n d a r dp a r t m a k e rm o d u l e i nw h i c hs e l i d w o r k sw i l lb u i l ds t a n d a r dp a r t 。s i n c e 血el a t e s td a t a a c c e s s i n gt e c h n i q u e a d oi sa d o p t e di no u rd a t a - p r o c e s s i n gm o d u l e , i tb , e o m e s t r u et og e ta n d a p p l y d a t at h r o u g hi n t r a n e t 1 h - ，l a c r os u p p l i e db ys o l l d w o r k si su s e d i ns t a n d a r dp a r tb u i l d e rm o d u l e , w h i c hm a k e si tm o r ec o n v e n i e n tt os e tu pt h e p a r a m e t r i cp r o g r a mo fs t a n d a r dp a r t s t h ed a t a - d i s p l a y m o d u l ei st oo f f e r r _ e f e r e a c ew h i l eu s e r sa r ei n p u t t i n gm a i n p a r a m e t r i cd a t a ；o no n eh a n d , i td i s p l a y s t h e 耶e gi m a g eo ft h es t a n d a r dp a r tr e q u i r e db yu s e r s ；o nt h eo t h e rh a n d , i tl i s t s a l lt h em a i n p a r a m e t r i cd a t aa v a i l a b l e m o u l dc a ds o t b c c a r ei sb e i n gd e v e l o p e db vc a dl a bs c h o o lo f m e c h a n i c a l d a l i a n u n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g ya n dt e c h n i q u ed e p a r t m e n tc h a n g c h t mc a r r i a g e m a n u f a c t o r y a sap a r to f t h es o f t w a r e ，t h es y s t e ma b o v eh a sb e e nd e v e l o p e da n d b e e np u ti n t ou s ei nt h em o u l dc a ds o r w a r e t 瞰sp e rd i s c u s s e st h em e t h o dt o p a r a m e t r i z et h r e e d i m e n s i o ns t a n d a r dp a r t s ，r e a l i z e st h ea u t o m a t i c a l l ym a k i n g o f t h r e e - d i m e n s i o ns t a n d a r dp a r t s ，a n de s t a b l i s h e st h ef o u n d a t i o no fa u t o m a t i z a t i o n i nm o u l dd e s i g n m e a n w h i l e t h ew a yt 0d e v e l o pt h i ss v s t e mc a na l s ob ea p p l i e d i na l lt y p e s o f p a r a m e t r i cf e a t u r ef o r m a o o ns o r w a r e ，s u c ha ss o f i d e d g e ，p r o e ，e r e k e y w o r d s ：c l i e n t , s e r v e r , m o u l d ，d a t a b a s e , a d o ，j p e g , p a r a m e t r i c 同等學力申請碩士學位論文 第一章緒論 第一章緒論 1 1 模具c a d 系統(tǒng)的概述 1 1 1 國外c a d 系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 早在6 0 年代初期，國外些汽車制造公司就開始了模具c a d 的研究。這 一研究始于汽車車身的設計，在此基礎上復雜曲面的設計方法得到了發(fā)展， 各大汽車公司都先后建立了自己的c a d c a m 系統(tǒng)，并將其應用于模具設計與 制造。計算機軟、硬件技術的迅猛發(fā)展，為模具c a d c a m 的開發(fā)應用向更高 層次的拓展創(chuàng)造了條件。 在幾何造型方面，基于線框模型的c a d 系統(tǒng)率先由飛機和汽車制造商開 發(fā)并應用。例如：美國l o c k h e a d 飛機公司、m c d o n n e l ld o u g l a s 飛機公司、 g e n e r a lm o t o r 汽車公司的c a d 系統(tǒng)、c a d d 系統(tǒng)、a d 2 0 0 0 系統(tǒng)等，均推動了 模具c a d 技術的發(fā)展。 7 0 年代以來，曲面造型與實體造型技術發(fā)展迅速，新一代的c a d 軟件均 是實體造型與曲面造型兼?zhèn)涞南到y(tǒng)，能適用于復雜模具的設計和制造，在模 具界得到了廣泛的應用。象美國f o r d 汽車公司的c a d c a m 系統(tǒng)中所包括的模 具c a d c a m 部分，取代了人工設計與制造，設計方面采用人機交互進行三維 圖形處理、工藝分析與設計計算等工作，完成二維繪圖，生成生產(chǎn)零件圖、 材料表以及工序、定額、成本等文件。系統(tǒng)還包括一些專業(yè)軟件，如工藝補 充面的設計、彈塑性變形的分析、回彈控制與曲面零件外形的展開等等，部 分已用于生產(chǎn)，部分還在研究、完善當中。日本t o y o t a 汽車公司從1 9 8 0 年 開始研制汽車覆蓋件模具c a d c a m 系統(tǒng)，系統(tǒng)包括處理覆蓋件模面d i e f a c e 軟件和加工凸、凹模的t i n c a 軟件等。由三坐標測量機將實物模型測量后所 獲得的數(shù)據(jù)送入計算機，經(jīng)處理后再把這些數(shù)據(jù)用于汽車覆蓋件設計、模具 設計和制造。該系統(tǒng)的三維圖形功能較強，能在屏幕上反復修改曲面形狀， 使工件在沖壓成形時不至于產(chǎn)生各種工藝缺陷，從而保證工件質量；d i e c o m p 公司研制成功的模具c a d 系統(tǒng)，使整個生產(chǎn)準備周期由1 8 周縮短為6 周。 與此同時，歐洲的一些國家在沖模c a d c a m 研究和應用方面也取得了很 大進展，例如法國雷諾汽車公司應用e u c l i d 軟件系統(tǒng)作為c a d c a m 的主導軟 同等學力申請碩士學位論文第一章緒論 件，目前已有9 5 的設計工作量用該軟件完成，而且雷諾汽車公司在e u c l i d 主導軟件的基礎上還開發(fā)出了許多適合汽車工業(yè)需求的模塊，如用于干涉檢 查的_ i e g a v i s i o n 和用于板金成形分析的o p t r i s 等。 1 1 2 國內(nèi)c a d 系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 隨著輕工業(yè)及汽車4 造業(yè)的迅猛發(fā)展，模具設計卷g 造業(yè)日灝受到人們廣 泛關注，己形成一個行業(yè)。但是我國模具行業(yè)缺少技術人員，存在品種少、 精度低、制造周期長、壽命短、供不應求的狀況。一些大型精密復雜的模具 還不能自行制造，需要每年花幾百萬、上千萬美元從國外進口，制約了工業(yè) 的發(fā)展，所以在我國大力發(fā)展模具工、監(jiān)勢在必行， 目前我國已有許多企業(yè)采用模具c a d 技術，并在計算機自動編程技術上 取得了豐富的經(jīng)驗和技巧，使模具精度和生產(chǎn)率大為提高。以從美國 a u t o d e s k 公司引進的a u t o c a d 為代表的一批繪圖軟件正在模具行業(yè)中逐漸普 及，計算機繪圖正在逐步取代手工繪圖。國內(nèi)的一批大、中型企業(yè)( 以汽車 和家電行業(yè)為主) ，陸續(xù)從國外引進了相當數(shù)量的c a d 系統(tǒng)，并配置了一些設 計、分析的專用軟件，取得了明顯的經(jīng)濟效益。但是，由于多方面的原因， 現(xiàn)在仍有許多企業(yè)還停留在手工設計模具的階段，盡管有些單位已經(jīng)甩掉了 圖板，實現(xiàn)了無圖紙設計，其模具c a d 工作的相當部分也只是限于用計算機 畫圖( c o m p u t e ra i d e dd r a f t ) 進彳亍二維設計，只有極個別企業(yè)的汽車模具 設計和制造能力接近國際先進水平。1 9 8 9 年，成都成飛汽車模具中心采用國 外的c a d c a m 技術、數(shù)控加工與數(shù)控測量技術，以數(shù)字傳遞為主，成功地設 計制造了依維柯汽車車身全套外主模型。 此外，盡管國內(nèi)一些擁有自主版權的軟件，如上海交大國家模具c a d 工 程研究中心開發(fā)的冷沖模c a d 系統(tǒng)、武漢華中理工大學模具技術國家重點實 驗室開發(fā)的塑料注射模c a d c a e c a m 系統(tǒng)h s c 2 o n 北京航空航天大學華正模 具研究所開發(fā)的c a d c a m 系統(tǒng)c a x a 等，解決了生產(chǎn)中的一些問題，但還沒有 得到很好的推廣和使用。 目前歐美推出一種新車型需要4 8 個月，日本則只需3 0 個月。我國在對 汽車新車型。尤其是轎車車型的開發(fā)設計技術方面比較落后，其中一個重要 的原因就是模具的設計效率低。國內(nèi)傳統(tǒng)的模具設計方法已適應不了汽車工 業(yè)的發(fā)展需要，而引進國外的覆蓋件模具產(chǎn)品不僅要花費大量的外匯，而且 同等學力申請碩士學位論文第一章緒論 嚴重阻礙汽車產(chǎn)品的更新?lián)Q代。要解決上述問題，就必須研究開發(fā)我國自己 的模具c a d 技術。同時引進國外先進的通用造型軟件進行二次開發(fā)無疑是一 種必要而又有效的手段。 1 2 模具c a d 的發(fā)展趨勢 隨著計算機軟件和硬件的迅速發(fā)展，硬件價格成倍的下降，c a d 技術的 普及應用越來越廣泛，越來越深入。c a d 技術正向著開放、集成、智能和標 準化的方向發(fā)展。c a d 系統(tǒng)的開放性是決定其能否真正達到實用化、能否真 正使之轉化為現(xiàn)實生產(chǎn)力的基礎。c a d 系統(tǒng)的開放性主要體現(xiàn)在系統(tǒng)的工作 平臺、用戶接口、應用開發(fā)環(huán)境以及其他系統(tǒng)的信息交換等方面。集成就是 向企業(yè)提供c a d c a m 技術一體化的解決方案。集成的出發(fā)點是：企業(yè)中各個 環(huán)節(jié)是不可分割的，必須統(tǒng)一考慮；企業(yè)的生產(chǎn)過程實質上是信息的采集、 傳遞和加工處理的過程。而智能c a d 是c a d 發(fā)展的必然方向。智能c a d 不僅 僅是簡單地將現(xiàn)有的智能技術與c a d 技術相結合，更要深入研究人類設計的 思維模型，并用信息技術來表達和模擬它，從而產(chǎn)生高效的c a d 系統(tǒng)?，F(xiàn)在 除了c a d 支撐軟件逐步實現(xiàn)了i s o 標準和工業(yè)標準外，面向應用的標準構件、 標準化方法也已成為c a d 系統(tǒng)中的必備內(nèi)容，且向著合理化工程設計的應用 方向發(fā)展。 正是c a d 技術發(fā)生了這樣的變化，因此在模具c a d 技術的發(fā)展方面目前 存在著以下幾種趨勢： 1 模具c a d 的參數(shù)化 參數(shù)化造型方法是c a d 技術中較先進的造型方法，也是提高c a d 工作效 率的有效手段。它是針對各種沖壓模具總體結構一般均具有較規(guī)范形式的特 點，為各個零件的基本尺寸建立相應的參變量，在實際的幾何和拓撲的基礎 上建立各零件要素之間的相互關系。當由于模具結構不同而導致模具零件尺 寸發(fā)生變化時，改交參數(shù)文件中有關變量的取值，則與之相關的零件模型中 的相應尺寸標注值亦發(fā)生變化，通過尺寸驅動模塊處理后即可生成大小符合 實際尺寸標注的零件。 2 模具c a d 的智能化 3 同等學力申請碩士學位論文 第一章緒論 沖壓件模具設計的難度主要表現(xiàn)在設計理論的不完備性以及只能意會而 難以言傳的專家經(jīng)驗表達和利用上。同手工設計一樣，在利用通用c a d 軟件 ( 包括新型集成化c a d 軟件) 進行模具設計時，在很大程度上必須依賴于模 具專家的干預。為了實現(xiàn)模具結構設計的自動化，減少對模具專家的依賴性， 必須開發(fā)專用的汽車覆蓋件模具結構設計智能化軟件，把總結出來的以往設 計、制造中的成功經(jīng)驗應用到模具設計中去，形成計算機里的知識庫和智能 庫，生成專家系統(tǒng)，從而使c a d 系統(tǒng)能夠勝任模具設計專家的工作，設計出 符合要求的模具，這也就是所謂的模具c a d 的智能化。 智能c a d 以人類思維的認識理論為基礎，將設計人員擅長的邏輯判斷、 綜合推理、形象思維能力與計算機的高速、精確計算能力相結合，從而使c a d 系統(tǒng)能夠勝任模具設計專家的工作，設計出符合要求的沖壓件模具。 3 模具c a d 的集成化 模具c a d 的集成化就是從傳統(tǒng)的設計方式向c a d c a e c a m 一體化方 向發(fā)展。模具設計過程是一個信息處理、交換流通和管理的過程，采用彈塑 性大變形有限元模擬技術可以分析材料的塑性成形過程，提高工藝分析和模 具c a d c a m 系統(tǒng)的功能，有利于創(chuàng)造更高級的c a d c a m 系統(tǒng)，因而， c a d c a e c a m 一體化能夠對設計和制造過程中信息的產(chǎn)生、轉換、存儲、 流通管理進行分析和控制，將它們有機地焦成”在一起，這樣有利于取得最 佳效益。 4 模具c a d 的專業(yè)化 未來的模具c a d 將走向更加專業(yè)化的道路。一些通用的軟件由于其功 能繁多，專業(yè)性較差，不能適應和滿足各種模具c a d 的需要。更好的方法 是軟件公司與專業(yè)模具廠密切合作，開發(fā)專用性很強的模具c a d 軟件，如 美國p t c 軟件公司與日本t o y o t a 汽車公司在p r o e 軟件基礎上開發(fā)的模 具型面設計模塊p r o d i e f a c e 等，這也是模具c a d 的一個發(fā)展方向。對于 國內(nèi)的模具廠家來說，在引進國外先進c a d 軟件( 如u g 、p r o e 等) 的基 礎上，利用二次開發(fā)技術，針對本部門產(chǎn)品的特點，開發(fā)專用的模具c a d 系統(tǒng)是一條可行和經(jīng)濟之路。 同等學力申請碩士學位論文第一章緒論 1 3 課題的選題依據(jù) 盡管我國模具c a d 技術的應用方面也取得了顯著的進步，但目前依然存 在著以下一些問題： ( 1 ) 設計效率低 由于我國c a d 技術起步較晚，專業(yè)人員水平較低，既懂專業(yè)又熟悉 c a d c a m 應用軟件技術的人才十分缺乏，因而開發(fā)能力較差，自主開發(fā)的c a d 軟件質量不高，設計效率低。 ( 2 ) 標準化程度低 由于各行業(yè)有各行業(yè)的標準，各企業(yè)有各企業(yè)的標準，各模具生產(chǎn)廠家 之間沒有形成一定的設計、制造規(guī)范，因而造成現(xiàn)有沖模c a d c a m 系統(tǒng)的集 成化程度和智能化程度都比較低。 ( 3 ) 現(xiàn)有c a d 軟件專用性差 目前國內(nèi)自主開發(fā)的c a d 軟件較少，而多數(shù)廠家引進的國外先進軟件多 為通用型軟件，未經(jīng)開發(fā)則專用性較差。 ( 4 ) 沖模c a d c a m 技術的開發(fā)手段比較落后，開發(fā)的c a d c a m 系統(tǒng)在質 量、可靠性上難以保證，并且開發(fā)周期長。 ( 5 ) 現(xiàn)有的沖模c a d 系統(tǒng)的人機界面不能滿足多種用戶的要求。 ( 6 ) 主要應用c a d 進行二維設計，而且大多只停留在用計算機繪圖代替 手工繪圖的水平上。 盡管在模具c a d 技術中存在著這些問題，但是模具是現(xiàn)代工業(yè)的基礎， 與產(chǎn)品的優(yōu)劣程度息息相關，在制造業(yè)中起著舉足輕重的作用。對模具的生 產(chǎn)制造要求越來越高，短周期、高精密的模具生產(chǎn)己成為模具行業(yè)的主流， 然而傳統(tǒng)的模具設計手段難以滿足現(xiàn)代模具市場的需要，沖模設計師經(jīng)常性 地進行著重復的機械繪圖工作，電腦輔助繪圖也無法改變這種情況。粗略估 計，一般沖模設計過程中，用于圖紙?zhí)幚硭ㄙM的時間占全部時間的8 0 以 上。沖模設計師縱然有寶貴的專業(yè)知識和豐富的實際經(jīng)驗，也不得不把更多 的時間和精力耗費在大量的圖紙上。沖模工程師一直希望能找到一種c a d 軟件能把自己的構思快速、直觀地表達出來，同時能夠自動地產(chǎn)生全套圖紙。 因此，在現(xiàn)有的c a d 技術基礎上，同企業(yè)的實際生產(chǎn)需要相結合，有必要 開發(fā)一種沖模c a d 設計專用軟件，提高模具的設計效率。 同等學力申請碩士學位論文第一章緒論 長春客車廠是國家“一五”期間重點建設的大型國有鐵路客車制造企 業(yè)，是鐵道部工業(yè)總公司所屬扶事機車車輛制造的大型骨干企業(yè)，是中國最 大的鐵路客車及地鐵電動客車的生產(chǎn)基地，也是目前世界上年生產(chǎn)客車數(shù)量 最大的制造工廠，工廠經(jīng)過四十余年的建設、改造和國家的重點投入，其生 產(chǎn)能力和生產(chǎn)手段逐步與國際客車制造先進水平拉近，其主要設計手段、工 藝制造裝備都實現(xiàn)了計算機化和數(shù)控化，從而大大提高了設計和制造水平， 產(chǎn)品實現(xiàn)了升級換代。目前工廠能夠生產(chǎn)單層、雙層、普速、準高速、高速、 地鐵及電動車組等七大系列1 5 0 余種鐵路客車及各種特種車、專用車、不銹 鋼車、鋁合金車，并已形成成列供車生產(chǎn)能力。該廠領導充分認識到c a d 技 術在工廠發(fā)展中的重要意義，在全廠范圍內(nèi)大力引進和推廣c a d 技術，因此 在各個部門中得以普及應用，取得了顯著的成果。 該廠工藝處在c a d 技術應用的過程中，認識到如果能夠在已經(jīng)購買的國 外c a d 軟件基礎上，進行二次開發(fā)，開發(fā)適合工廠實際情況的模具c a d 應用 軟件，一方面提高現(xiàn)有資源的利用率，另一方面把模具工程師解放出來，從 而把時間和精力投入到創(chuàng)造性的工作中去。因此，與大連理工大學c a d 所合 作，開發(fā)沖裁模具c a d 軟件，實現(xiàn)模具設計的自動化。本論文所完成的工作， 就是沖裁模具c a d 軟件其中的一個組成部分。 1 4 本論文所完成的工作 在同長春客車廠工藝處的工程師和設計人員一起探討和研究后，根據(jù)他 們所提供的圖紙，把在模具設計中經(jīng)常用到的標準件( 如凸模、凹模等) 集 中到一起，構成沖裁模c a d 軟件的標準件庫。 本論文所開發(fā)的標準件庫主要具備以下三個特點： 1 所生成的標準件是三維模型 目前，大多數(shù)已開發(fā)的參數(shù)化標準件庫都是二維的，而且沒有針對 模具設計開發(fā)的標準件庫。這種二維標準件庫雖然在圖紙的生成方面能 夠帶來便利，但對模具的設計幫助不大。三維標準件庫不僅能滿足模具 設計的需要，更能適應集成化和智能化的要求。 2 利用數(shù)據(jù)庫管理參數(shù)化數(shù)據(jù)和三維標準件的模扳零件 所謂的三維標準件就是一些形狀相同面大小不同的一系列標準化了 的零件。用于確定三維標準件大小的參數(shù)化數(shù)據(jù)以二維表的形式存儲在 6 同等學力申請碩士學位論文 第一章緒論 用戶數(shù)據(jù)庫中，并把三維標準件的模板零件以二進制數(shù)據(jù)類型存儲于用 戶數(shù)據(jù)庫中，從而實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，使模板零件的調用不依賴于 客戶機。 3 采用了客戶機服務器工作模式 數(shù)據(jù)存儲于服務器上，方便了數(shù)據(jù)的維護和使用，并且又滿足了多 用戶的需求。 為了保證標準件庫的實用性和可靠性，本系統(tǒng)完成如下主要工作： 【1 】生成菜單和對話框相結合的圖形界面。 【2 】在s o l i d w o r k s 環(huán)境下，建立每一個標準件的模板零件，并對 圖紙上提供的數(shù)據(jù)進行一一檢驗，確保參數(shù)化的可行性。 t 3 1 利用m sa c c e s s9 7 數(shù)據(jù)庫建立參數(shù)化數(shù)據(jù)表，并建立統(tǒng)一的 命名規(guī)則。 4 1 用戶數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建。 t 5 1 建立c s 模式下的數(shù)據(jù)訪問機制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)在各模塊之間的 正確傳輸和顯示，滿足多用戶的要求。 【6 】實現(xiàn)標準件的自動生成。 7 旦蔓蘭盎皇鎏堡士學位論文第二章支撐軟件s o h d w o r k s 功能介紹 第二章支撐軟件s o l i d w o r k s 功能介紹 2 1s o f i d w o r k s 軟件的概述 目前，微機平臺上的三維c a d 軟件已經(jīng)成熟，在我國c a d 市場上比較流 行的三維c a d 軟件有s o l i d w o r k s 公司的s o l i d w o r k s 、a u t o d e s k 公司的m d t 、 e d s 公司的u g 、p t c 公司的p r o e 、s d r c 公司的i d e a s 等，這些軟件在功能 上都是比較出色的，如何在眾多的三維c a d 軟件中選擇合適的軟件平臺是十 分重要的，根據(jù)用戶的實際情況和未來的發(fā)展前景，對這些軟件進行了比較， 最后決定選用s 0 1 i d w o r k s 作為沖裁模c a d 軟件的支攆軟件。 s o l i d w o r k s 是基于w i n d o w s 平臺的全參數(shù)化特征造型軟件，它可以十分 方便地實現(xiàn)復雜的三維零件實體造型、復雜裝配和生成工程圖，以參數(shù)化和 特征建模的技術為核心，為設計人員提供了良好的設計環(huán)境。它的數(shù)據(jù)接口 支持的標準比較多：支持的標準有i g e s ，d x f ，d w g ，s a t ( a c s i ) ，s t e p ， s t l ，a s c 或二進制格式v d a f s ( v d a ) ，v r i v i l ，而且轉換成功率高，在 s o l i d w o r k s 和i d e a s ，a d a m s ，a n s y s ，p r o e n g i n e e r ，a u t o c a d 軟件 之間進行轉換傳遞，都非常成功。此外，s o l i d w o r k s 的a p i ( a p p l i c a t i o n p r o g r a m m i n gi n t e r f a c e ) 應用編程接口，是一個基于o l ea u t o m a t i o n 的編程 接口，其中包含了數(shù)以百計的功能函數(shù)，這些函數(shù)提供了程序員直接訪問 s o l i d w o r k s 的能力，可以被v b 、c c + + 等編程語言調用，從而可以很方便 地對s o l i d w o r k s 進行二次開發(fā)。 2 2 易用和友好的界面 隨著c a d 硬件平臺向微機工作站轉移，w i n 9 8 w i n d o w s n t w i n d o w s 2 0 0 0 已經(jīng)成為c a d 運行的主要環(huán)境。而s o l i d w o r k s 是由美國s o l i d w o r k s 公司于 1 9 9 5 年1 1 月基于w i n d o w s 平臺研制開發(fā)的，向廣大機械設計人員提供用戶 界面更友好，運行環(huán)境更大眾化的實體造型實用功能。在整個產(chǎn)品設計的工 作中，s o l i d w o r k s 能自動捕捉設計意圖和引導設計修改。其界面主要的特點 如下： 用人們熟悉的w i n d o w s 方式，工作十分簡便。下拉菜單、鼠標點擊、 同等學力申請碩士學位論文 第二章支撐軟件s o l i d w o r k s 功能介紹 剪切復制和拖動放置等是常用的操作。 通過特征管理器的設計樹引導，復雜零部件的細節(jié)和局部設計的安排 條理格外清晰明了。 特征模板是一個可以隨時打開的設計信息庫，從而標準零件和標準特 征的引用變得異常輕松。 尺寸、相互關系和幾何輪廓形狀可以隨時修改。設計數(shù)據(jù)是1 0 0 可編 輯的。 特征的換序用拖動放置的操作即可完成。特征樹中的回放指示條能逐 步反推模型的生成過程。 零部件與零部件之間和零部件與圖紙之間的相關性有選擇地更新。 2 3 基本建模能力 在s o l i d w o r k s 軟件環(huán)境下，可以完成零件設計、生成裝配體和工程圖， 并可以生成以s l d p r t 、s l d a s m 和s l d d r w 為后綴的文件。3 d 零件是 s o l i d w o r k s 機械設計軟件的基本組成部件，并且可以生成由許多零部件生成 的復雜裝配體，也可以為設計的實體零件和裝配體構建零件工程圖和裝配體 工程圖。 2 3 1 零件設計 每一個零件都是由基本形體構成的，在s o l i d w o r k s 中把基本形體都稱之 為特征。特征是各釉單個的加工形狀，當將它們組合起來時就形成各種零件。 每個零件所生成的第一個特征是基體特征，并且每個零件只有一個基體特征。 可以使用下列方法之一來生成基體特征如拉伸、旋轉、掃描、放樣、加厚特 征( 從益面生成) 等。然后在基體特征的基礎上，可以利用下歹! l 方法具體生成 零件的細節(jié)特征如凸臺、切除、拉伸、旋轉、掃描、放樣、圓角、倒角、拔 模、鉆孔、比傭縮放、抽殼、筋( r i b ) 、圓頂、陣歹l j 和鏡向、啦面等方法，可 以方便的得到實體模型。 大部分s o l i d w o r k s 的特征都是由2 d 草圖繪制開始，在s o l i d 再o r k 中 提供了草圖繪制工具和草圖實體工具。草圖繪制工具包括轉換實體引用、鏡 向、圓角、等距實體、剪裁、延伸、交叉曲線、線性草圖排歹l j 和復錨、圓周 草圖排列和復制、構造幾何線等方法，草圖實體工具中包括直線、圓弧、圓、 橢圓、矩形、平行四邊形等方法，剝用這些方法繪制草圖，確定草圖的形狀a 9 同等學力申請碩士學位論文 第二章支撐軟件s o f i d w o r k s 功能介紹 零件草圖的繪制，對零件的設計十分重要，對零件的參數(shù)化而言，更具 有重要意義。s o l i d 酌r k s 通過草圖繪毒4 工具幫革國實體工具確定了草圖的形 狀后，又通過尺寸標注和添加幾何關系來保證草圖中各個實體的尺寸和實體 問的關系。它主要提供了尺寸約束和拓撲約束這兩種約束形式。 所謂的約束就是用來預先確定各幾何體素的尺寸及各幾何體素之間的結 構和位置。遙常在國外將約束分為萋約束、尺寸約束、幾何約束和拓撲約束。 拓撲約束用來約束零部件的結構，幾何約束用來約束各幾何元素的固定聯(lián)系， 尺寸約束用來約束各幾何元素的大小尺寸，基約束為描述個實體相對于其 他實體的位置。在我國通常將這些約束統(tǒng)稱為幾何約束，所謂幾何約束就是 要求幾何元素之間必須滿足的某種特定的關系。將幾何約束作為構成幾何 拓撲結構的幾何基準要素和表面輪廓要素，可以導出各形狀結構的位置和形 狀參數(shù)，從而形成參數(shù)化的產(chǎn)品幾何模型。 對產(chǎn)品的幾何約束主要包括兩個方面：拓撲約束和尺寸約束。拓撲約束 指對產(chǎn)品結構的定性描述，它表示幾何元素之間的固定聯(lián)系，如對稱、相等、 垂直、相切等，進而確定草圖實體之間的相對位置關系。尺寸約柬則為特征 幾何元素間相對位置的定量表示，如各種距離、兩線夾角、圓的半徑等等。尺 寸約束是參數(shù)化驅動的對象，其不僅可以驅動，而且在草圖中的標注和顯示對 零件工程圖的生成也有影響。 為了方便用戶了解草圖的當前狀態(tài)， 全定義、過定義、欠定義、沒有找到解、 釋如下： s o l i d w o r k s 把草圖的狀態(tài)分為完 找到無效的解五種狀態(tài)，現(xiàn)分別解 完全定義：草圖中所有的直線和曲線及其位置，均由尺寸或幾何關系或 兩者同時定義。 過定義；尺寸或( 和) 幾何約束關系過多或發(fā)生沖突。 欠定義：草圖中的一些尺寸或幾何關系未定義，并可以隨意更改。 沒有找到解；草圖形狀不能解出。同時顯示導致草圖不能解出的幾何體、 幾何關系和尺寸。 找到無效的解：草圖雖解出但會產(chǎn)生無效的幾 可體。如零長度線段、零 半徑圓弧或自相交叉的樣條曲線。 1 0 同等學力申請碩士學位論文 第二章支撐軟件s o l i d w o r k s 功能介紹 在繪制草圖的過程中也可通過顏色顯示區(qū)分草圖狀態(tài)，如完全定義是黑 色，即完整而正確地描述了尺寸和幾何關系。欠定義是藍色，尺寸和幾何關 系未完全定義，直線可能意外地移動或改變尺寸。過定義是紅色，此幾何體 被過多的尺寸和( 或) 幾何關系約束。無解是粉紅色，此幾何位置無法使用 當前的幾何關系。無效解是黃色，如果草圖解出，則幾何體將是無效的。 s o l i d w o r k s 正是利用這些方法確保用戶在使用中，能夠生成正確的草 圖，然后利用特征造型的方法完成零件設計。 2 3 2 裝配體 在s o l i d w o r k s 中可以由許多零部件生成的復雜裝配體，且在裝配體的零 部件可以包括獨立的零件和其它裝配體，稱為子裝配體。自下而上設計一個 裝配體，或自上而下進行設計，或兩種方法結合使用。在s o i i d w o r k s 中裝配 體設計還包含以下功能： 快速的裝配設計有一個鼠標引導的自動裝配對準功能( s m a r tm a t e s ) ， 可以捕捉要定義裝配關系的位置。 能觀察完全動態(tài)地裝配設計中可運動的零部件的運動形式。 在調用大裝配時，“輕化”零部件的功能極大地提高了運行速度。 富有創(chuàng)意的裝配管理器和產(chǎn)品配置管理器可對整個裝配過程進行管 理。這使得系列產(chǎn)品和和同類零部件基于單一的設計，文檔的建立和 編制從而更加合理和高效。 設計直接面向產(chǎn)品配置，通過產(chǎn)品配置管理器，設計者可以建立和修 改指定產(chǎn)品配置，幾何形狀、裝配關系、零部件顏色和其它屬性都能 在產(chǎn)品配置中控制。 裝配模型支持設計表，可用設計表創(chuàng)建和驅動產(chǎn)品配置，也可通過設 計表的參數(shù)來控制產(chǎn)品配置的選擇。 支持多重的子裝配；在裝配模型中，可進行前后關聯(lián)的設計。 在進行自動裝配對準或關聯(lián)的設計時，直接或間接地導出裝配約束關 系。 2 3 3 工程圖 同等學力申請碩士學位論文 第二章支撐軟件s o l i d w o r k s 功能介紹 在s o l i d w o r k s 環(huán)境下，可以為設計的實體零件和裝配體建立工程圖，并 且零件、裝配體和工程圖是互相鏈接的文件，對零件或裝配體所作的任何更 改會導致工程圖文件的相應變更。此外還具有如下功能： 用s o h d w o r k s 的標注和細節(jié)繪制工具，能快捷地生成完整的、符合實 際產(chǎn)品表示的工程圖紙。 由三維實體自動在圖紙中生成任何不同方向的視圖、局部視圖、剎視 圖和相關視圖在剖視圖上自動生成剖面線。 圖紙的全相關性簡化了設計的過程。實體模型、圖紙和裝配能自動相 關地更新。當圖紙中的視圖修改時，三維幾何模型也隨之改變。也可 以人為控制相關的更新 能自動消除在視圖的相關隱藏線，也可以進行人工有選擇地消隱。 可在圖紙模板上嵌入零部件圖像等通常內(nèi)容，作為圖紙的參考。 在應用過程中，通過引用已定義的標注符號、文字說明和圖紙模板， 自然形成企業(yè)的標準。 圖紙可以分頁，用“剪切復制”的操作能將視圖從一頁復制到另一頁。 有完整的尺寸和符號標注工具。在視圖中可以控制三維模型中已有標 注的顯示。 標注符號有行為公差、焊接符、粗糙度、螺紋線、基準符等，也可以 用自定義的標注符號。 在視圖上標注參考尺寸，并可以控制單個尺寸的表示方式。 自動生成圖紙中的材料明細表。 圖紙的繪制和標注支持a n s i ，b s ，d i n , i s o ， i s ，c x 3 s t 等國際標準。 通過l r m d o w s 的驅動程序，全線支持各種打印和繪圖設備。 直接讀取d w g 文件；也可直接將圖紙存為d w g 文件，并支持d w g 的圖紙分層。 對大尺寸零部件，可以打斷視圖麗相關關系和尺寸不受影響。 2 4 其他功能 s o l i dw o r k s 實施金伙伴( g o l dp a r t n e r ) 合作策略，在單一的w i n d o w s 界面上無縫集成各種專業(yè)功能：結構分析c o s m o s w o r k s ，數(shù)控加工c a m w o r k s ， 運動分析n o t i o nw o r k s ，注塑模分析1 d f l o w ，逆向工程r e v w o r k s ，動態(tài) 模擬裝配i p a ，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理s m a r t e a m ，高級渲染p h o t o w o r k s 。通過這些專 業(yè)功能軟件，實現(xiàn)零件和裝配體的渲染，產(chǎn)生交互式裝配模擬過程，提供應 力、位移、固有頻率和熱分析等功能。 同等學力申請碩士學位論文 第二章支撐軟件s o l i d w o r k s 功能介紹 2 5 基于s o li d w o r k s 軟件的開發(fā)方法 s o l i d w o r k s 通過o l e ( 對象鏈接與嵌入) 技術為用戶提供了強大的二次 開發(fā)接口，凡支持o l e 編程的開發(fā)工具，如v i s u a lc + + 、v i s u a lb a s i c 、d e l p h i 等均可用于s o l i d w o r k s 的二次開發(fā)，創(chuàng)建出用戶定制的、專用的s o l i d w o r k s 功能模塊。下面通過s o l i d w o r k s 中的o l e 技術的分析，介紹s o l i d w o r k s 進 行二次開發(fā)的方法。 1 o l e 技術及s o l i d w o r k s 中的o l e 自動化技術 o l e ( o b j e c tl i n k i n ga n de m b e d d i n g ) 是對象鏈接與嵌入技術的簡稱，利 用o l e 技術，用戶可以通過使用來自兩個或多個w i n d o w s 應用程序的資源來 創(chuàng)造復雜的應用。o l e 提供了方便的技術用來將文檔和來自不同程序的各種 類型的數(shù)據(jù)結合起來。o l e 控制對象的方法有兩種：鏈接與嵌入。 鏈接可以讓用戶在一個軟件中使用另一個軟件產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)通 常以原始格式保存在外部文件中。用戶使用的軟件只包含對數(shù)據(jù)文檔的引用 以及對鏈接對象的映象，而不包括數(shù)據(jù)文檔本身。在修改o l e 對象數(shù)據(jù)時， 發(fā)生的改變在用戶使用的軟件中顯示出來，但改動的結果仍然保存在外部文 件中。同一個外部文件可以同多個應用軟件中的o l e 對象建立鏈接。這樣， 其中一個對象引起的文檔數(shù)據(jù)的改變會同步反映到其它與之鏈接的對象中。 嵌入則使用戶在某一個軟件中能完全控制數(shù)據(jù)，一個嵌入對象包含在宿 主軟件中，只能被該宿主軟件所操作和控制，具有獨占性的特點。要創(chuàng)建或 編輯一個嵌入對象的數(shù)據(jù)時，用戶可以在不離開宿主軟件的情況下激活源應 用軟件。o l e 對象的數(shù)據(jù)變化將保存在宿主軟件產(chǎn)生的文檔中。 o l e 技術中的另一個復雜的技術稱為o l e 自動化( o l ea u t o m a t i o n ) ，在 o l e 自動化技術中，提供o l e 自動化的w i n d o w s 應用程序被稱為o l e 服務器 ( o l es e r v e r ) ，o l e 服務器被設計為用來提供它自己的對象、方法以及屬性， 并形成其它應用程序可使用的可編程組件。使用服務器對象的程序被稱為 o l e 客戶( o l ec l i e n t ) 。利用o l e 自動化技術，客戶應用程序可以實現(xiàn)對服 務器應用程序的控件的完全控制。服務器提供可編程對象，使對象的方法和 屬性可以在客戶程序的代碼中使用?？蛻魬贸绦蛟谶\行時可以創(chuàng)建這些對 象的新的實例并調用該對象的方法和屬性。 回等學力皇請碩士學位論文第二章支撐軟件s o l i d w o r k s 功能介紹 s o l i d w o r k s 支持o l e 標準，完全實現(xiàn)了o l e 自動化。作為一個o l e 服務 器，5 0 i i d w o r k s 提供了大量的o l e 對象，以及這些對象所擁有的方法和屬性， 用戶通過在客戶應用程序中對這些o l e 對象圾其方法和屬性的操作，可以在 自己開發(fā)的應用軟件中實現(xiàn)諸如創(chuàng)建直線、構造實體、檢查曲面表面參數(shù)等 幾乎所有的s o l i d w o r k s 軟件的功能。 2 s o lid w o r k s 的主要o l e 對象介紹 s o l i d w o r k s 提供了大量的o l e 對象用于二次開發(fā)，這些o l e 對象涵蓋了 全部的s o l i d w o r k s 的數(shù)據(jù)模型，通過對s o l i d w o r k s 的o l e 對象屬性的設置 和對o l e 對象方法的調用?？梢栽谟脩糇约洪_發(fā)的系統(tǒng)中實現(xiàn)與s o l i d w o r k s 相同的功能。 s o i i d w o r k s 中常用的主要o l e 對象有s l d w o r k s 、m o d e l d o e 、p a r t d o c 、 a s s e m b l y d o c 、d r a w i n g d o c 、s k e t c h 、d i m e n s i o n 等。 s l d w o r k s 對象位于應用程序的底層，可以實現(xiàn)應用程序的最基本的操 作，如創(chuàng)建、打開、關閉和退出s o l i d w o r k s 文檔，設置當前的活動文檔，并 可以對s o l i d w o r k s 的系統(tǒng)環(huán)境進行設置。 d i m e n s i o n 對象用于設置尺寸標注值和公差標注等內(nèi)容。 s k e t c h 對象允許獲取關于輪廓線的基本信息。 m o d e l d o c 對象屬于模型層，是s l d w o r k s 的子對象。用m o d e l d o c 對象可 以實