基于solidworks球閥參數(shù)化設(shè)計(jì)
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題目：基于solidworks球閥參數(shù)化設(shè)計(jì)
一、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容簡(jiǎn)介
在機(jī)械產(chǎn)品中 ,系列化定型產(chǎn)品占有相當(dāng)大的比例。同系列的定型產(chǎn)品大多具有相同或相似的外形輪廓特征。在采用傳統(tǒng)的建模方法進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí) ,不可避免地要對(duì)模型的幾何尺寸及結(jié)構(gòu)形狀進(jìn)行反復(fù)修改、調(diào)整和優(yōu)化 ,設(shè)計(jì)效率較低。為了提高設(shè)計(jì)效率 ,對(duì)于系列化定型產(chǎn)品 ,可以采用參數(shù)化設(shè)計(jì)方法。參數(shù)化設(shè)計(jì)是利用一組參數(shù)來約束產(chǎn)品模型的幾何尺寸 ,以方便地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品模型的可變性、可重用性和快速設(shè)計(jì) ,它能夠縮短設(shè)計(jì)開發(fā)周期 ,提高設(shè)計(jì)效率 ,把設(shè)計(jì)人員從繁瑣的建模工作中解放出來 ,將更多精力投入模型分析、改進(jìn)等創(chuàng)新性工作中 ,為后續(xù)的有限元分析及制訂加工工藝做好準(zhǔn)備工作。
參數(shù)化設(shè)計(jì)（Parametrization design）也叫尺寸驅(qū)動(dòng)（Dimension driven）是二維繪圖非常有用的技術(shù)，只要對(duì)全約束的圖形施加尺寸，圖形根據(jù)尺寸自動(dòng)發(fā)生相似性變化。設(shè)計(jì)人員可以利用參數(shù)驅(qū)動(dòng)的二維圖形構(gòu)造三維實(shí)體模型。利用參數(shù)化技術(shù)的CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)，可使設(shè)計(jì)人員在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，從大量繁瑣的繪圖工作中解脫出來，集中精力選擇和優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期。運(yùn)用SolidWorks中VBA的二次開發(fā)應(yīng)用，應(yīng)VB語言編寫程序，通過SolidWorks運(yùn)行實(shí)現(xiàn)液壓缸模型，這樣可以通過改變液壓缸中參數(shù)的系列尺寸，即快速而準(zhǔn)確的得到所需的液壓缸。本次設(shè)計(jì)，擬利用solidworks中的參數(shù)化建模技術(shù)。通過參數(shù)驅(qū)動(dòng)機(jī)制，可以對(duì)圖形的集合數(shù)據(jù)在圖形拓?fù)潢P(guān)系不變的情況下進(jìn)行參數(shù)化修改。由于參數(shù)驅(qū)動(dòng)是基于對(duì)圖形數(shù)據(jù)的操作，因此繪圖的過程是建立一個(gè)參數(shù)模型的過程。繪圖系統(tǒng)將圖形映射到圖形數(shù)據(jù)庫(kù)中，建立圖形實(shí)體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，參數(shù)驅(qū)動(dòng)時(shí)改變數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的具體參數(shù)，就可以生成所需要的圖形。
在 SolidWorks 軟件開發(fā)中，參數(shù)化設(shè)計(jì)方法的研究已成為研究和開發(fā)的熱點(diǎn)，但目前的所有軟件還沒有)一分完美地解決現(xiàn)今存在的一些問題。隨著各種參數(shù)化技術(shù)的相互融合，各種新技術(shù)的不斷發(fā)展，相信最終會(huì)出現(xiàn)能較完美實(shí)現(xiàn)參數(shù)化功能的技術(shù)。
SolidWorks 是一款非常優(yōu)秀的三維制圖軟件，易學(xué)易用，目前是市場(chǎng)份額增長(zhǎng)最快、技術(shù)發(fā)展最快、市場(chǎng)前景最好、性能價(jià)格比最優(yōu)的軟件。在全球銷量已達(dá)到30萬套，排名處于3D CAD軟件銷售榜首，遙遙領(lǐng)先與其他同類產(chǎn)品。一套基于Windows 的CAD 桌面集成系統(tǒng),是由美國(guó)SolidWorks 公司在總結(jié)和繼承了大型機(jī)械CAD 軟件的基礎(chǔ)上,在Windows 環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的第一個(gè)機(jī)械三維CAD 軟件。SolidWorks 的基本特性與以前的桌面CAD 機(jī)械設(shè)計(jì)系統(tǒng)相比較具有以下特性：
1.具有強(qiáng)大的實(shí)體建模功能和直觀的Windows用戶界面；
2.具有獨(dú)特的特征管理員歷史樹；
3.雙向關(guān)聯(lián)的尺寸驅(qū)動(dòng)機(jī)制；
4.支持Internet 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；
5.提供了VB、VBA(宏記錄)、Visual C++、Delphi等支持OLE(Object Linking and Embedding, 對(duì)象鏈接與嵌入)或COM（ComponentObject Model,組件對(duì)象模型）的開發(fā)語言接口用于SolidWorks 的二次開發(fā),創(chuàng)建出用戶定制的專用SolidWorks 功能模塊。
雖然SolidWorks 所提供的功能非常強(qiáng)大，但要使其在我國(guó)企業(yè)中真正發(fā)揮作用，使常用的或重復(fù)的任務(wù)自動(dòng)化，提高效率，就必須對(duì)其進(jìn)行本地化、專業(yè)化的二次開發(fā)工作，而且這在虛擬工程中也是十分必要的。
在Microsoft Office中，所有使用宏的應(yīng)用程序都共享一種建立在BASIC語言之上的通用宏語言，Microsoft首先在Word For Windows中應(yīng)用了宏語言。但是，這種依靠應(yīng)用程序自身的宏語言有很大的局限性，因?yàn)槟硞€(gè)應(yīng)用程序的宏語言只能適用于宏自，而對(duì)其他應(yīng)用程序卻是無效的，大多數(shù)宏語言本身功能不夠強(qiáng)大，也不夠靈活，要想對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行操作或調(diào)用其中的功能都是非常困難的事情。1993年，Microsoft首先推出一種可以被多種程序共享的、針對(duì)程序內(nèi)部可編程的，通用的可視化程序編程語言。
Visual Basic for Applications(Microsoft Ofiice軟件的通用語言，簡(jiǎn)稱VBA)。VBA不能被歸類于“程序語言”,它雖然具有十分完整的程序語言基本結(jié)構(gòu)，事實(shí)上，它提供的不單單知識(shí)程序，而是對(duì)Microsoft Office各種軟件功能的一種綜合控制。因此，相對(duì)于Visual Basic For Windows而言，Visual Basic for Applications算是一種面向用戶的控制語言。除此之外，VBA還具有應(yīng)用程序生成器的特征，因?yàn)橛脩糁灰獙⑾胱詣?dòng)化的操作記錄成宏，就可以直接產(chǎn)生宏程序代碼（言外之意即以后不必在費(fèi)事編寫程序，只需把操作過程記錄下來，就會(huì)自動(dòng)生成編碼）。VBA是一套完整的應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境，它為用戶和開發(fā)人員提供了一種應(yīng)用程序間通用的程序語言，減少了學(xué)習(xí)時(shí)間和費(fèi)用。而且VBA也為開發(fā)人員提供一種開發(fā)方法，用于開發(fā)集成多個(gè)應(yīng)用程序系統(tǒng)?？梢哉J(rèn)為VBA是非常流行的程序程序開發(fā)語言VB的子集。實(shí)際上VBA是“寄生于”VB應(yīng)用程序的。在Microsoft Ofiice中，所有的應(yīng)用程序都可以用VBA，不想多花時(shí)間學(xué)習(xí)VB的用戶，可以直接拿附加在軟件中的VBA來應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)繁瑣、機(jī)械的日常生活自動(dòng)化，提高用戶辦公效率。
VBA的主要特點(diǎn)來源于兩方面：首先是和VB有著幾乎相同的開發(fā)環(huán)境和語法，具有功能強(qiáng)大和易于掌握的特點(diǎn)；再者在于它面向?qū)ο蟮墓δ?，即它的針?duì)性非常強(qiáng)，使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，代碼運(yùn)行效率非常高。
二、 設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)展?fàn)顩r
1. 搜集了SW參數(shù)化二次開發(fā)的相關(guān)資料
2. 進(jìn)行球閥的3D建模
3. 學(xué)習(xí)VB編程語言
4. 運(yùn)用VB語言對(duì)球閥進(jìn)行編程
5. 說明書的書寫的完成
三、 存在問題及解決措施
重點(diǎn)研究二次開發(fā)，要學(xué)會(huì)VB編程語言，這是目前最大的困難。接下來的首先根據(jù)選題要求：球體流道直徑10mm,公稱壓力1.6Mpa ,適用溫度<300度來造型一款典型的球閥產(chǎn)品 ,按正確的設(shè)計(jì)關(guān)系(包括幾何拓?fù)潢P(guān)系和約束關(guān)系)在Solidworks環(huán)境中繪制標(biāo)準(zhǔn)的三維模型 ,并根據(jù)建模的需要 ,分析并確定模型參數(shù);然后在VB 編程環(huán)境中開發(fā)程序界面 ,定義變量;再在程序中調(diào)用對(duì)象 ,用變量代替標(biāo)準(zhǔn)模型中對(duì)應(yīng)的參數(shù) ,通過尺寸驅(qū)動(dòng)生成模型 ,從而實(shí)現(xiàn)球閥的參數(shù)化設(shè)計(jì)。
四、 后期工作安排
第11周： 完善球閥3D建模；
第12-15周： 完善VB程序的二次開發(fā)設(shè)計(jì)；
第16周： 整理編寫設(shè)計(jì)說明書，所有資料請(qǐng)指導(dǎo)教師檢查；
第17-18周： 準(zhǔn)備畢業(yè)答辯
指導(dǎo)教師意見:
指導(dǎo)教師： 年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
題目：基于solidworks球閥參數(shù)化設(shè)計(jì)
1 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述（題目背景、研究意義及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況）
1.1?設(shè)計(jì)目的?
在深入分析球閥設(shè)計(jì)理論的基礎(chǔ)上，通過采用模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)、參數(shù)化特征建模技術(shù)、技術(shù)文件生成與管理技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，并開發(fā)相應(yīng)軟件的接口程序，使系統(tǒng)平臺(tái)和支撐軟件有機(jī)的結(jié)合起來，驅(qū)動(dòng)所需的幾何信息和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，利用SolidWorks的交互功能和二次開發(fā)接口來實(shí)現(xiàn)。以期達(dá)到以下功能：
（1）實(shí)現(xiàn)閥門零件的三維設(shè)計(jì)，裝配檢驗(yàn)，創(chuàng)建設(shè)計(jì)過程的人機(jī)交互界面。
（2）由參數(shù)化系統(tǒng)自動(dòng)生成二維零件圖，方便加工。
（3）建立閥門標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)及非標(biāo)準(zhǔn)件系列化數(shù)據(jù)庫(kù)，自動(dòng)生成零件的明細(xì)表。
（4）以ANSYS為基礎(chǔ)建立球閥的優(yōu)化插件。
以模塊化的思想來對(duì)整個(gè)閥門系統(tǒng)進(jìn)行研究，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、技術(shù)
文件生成與管理、參數(shù)化繪圖以及ANSYS軟件為平臺(tái)的分析校核為一體的綜合型CAD系統(tǒng)。針對(duì)于SolidWorks2007二次開發(fā)后的使用者而言，本課題最終所能達(dá)到的理想效果結(jié)下圖：
圖1.1球閥的理想效果圖
1.2 研究?jī)?nèi)容
（1）用閥門設(shè)計(jì)手冊(cè)設(shè)計(jì)出不同類型的球閥。
（2）對(duì)所設(shè)計(jì)的球閥進(jìn)行三維建模。
（3）用Visual C++對(duì)SolidWorks2007進(jìn)行二次開發(fā)，建立基于此軟件的球閥設(shè)計(jì)對(duì)
話框，用Delphi建立球閥標(biāo)準(zhǔn)件和非標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)據(jù)庫(kù)。
（4） 對(duì)已完成的閥體用ANSYS進(jìn)行流體力學(xué)分析，用Visual C++建立可加載到
SolidWorks中的閥門腐蝕量的分析模塊，對(duì)閥體、閥桿等部分零件進(jìn)行分析優(yōu)
化。并得出較為準(zhǔn)確的產(chǎn)品使用范圍，采用Visual C++開發(fā)的可視界面控制Excel
生成閥門使用范圍說明書。
A.針對(duì)于球閥的設(shè)計(jì)方面來講，需要研究的問題如下：
（1） 對(duì)浮動(dòng)式球閥結(jié)構(gòu)的分析。其中包括密封條件的分析，密封座結(jié)構(gòu)與材料的分
析，密封座的預(yù)壓縮量與預(yù)緊比壓的分析。
（2）固定式球閥的設(shè)計(jì)計(jì)算分析，其中包括球前密封和球后密封結(jié)構(gòu)的討論。
（3）操作扭矩與驅(qū)動(dòng)方式的計(jì)算分析。
B.而針對(duì)于本課題ANSYS分析軟件主要研究?jī)?nèi)容如下：
（1）選擇分析類型和分析選項(xiàng)，主要包括動(dòng)態(tài)分析和穩(wěn)態(tài)熱分析。
（2）在動(dòng)態(tài)分析中確定作為時(shí)間函數(shù)的體載荷，輸出閥體的應(yīng)力應(yīng)變。
（3）在穩(wěn)態(tài)熱分析通過有限元計(jì)算確定由于穩(wěn)定的熱載荷引起的溫度、熱梯度、熱
流率、熱流密度等參數(shù)的變化。
（4）如何在主程序界面顯示優(yōu)化評(píng)價(jià)結(jié)果。
1.3?國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀分析
西方國(guó)家以本公司的產(chǎn)品和發(fā)展為對(duì)象進(jìn)行開發(fā)研究，其中美國(guó)有30家，如Rockwell，Hoke閥門工程研究中心等，日本有24家，如岡野閥門公司技術(shù)研究所等。這些機(jī)構(gòu)著重于閥門的設(shè)計(jì)與基礎(chǔ)理論、新材料、新工藝、產(chǎn)品性能、可控性及標(biāo)準(zhǔn)化的研究工作。特別是高參數(shù)和特殊工況用閥門產(chǎn)品的研究，這些技術(shù)的支撐源自于較高水平的三維CAD/CAM。
進(jìn)入21世紀(jì)國(guó)外閥門行業(yè)進(jìn)展迅速，除閥門計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)在廣泛應(yīng)用之外，閥門計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)、計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)(CAPP)也得到了大量應(yīng)用，尤其以日本閥門業(yè)界已開發(fā)出用于閥門工業(yè)的柔性制造系統(tǒng)，這就給種類繁多、型號(hào)復(fù)雜的閥門產(chǎn)品小規(guī)模多品種個(gè)性化生產(chǎn)提供了可能。
2 本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
2.1 設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容?
（1）對(duì)給定的產(chǎn)品進(jìn)行分析，確定設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)；
（2）結(jié)合所學(xué)的理論知識(shí)和工程實(shí)踐，進(jìn)行計(jì)算分析，建立三維圖形，創(chuàng)建系統(tǒng)界面
（3）圖紙?jiān)O(shè)計(jì)：繪圖量不少于一張零號(hào)圖紙
a. 繪出零件圖；
b. 完成裝配圖設(shè)計(jì)；
c. 創(chuàng)建SolidWorks球閥參數(shù)化設(shè)計(jì)插件；
d. 至少有一張1號(hào)圖紙應(yīng)用AUTOCAD軟件繪出，至少一張應(yīng)用Solidworks軟
件三維裝配圖圖紙；
e. 球閥性能及外觀尺寸: 球體流道直徑10mm,公稱壓力1.6Mpa ,適用溫度
<3000℃，適用介質(zhì)：水、蒸汽、油品。
?2.2 ?擬解決的基本問題?
??????????解決本課題的關(guān)鍵問題也就是解決CAD智能化問題。在工程設(shè)計(jì)中加入推理型工作，包括方案的構(gòu)思與擬定、結(jié)構(gòu)的選擇與優(yōu)化、參數(shù)的選擇和方案的評(píng)定等。這些工作需要知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和推理，將與專家系統(tǒng)技術(shù)與CAD技術(shù)結(jié)合起來，形成智能化的CAD系統(tǒng)。所以從技術(shù)上看應(yīng)該發(fā)展完善對(duì)SolidWorks球閥的二次開發(fā)，擬解決的關(guān)鍵性問題如下：
（1）解決Visual C++、Delphi、ANSYS與SolidWorks數(shù)據(jù)接口問題。
（2）盡可能的考慮到球閥設(shè)計(jì)和制造中的各種因素，完善編程，以期建立完善的球
閥參數(shù)化CAD系統(tǒng)。
2.3 設(shè)計(jì)的步驟方法
? 首先根據(jù)閥門設(shè)計(jì)理論，找出閥門設(shè)計(jì)中各個(gè)參數(shù)之間的相互關(guān)系，以及計(jì)算流程，充分把握閥門的設(shè)計(jì)參數(shù)。然后用Visual C++將其程序化，在Windows XP操作平臺(tái)上，用SolidWorks實(shí)現(xiàn)三維造型，用Delphi建立閥門的標(biāo)準(zhǔn)件和非標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，最后將Visual C++設(shè)計(jì)的程序模塊接入SolidWorks軟件中實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)和面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)。
3 本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開展工作
本課題的重點(diǎn)和難點(diǎn)：研究球閥主軸部件的工作原理以及后期的裝配工藝規(guī)劃，并且在創(chuàng)建solidworks球閥參數(shù)化設(shè)計(jì)插件，并且運(yùn)用autoCAD軟件繪出，應(yīng)用solidworks軟件做出三維圖。
前期已開展的工作：查閱各種學(xué)術(shù)文獻(xiàn)，期刊雜志，科技報(bào)紙等資料深入了解本課題內(nèi)容以及球閥部件的具體工作狀況，分析球閥的工作原理，并熟練掌握solidworks軟件畫球閥。
4 完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃（按周次填寫)
第1～2周：調(diào)研和收集資料：
第2～3周：撰寫開題報(bào)告和外文翻譯：
第4～7周：相關(guān)計(jì)算及裝配圖的繪制：
第8～13周：參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)創(chuàng)建：
第13～14周：畢業(yè)論文的撰寫：
第15周：整理資料，準(zhǔn)備答辯：
5 指導(dǎo)教師意見（對(duì)課題的深度、廣度及工作量的意見）
指導(dǎo)教師：
年 月 日
6 所在系審查意見：
系主管領(lǐng)導(dǎo)：
年 月 日
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摘要
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
題目：基于solidworks球閥參數(shù)化設(shè)計(jì)
基于solidworks球閥參數(shù)化設(shè)計(jì)
摘要
制造科學(xué)與工程學(xué)科是一門古老的傳統(tǒng)學(xué)科，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷滲透和融合于工程設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)、管理等方面，制造學(xué)科正在發(fā)生革命性的變化，涌現(xiàn)出許多以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的新理論、新技術(shù)和新方法，形成了一系列計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)和自動(dòng)化信息系統(tǒng)。信息技術(shù)就是一門處理資料、信息的新興學(xué)科。CAD也就是信息技術(shù)在工程與制造業(yè)中的應(yīng)用。
三維CAD技術(shù)作為數(shù)字化設(shè)計(jì)的主體成為工業(yè)領(lǐng)域普遍應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，是現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)的核心手段和主導(dǎo)環(huán)節(jié)，對(duì)提高企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)能力，增強(qiáng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有巨大的作用。特征造型是CAD建模方法的一個(gè)重要的里程碑。特征的引用直接體現(xiàn)了設(shè)計(jì)意圖，使得產(chǎn)品模型更易于為人理解和組織生產(chǎn)，為開發(fā)新一代的基于統(tǒng)一產(chǎn)品信息模型的CAD集成系統(tǒng)創(chuàng)造了條件。國(guó)內(nèi)開發(fā)的閥門CAD系統(tǒng)大部分都是二維的，已經(jīng)無法滿足用戶的方便、易學(xué)、直觀的需求，因此迫切需要開發(fā)出一個(gè)功能完善且價(jià)格適中的閥門CAD系統(tǒng)以滿足工程人員的需求。
基于上述存在的問題，本文開發(fā)了基于solidworks球閥參數(shù)化設(shè)計(jì)。按照軟件工程的方法，采用面向?qū)ο蟮拈_發(fā)技術(shù)和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，開發(fā)的一套商品化、大型的閥門設(shè)計(jì)CAD系統(tǒng)。本文以數(shù)據(jù)庫(kù)為支撐，并基于soliworks實(shí)現(xiàn)零部件的參數(shù)化設(shè)計(jì)、零件模型及裝配模型的建立和主要零件工作圖的繪制；實(shí)現(xiàn)球閥設(shè)計(jì)、繪圖和標(biāo)準(zhǔn)化、可視化、自動(dòng)化。
本文對(duì)三維參數(shù)化技術(shù)及利用面向?qū)ο缶幊陶Z言VB對(duì)soldworks的二次開發(fā)技術(shù)在閥門CAD系統(tǒng)上的應(yīng)用做了探討與研究。建立了以模板零件為數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)源的二次開發(fā)方式，實(shí)現(xiàn)了閥門零部件設(shè)計(jì)結(jié)果及任意修改的尺寸參數(shù)均可驅(qū)動(dòng)模板零件作相應(yīng)的更新，生成用戶所需的零件。實(shí)踐證明。本文采用的此方法是一種較為理想的參數(shù)驅(qū)動(dòng)方法。其開放性強(qiáng)。運(yùn)行速度快，便于管理與維護(hù)、尤其適用于系列化、品種多樣化的閥門行業(yè)。
關(guān)鍵詞：球閥 ；參數(shù)化；可視化；數(shù)據(jù)庫(kù)；solidworks;
Based on Parametric Design Solidworks Ball
Abstract
Manufacturing Science and Engineering is one of the oldest traditional disciplines , with the penetration and integration of computer technology in engineering design, manufacturing, testing , and management , manufacturing discipline is undergoing revolutionary change , the emergence of many computer-based the new theories, new techniques and new methods , forming a series of computer application technology and automated information systems. IT is a process the data , the emerging discipline of information. CAD is the application of information technology in the engineering and manufacturing of .
3D CAD technology as the digital design industry body become a key technology in general use , are the core of modern product development tools and leading sectors , to improve enterprise product development capabilities , and enhance market competitiveness of products has a huge role. Feature-based modeling is an important milestone CAD modeling methods . Referenced directly reflects the characteristics of the design intent , making the product easier for people to understand and model the organization of production , for the development of a new generation of integrated CAD system based on a unified information model to create the conditions . Most of the domestic development of the valves are two-dimensional CAD system , has been unable to meet the user's convenience , easy to learn , intuitive needs, there is an urgent need to develop a fully functional and affordable CAD system to meet the needs of valve engineering staff .
Based on the above problems , this paper developed based on parametric design solidworks ball . The method according to software engineering , object- oriented development and relational database technology , the development of a commercialization of a large valve design CAD ??system . In this paper, database support, and soliworks achieve parametric design components based on building parts models and assembly models and key parts work diagram drawing ; realization ball design, drawing and standardization , visualization and automation.
I
In this paper, three-dimensional parametric techniques and the use of object-oriented programming languages ??VB on soldworks secondary development technology in the CAD system to do a valve to explore and research. Established a template for data-driven part of the secondary source development methods to achieve the results and any valve component design parameters can modify the size of the corresponding part of the drive to update the template to generate the user the necessary parts . Practice has proved that . This method is used in this paper is an ideal parameter-driven approach . Its openness and strong . Fast, easy to manage and maintain , especially for the series, species diversity in the valve industry .
Keywords : ball;parameterization;visualization ;database ;solidworks;
II
目 錄
1 緒論 1
1.1 論文背景 1
1.2 CAD技術(shù)發(fā)展概述 2
1.3研究球閥設(shè)計(jì)系統(tǒng)的意義 4
1.3.1基于solidworks的球閥CAD技術(shù)現(xiàn)狀 4
1.3.2課題意義 4
1.4本文研究的主要內(nèi)容和方法 5
1.4.1 設(shè)計(jì)CAD系統(tǒng) 5
1.4.2 三位建模 5
1.4.3 建立球閥所需要的標(biāo)準(zhǔn)零件庫(kù) 5
2 球閥設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開發(fā)平臺(tái)與工具 6
2.1系統(tǒng)開發(fā)語言Visual Basic 6
2.1.1 VB 6.0語言特點(diǎn) 6
2.1.2 VB 6.0 面向?qū)ο箝_發(fā)技術(shù) 6
2.2 SQL關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)體系結(jié)構(gòu)及基本數(shù)據(jù)模型 7
2.3VB 6.0訪問SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)的技術(shù)與方法 9
2.3.1Visual Basic數(shù)據(jù)訪問技術(shù) 9
2.3.2DAO數(shù)據(jù)訪問技術(shù) 10
2.3.4ADO ActiveX數(shù)據(jù)對(duì)象 10
2.3.5DBC數(shù)據(jù)庫(kù)訪問技術(shù) 11
2.4 VB 6.0訪問SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)在本課題中的應(yīng)用 12
2.5 本章小結(jié) 13
3 參數(shù)化理論與實(shí)現(xiàn)方法 14
3.1 三維CAD及三位開發(fā)平臺(tái)選擇 14
3.2 參數(shù)化理論及其在本課題中的應(yīng)用 14
3.2.1 參數(shù)化設(shè)計(jì)與參數(shù)化繪圖 15
3.2.2參數(shù)化設(shè)計(jì)與繪圖的實(shí)現(xiàn) 16
3.3 Solidworks二次開發(fā)技術(shù) 17
3.3.1 Solidworks二次開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù) 17
3.3.2 Solidworks二次開發(fā)在本課題應(yīng)用中的實(shí)現(xiàn)方法 18
3.3.3本系統(tǒng)建模實(shí)例 19
3.4本章小結(jié) 20
III
4 球閥設(shè)計(jì)與計(jì)算 22
4.1 球閥的設(shè)計(jì) 22
4.2 球閥的計(jì)算 23
4.3 閥桿強(qiáng)度計(jì)算 25
4.3.1 浮動(dòng)球閥桿的強(qiáng)度計(jì)算 25
4.3.2 固定球閥閥桿強(qiáng)度計(jì)算 27
4.3.3 閥桿連接件（平鍵或花鍵）的強(qiáng)度計(jì)算 29
4.4本章小結(jié) 31
5 閥門CAD系統(tǒng)的構(gòu)成 32
5.1系統(tǒng)構(gòu)成 32
5.1.1系統(tǒng)主界面 32
5.1.2 系統(tǒng)功能界面 33
5.2功能簡(jiǎn)介 35
5.2.1設(shè)計(jì)校核 35
5.2.2零件繪圖 35
6 結(jié)論 43
參考文獻(xiàn) 44
致謝 45
IV
1 緒論
1.1 論文背景
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design,簡(jiǎn)稱CAD）是計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程設(shè)計(jì)學(xué)科相結(jié)合形成的新興技術(shù)，是計(jì)算機(jī)在工程中最有影響力的應(yīng)用技術(shù)之一，也是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分。它的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，給古老的工程設(shè)計(jì)制造業(yè)帶來了蓬勃生機(jī)，使傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法與生產(chǎn)組織模式發(fā)生了深刻的變革，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展所帶來的一系列變革是任何一項(xiàng)技術(shù)無法比擬的。現(xiàn)代信息技術(shù)是建立在計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展之上的，計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)不斷成熟，為CAD技術(shù)的發(fā)展提供了可能。近年來，以微機(jī)平臺(tái)、Windows操作系統(tǒng)以及Internet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為特征的新一代企業(yè)信息化體系正在深刻的影響和指導(dǎo)CAD的應(yīng)用發(fā)展，CAD理論研究與軟件開發(fā)成果日新月異[1]。
CAD技術(shù)為企業(yè)縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期、增強(qiáng)市場(chǎng)應(yīng)變能力、參與國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)手段，已經(jīng)產(chǎn)生、必將繼續(xù)產(chǎn)生巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。在日益激烈的、全球性的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)是如何利用不斷涌現(xiàn)的新技術(shù)，在最短的時(shí)間內(nèi)開發(fā)出高質(zhì)量低成本、高附加值的新產(chǎn)品，以最快的速度響應(yīng)市場(chǎng)的需求。成功的設(shè)計(jì)是開發(fā)出能競(jìng)爭(zhēng)取勝的產(chǎn)品的前提，隨著產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快，使得設(shè)計(jì)者已經(jīng)不能僅僅依賴經(jīng)驗(yàn)來設(shè)計(jì)了，而需要獲取更多的關(guān)于新設(shè)計(jì)所需要的新知識(shí)。
制造科學(xué)與工程學(xué)科是一門古老的傳統(tǒng)學(xué)科，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷滲透和融合于工程設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)、管理等方面，制造學(xué)科正在發(fā)生革命性的變化，涌現(xiàn)出許多以計(jì)算機(jī)技術(shù)為理論的新理論、新技術(shù)和新方法，形成了一系列計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)和自動(dòng)化信息系統(tǒng)。
今天的信息是多元化的，通過不同的媒介傳遞，接受，存儲(chǔ)和處理。信息技術(shù)（Information Technology ,IT)就是一門處理資料，信息的新型學(xué)科。CAD也就是信息技術(shù)在工程與制造業(yè)中的應(yīng)用[2]。
閥門是石油，化工，電站，冶金，核電，航空，國(guó)防，城建等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門不可缺少的流體控制設(shè)備，是一種涉及門類多，品種繁雜，量大面廣的產(chǎn)品。其技術(shù)水平的高低，品種規(guī)格是否齊全，直接，間接的影響到國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)各部
15
門的發(fā)展。
當(dāng)前，隨著技術(shù)的進(jìn)步，用戶對(duì)新產(chǎn)品的需求不斷提高，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法已越來越不能適應(yīng)，為此有必要將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)這一高新技術(shù)引入閥門行業(yè)，以提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)，工藝設(shè)計(jì)的能力，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)，制造的周期，適應(yīng)市場(chǎng)瞬息多變的要求。
1.2 CAD技術(shù)發(fā)展概述
1.2.1CAD技術(shù)
CAD是工程技術(shù)人員與計(jì)算機(jī)相結(jié)合、各盡所長(zhǎng)、應(yīng)用多學(xué)科的技術(shù)方法綜合的進(jìn)行問題求解的先進(jìn)信息處理技術(shù)。它把人類的決策判斷、創(chuàng)造能力與計(jì)算機(jī)的高速運(yùn)算、信息存儲(chǔ)處理等功能有機(jī)的結(jié)合起來，從而達(dá)到縮短工程產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量的目的。
CAD系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)硬件為基礎(chǔ)，系統(tǒng)軟件和支撐軟件為主題，應(yīng)用軟件為核心組成的面向工程設(shè)計(jì)問題的信息處理系統(tǒng)。面對(duì)高速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)，CAD系統(tǒng)在理論方法、體系結(jié)構(gòu)與實(shí)施技術(shù)上均在不斷更新和發(fā)展。
CAD系統(tǒng)可以用圖1.1所示的分層體系結(jié)構(gòu)描述，總體上是由硬件和軟件鎖組成。
圖1.1 CAD系統(tǒng)分層體系結(jié)構(gòu)
計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程是指從接受產(chǎn)品功能定義開始到設(shè)計(jì)完成產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形狀功能、精度燈光技術(shù)要求，并且最終以零件圖、裝配圖的形式作為可見媒體表達(dá)出來的過程。CAD系統(tǒng)的功能模型見圖1.2所示，主要是通過硬件和
軟件的合理組織來體現(xiàn)的。
圖1.2 CAD系統(tǒng)功能模型
目前流行的CAD造型技術(shù)主要是參數(shù)化造型和變量化造型技術(shù)。這兩種造型技術(shù)的主要特點(diǎn)分別表現(xiàn)為：
參數(shù)化設(shè)造型是由編程者預(yù)先設(shè)置一些幾何圖形約束，然后供設(shè)計(jì)者在造型時(shí)使用。與一個(gè)幾何圖形相關(guān)聯(lián)的所有尺寸參數(shù)可以用來產(chǎn)生過其他幾何圖形。其主要技術(shù)特點(diǎn)是：基于特征；全尺寸約束；尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)修改、全數(shù)據(jù)相關(guān)。工程關(guān)系如質(zhì)量關(guān)、載荷、力、可靠性等關(guān)鍵性設(shè)計(jì)參數(shù)，在參數(shù)化系統(tǒng)中不能作為約束條件直接與集合方程建立關(guān)系，它需要另外的處理[3]。
變量化技術(shù)是在參數(shù)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上又做了進(jìn)一步的改進(jìn)后提出的設(shè)計(jì)思想。變量化造型技術(shù)的特點(diǎn)是保留了參數(shù)化造型技術(shù)基于特征、全數(shù)據(jù)相關(guān)、尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)修改的優(yōu)點(diǎn)，但在約束定義放個(gè)面做了根本性的改變。變量化技術(shù)是將參數(shù)化技術(shù)鎖定義的尺寸“參數(shù)”進(jìn)一步區(qū)分為形狀約束和尺寸約束，而不是像參數(shù)化技術(shù)那樣只用尺寸來約束全部幾何圖形。
這兩種造型技術(shù)的共同點(diǎn)在于都屬于基于約束的實(shí)體改造型系統(tǒng)，都強(qiáng)調(diào)基于特征的設(shè)計(jì)、全數(shù)據(jù)相關(guān)，并可實(shí)現(xiàn)尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)修改，也都是提供方法與手段來解決設(shè)計(jì)時(shí)所必須考慮的幾何約束和工程關(guān)系等問題。
這兩種造型技術(shù)的基本區(qū)別在于：
（1）約束處理的區(qū)別
參數(shù)化技術(shù)在設(shè)計(jì)全過程中，將形狀和尺寸聯(lián)合起來一并考慮，通過全尺寸約束來實(shí)現(xiàn)對(duì)幾何形狀的控制；變量化技術(shù)將形狀和尺寸約束分開處理。
(2)應(yīng)用的區(qū)別
參數(shù)化系統(tǒng)適應(yīng)于技術(shù)穩(wěn)定成熟的零配件行業(yè)；而變量化系統(tǒng)造型的過程是一個(gè)類似工程師思考設(shè)計(jì)方案的過程，滿足設(shè)計(jì)要求的幾何形狀是第一位的，尺寸細(xì)節(jié)是后來才逐漸完善的。
(3)特征管理的差異
參數(shù)化技術(shù)在整個(gè)造型過程中，將結(jié)構(gòu)形體所用到的全部特征是按先后順序串聯(lián)模式排列，這主要是為了檢索方便；變量規(guī)劃技術(shù)則突破了這種限制[4]。它采用了歷史樹表達(dá)方式，個(gè)特征以樹狀結(jié)構(gòu)掛在零件的“根”上，每個(gè)特征除了與前面的特征保持關(guān)聯(lián)外，同時(shí)與系統(tǒng)全局坐標(biāo)系建立關(guān)系。前面的一個(gè)特征更改時(shí)后面的特征會(huì)自動(dòng)更改，保持全過程相關(guān)性。同時(shí)，一旦發(fā)生前一個(gè)特征被刪除后，后面特征失去定位基準(zhǔn)時(shí)，兩特征之間的約束隨之解除，系統(tǒng)會(huì)通過聯(lián)立求解方程式在全局坐標(biāo)系下給他確定位置，后面特征不會(huì)受到任何影響。
1.3研究球閥設(shè)計(jì)系統(tǒng)的意義
1.3.1基于solidworks的球閥CAD技術(shù)現(xiàn)狀
統(tǒng)計(jì)資料表明，我國(guó)工程技術(shù)人員用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工作量大約為40%，其余時(shí)間用在查閱技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)和一些輔助工作上。而產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作只有30%屬于新產(chǎn)品開發(fā)，70%左右的設(shè)計(jì)都是在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行的，從閥門行業(yè)的情況跟看更是如此。大多數(shù)企業(yè)在目前市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的的環(huán)境下，形成多品種，小批量及輪番生產(chǎn)形式，因此產(chǎn)品設(shè)計(jì)較大工作量是補(bǔ)充系列設(shè)計(jì)與改型設(shè)計(jì)任務(wù)。根據(jù)這種情況跟，進(jìn)行閥門系統(tǒng)的CAD設(shè)計(jì)尤為重要。
就目前閥門行業(yè)狀況看，國(guó)內(nèi)開發(fā)的閥門CAD系統(tǒng)大部分都是二維的，已經(jīng)無法滿足用戶的方便，易學(xué)，直觀的要求，因此迫切需要開發(fā)出一個(gè)功能完善，且價(jià)格適中的閥門CAD系統(tǒng)以滿足工程人員的需要[5]。本課題即是為解決這一問題而設(shè)計(jì)開發(fā)的閥門CAD系統(tǒng)。
1.3.2課題意義
CAD技術(shù)是隨著計(jì)算機(jī)硬件的高速發(fā)展而不斷進(jìn)步的。交互式CAD繪圖方式在產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用大部分屬于相似設(shè)計(jì)或迭代設(shè)計(jì)，它所起的最大作用是改變了工程技術(shù)人員傳統(tǒng)的靠涂板和丁字尺的設(shè)計(jì)方法，但不適應(yīng)高層次的新產(chǎn)品開發(fā)。因此，國(guó)內(nèi)外一些集編程和交互式兩者優(yōu)點(diǎn)并可以實(shí)現(xiàn)三維實(shí)體造型和模擬仿真的參數(shù)化活著變量化設(shè)計(jì)的高檔軟件如solidworks等對(duì)CAD技術(shù)在工程類行業(yè)所起到的變革性作用不容忽視。而對(duì)于現(xiàn)代企業(yè)來說怎樣提高產(chǎn)品能質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本、縮短設(shè)計(jì)周期使設(shè)計(jì)達(dá)到智能化是至關(guān)重要的。本課題就是本著這個(gè)原則，并應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，開發(fā)的一套功能強(qiáng)大，價(jià)格適中的球閥CAD系統(tǒng)。
1.4本文研究的主要內(nèi)容和方法
1.4.1 設(shè)計(jì)CAD系統(tǒng)
本課題是利用面向?qū)ο蟮木幊陶Z言VB以及SQL Server來完成球閥的參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算軟件的開發(fā)；通過輸入閥門設(shè)計(jì)的基本的參數(shù)，系統(tǒng)會(huì)通過優(yōu)化分析計(jì)算，確定出符合閥門行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的閥門零部件的幾何參數(shù)以及生成設(shè)計(jì)計(jì)算的技術(shù)文件。
另外，系統(tǒng)的校核部分可以對(duì)已知參數(shù)的閥門零部件進(jìn)行校核，以確保設(shè)計(jì)結(jié)果的正確性，同時(shí)用戶還可以對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行修改，以確保設(shè)計(jì)結(jié)果的正確性，同時(shí)用戶還可以對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行修改，已獲得個(gè)性化的閥門產(chǎn)品，但是必須進(jìn)行校核，來確保設(shè)計(jì)的零件的正確性。如不滿足要求可以返回設(shè)計(jì)部分重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，這對(duì)于經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)占有很大比例的閥門行業(yè)來說具有很重要的意義。
1.4.2 三位建模
本課題以Solidworks為主要的建模軟件，來建立閥門產(chǎn)品的數(shù)字化三維模型，保證模型的精確性，可重用性。由于Solidworks智齒OLE和COM，并完全實(shí)現(xiàn)了OLE自動(dòng)化，因此任何支持OLE和COM的編程語言都可以對(duì)Solidworks進(jìn)行二次開發(fā)。在參數(shù)化建模過程中，利用了Solidworks提供的大量API函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)產(chǎn)品的的可視化。同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了三位產(chǎn)品模型與設(shè)計(jì)參數(shù)的實(shí)時(shí)相關(guān)性，即設(shè)計(jì)參數(shù)的改變直接影響了三維實(shí)體，后續(xù)產(chǎn)品裝配以及二維工程圖的尺寸。
在閥門各個(gè)零部件設(shè)計(jì)完成以后，還可以進(jìn)行產(chǎn)品的裝配，并進(jìn)行裝配干涉檢查等功能。同時(shí)，還可以根據(jù)需要自動(dòng)生成零件的工程圖，方便加工。
1.4.3 建立球閥所需要的標(biāo)準(zhǔn)零件庫(kù)
閥門產(chǎn)品有些特有的標(biāo)準(zhǔn)零部件以及通用的零部件，本課題為一球閥建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，為閥門三維設(shè)計(jì)提供輔助支持功能，方便設(shè)計(jì)開發(fā)，以加速設(shè)計(jì)過程。
2 球閥設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開發(fā)平臺(tái)與工具
2.1系統(tǒng)開發(fā)語言Visual Basic
2.1.1 VB 6.0語言特點(diǎn)
Visual Basic最早是由Microsoft公司在1991年推出的一種高級(jí)編程語言。Visual Basic是從Basic進(jìn)化而來的，Visual意為“可視化的”，指的是一種開發(fā)圖形用戶界面的方法，所以Visual Basic是基于Basic的可視化程序設(shè)計(jì)語言，在Visual Basic中既繼承了Basic所具有的程序設(shè)計(jì)語言易用的特點(diǎn)，同時(shí)它又是很獨(dú)特的語言，提供了強(qiáng)大的注入圖形用戶界面，事件處理，訪問Win32API，面向?qū)ο?，錯(cuò)誤處理，結(jié)構(gòu)化編程等特性。并蠶蛹面向?qū)ο?，事件?qū)動(dòng)的編程機(jī)制，用一種巧妙的方法把Windows的編程復(fù)雜性封裝起來，提供了一種所見即所得打的可視界面設(shè)計(jì)方法。
2.1.2 VB 6.0 面向?qū)ο箝_發(fā)技術(shù)
Visual Basic 6.0 有許多智齒面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的功能，其主要功能如下：
(1) 類模塊中定義類
類模塊是Visual Basic觀景的面向?qū)ο蠊δ堋ｎ惸K含有類的定義，可以用變量和Property過程定義類屬性，用類模塊中國(guó)的Sub和Function過程實(shí)現(xiàn)類型為，也可以在類模塊中定義事件和變量以完全封裝類的代碼。
(2) Property過程提供公共訪問
Property過程向類中的私有熟悉in個(gè)提供了公共接口。利用Property過程可以設(shè)置并獲得一個(gè)對(duì)象屬性的值，或設(shè)置對(duì)象的引用，也可以定義類的只讀屬性。
(3) 定義多動(dòng)態(tài)性的方法
方法是提供對(duì)象行為實(shí)現(xiàn)的類中的Sub和Function過程，可以給過程取任意的名字，但是，如果使用相似屬性的同意名字和不同類中的方法，就可以影響多態(tài)性。
(4) 用Object Browser瀏覽類
Object Browser提供了當(dāng)前項(xiàng)目中的所有類和每個(gè)類的屬性，方法，事件和常量的列表。可以使用Object Browser列出包含在其他庫(kù)中的類，例如VB本身，列出包含在ActiveX組件中的類。
(5) 窗體用作對(duì)象
提供該類的許多功能也在窗體中可以得到。可以向在窗體模塊中定義的窗體類添加公共屬性和方法，隨后可以從窗體類創(chuàng)建窗體對(duì)象，或當(dāng)加載窗體時(shí)VB將為用戶創(chuàng)建窗體對(duì)象。
（6）使用多組對(duì)象
很多時(shí)候一個(gè)類必須引用一組對(duì)象而不是單一對(duì)象。我們?cè)诰幊虝r(shí)并不是向應(yīng)用程序說明集合的細(xì)節(jié)，而認(rèn)識(shí)時(shí)常將集合封裝在一個(gè)類中，該類專門開發(fā)用來管理集合，稱為集合類。
（7）定義多個(gè)接口
類的屬性和方法定義了他的缺省接口。如果該接口包含許多屬性和方法，它可以更容易的將屬性和方法劃分或?qū)⒁蜃觿澐譃槎鄠€(gè)邏輯功能集。每個(gè)功能集可以定位為獨(dú)立接口，通過利用相關(guān)接口簡(jiǎn)單的訪問對(duì)象就可以使用一個(gè)具體的功能集，接口也通過接口繼承提供再利用。最后，接口提供了在已經(jīng)開發(fā)類之后向類添加功能集的機(jī)制。添加新的接口而不是更改已有的接口，確保了使用類的對(duì)象的已有應(yīng)用程序不受更改的影響。
(8)開發(fā)以Web為基礎(chǔ)的應(yīng)用程序
為了開發(fā)簡(jiǎn)單的以Web為基礎(chǔ)的應(yīng)用程序，可以了解如何使用HTML，JavaJavaScript等?；钪?，可以簡(jiǎn)單的使用VB創(chuàng)建ActiveX文檔并將他顯示為Web頁面。
2.2 SQL關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)體系結(jié)構(gòu)及基本數(shù)據(jù)模型
數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的一個(gè)總框架，為了提高數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯獨(dú)立性和物理獨(dú)立性，制訂了標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的特征，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的接口和各部分男男女女男男女女所提供的功能。
此標(biāo)準(zhǔn)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為三級(jí)：面向用戶或應(yīng)用程序員的用戶級(jí)；面向建立和維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)人員的概念機(jī)；面向系統(tǒng)管理員的物理級(jí)。此三級(jí)結(jié)構(gòu) 也稱為數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的三級(jí)模式——外模式，概念模式和內(nèi)模式，如圖2.1所示。
圖2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的核心問題就是設(shè)計(jì)一個(gè)好的數(shù)據(jù)模型，數(shù)據(jù)模型的好壞直接影響數(shù)據(jù)庫(kù)的性能；數(shù)據(jù)模型的設(shè)計(jì)方法決定數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)方法。當(dāng)前最流星的方法是關(guān)系方法。
2.2.1 SQL Server 2000 數(shù)據(jù)庫(kù)概述
SQL Server 2000 是個(gè)客戶/服務(wù)器計(jì)算模型，即中央服務(wù)器用來存放數(shù)據(jù)庫(kù)，該服務(wù)器可以被多臺(tái)客戶機(jī)訪問，數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用的處理過程分布在客戶機(jī)和服務(wù)器上。客戶/服務(wù)器計(jì)算模型分為兩層的客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)和多層的客戶。
在兩層高的客戶中，客戶機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)與運(yùn)行SQL Server 2000 實(shí)例的服務(wù)器相連，客戶機(jī)用來完成數(shù)據(jù)表示和大部分業(yè)務(wù)邏輯的實(shí)現(xiàn)，服務(wù)器完成數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，這種客戶機(jī)被稱為“胖客戶機(jī)”
SQL Server 2000采用的是交互式SQl查詢語言。查詢語言是數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的重要組成部分。許多關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)擁有作為高級(jí)查詢語言的結(jié)構(gòu)化查詢語言。交互式SQL是SQL Server的查詢語言。他與ANSI92 SQL標(biāo)準(zhǔn)兼容，并對(duì)其進(jìn)行了擴(kuò)展。如果希望開發(fā)的程序有更好的可移植性，那么應(yīng)盡量使用標(biāo)準(zhǔn)的ANSI SQL，否則就應(yīng)考慮使用T-SQL，因?yàn)門-SQL可以帶來更好的性能。
2.3VB 6.0訪問SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)的技術(shù)與方法
2.3.1Visual Basic數(shù)據(jù)訪問技術(shù)
Visual Basic使用的數(shù)據(jù)訪問技術(shù)如圖2.2所示。
圖2.2Visual Basic使用的數(shù)據(jù)訪問技術(shù)示意圖
由圖2.2可知，VB訪問數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)分為以下幾個(gè)部分
A.Microsoft可視化數(shù)據(jù)工具。使用VB 6.0可以創(chuàng)建將每個(gè)步驟封裝在數(shù)據(jù)庫(kù)訪問系統(tǒng)中的部件。從數(shù)據(jù)源開始，Microsoft可視化數(shù)據(jù)工具提供了在SQL Server和Oracle系統(tǒng)中查看并操作表，視圖，存儲(chǔ)過程和數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)描述的功能；
B.中間層部件和Microsoft Transaction Server。在生成自己的ActiveX DLL和EXE時(shí)，還可以在應(yīng)用程序中使用VB創(chuàng)建中間層部件。VB現(xiàn)在的增強(qiáng)功能允許自定義應(yīng)用程序，以便同Microsoft Transaction Server一起使用；
C.ActiveX Data Objects。數(shù)據(jù)提供程序和數(shù)據(jù)使用者之間的橋梁就是數(shù)據(jù)源，數(shù)據(jù)是使用Microsoft ActiveX Data Object創(chuàng)建額，而Microsoft ActiveX Data Object是VB在任何數(shù)據(jù)源中訪問數(shù)據(jù)的主要方法。為了向后兼容和工程維護(hù)方便，他仍然支持遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)對(duì)象和數(shù)據(jù)訪問對(duì)象
D.數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)控件。在客戶端，有幾種新的數(shù)據(jù)源是可用的，其中包括數(shù)據(jù)環(huán)境，它是一種圖形設(shè)計(jì)器，允許快速創(chuàng)建ADO Connection和Command來訪問數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)環(huán)境設(shè)計(jì)器為工程中的數(shù)據(jù)反問對(duì)象提供了動(dòng)態(tài)可編程界面。此外，數(shù)據(jù)環(huán)境還提供了高級(jí)額數(shù)據(jù)定型服務(wù)，即創(chuàng)建相關(guān)數(shù)據(jù)的層次結(jié)構(gòu)，合計(jì)以及自動(dòng)分組等功能，這些都是不需要代碼的。
2.3.2DAO數(shù)據(jù)訪問技術(shù)
DAO是VB最先采用的面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)訪問接口。它正是通過一系列的DAO對(duì)相來訪問Microsoft Jet數(shù)據(jù)庫(kù)引擎，使得用戶能方便快速的創(chuàng)建新的數(shù)據(jù)庫(kù)、表、查詢、索引和關(guān)系，并對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行修改和數(shù)據(jù)的編輯等。Microsoft Jet引擎是VB與數(shù)據(jù)庫(kù)連接額中間層，它為VB提供了進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)訪問的基本方法。在VB中可以直接使用DAO，也可以使用VB內(nèi)部提供的Data控件。Data控件其實(shí)就是可視化的DAO，通過Data空間和相關(guān)的數(shù)據(jù)綁定控件，包括數(shù)據(jù)綁定額ActiveX控件，可完成對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作。
2.3.3RDO遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)對(duì)象
RDO遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)對(duì)象是一個(gè)到ODBC的面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)訪問接口，形式上展示出所有ODBC的底層功能和靈活性，盡管RDO在訪問Jet或ISAM數(shù)據(jù)庫(kù)方面收到限制，而且它只能通過現(xiàn)存的ODBC驅(qū)動(dòng)程序來訪問關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。但是RDO已經(jīng)被證明是許多數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)者經(jīng)常選用的最佳接口。RDO宿舍位于ODBC API之上的一個(gè)對(duì)象模型薄層，它依賴ODBC AIP、選定的ODBC驅(qū)動(dòng)程序以及后端的數(shù)據(jù)庫(kù)引擎來實(shí)現(xiàn)大部分功能，因此短小、快速、強(qiáng)健。RDO控件實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)源的訪問。使用RDO控件提供了對(duì)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)格式的無縫訪問，用戶不必編寫任何代碼就可以創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)識(shí)別的應(yīng)用程序，Remote Data控件與Data控件在很多方面相似，其主要區(qū)別在于：Remote Data控件使用RDO連接到ODBC驅(qū)動(dòng)程序管理器，而Data控件使用DAO連接到Jet引擎。
2.3.4ADO ActiveX數(shù)據(jù)對(duì)象
ADO是一種新的數(shù)據(jù)訪問方法，他提供了一種統(tǒng)一、通用的訪問數(shù)據(jù)源的接口。ADO結(jié)構(gòu)如圖2.3所示
圖2.3ADO結(jié)構(gòu)
通過OLE DB可以實(shí)現(xiàn)對(duì)任何數(shù)據(jù)源的高性能數(shù)據(jù)訪問，也就是說OLE DB并不局限于Jet、ISAM或關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，它能夠處理任何類型的數(shù)據(jù)，而不考慮他們的格式和存儲(chǔ)方法。OLE DB技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于：一是執(zhí)行效率高，二是可訪問多種類型的數(shù)據(jù)庫(kù)。由于在OLE DB中提供了很多COM接口，結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，因此在應(yīng)用程序中直接使用OLE DB不太容易，然而ADO提供了一個(gè)訪問OLE DB的方法。ADO封裝并實(shí)現(xiàn)了OLE DB的所有功能，ADO放高溫?cái)?shù)據(jù)庫(kù)是通過訪問OLE DB數(shù)據(jù)進(jìn)行的，是以中國(guó)高層訪問技術(shù)，ADO可以訪問任何類型的數(shù)據(jù)源，包括關(guān)系型、非關(guān)系型、結(jié)構(gòu)的、非結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)源。由于ADO是基于COM的訪問技術(shù)，因此，使用ADO的應(yīng)該用程序?qū)Υ疟P和存儲(chǔ)容量的要求更小。還猶豫ADO包含一個(gè)比DAO和RDO更簡(jiǎn)單的對(duì)象模型，使用起來更容易，產(chǎn)生的代碼更簡(jiǎn)潔，訪問速度更快。另外采用該ADO所基于的OLE DB技術(shù)，可以對(duì)電子郵件、文本文件、數(shù)據(jù)表格等各類數(shù)據(jù)通過統(tǒng)一的API接口進(jìn)行存取，正因?yàn)锳DO具有上述技術(shù)優(yōu)勢(shì)，成了日前被廣泛推薦的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問技術(shù)。本課題也采用了這種技術(shù)。
2.3.5DBC數(shù)據(jù)庫(kù)訪問技術(shù)
ODBC是Microsoft公司開放服務(wù)結(jié)構(gòu)中有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)的一個(gè)組成部分，它制訂了一套標(biāo)準(zhǔn)，并提供了一組對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)訪問的標(biāo)準(zhǔn)API。使得應(yīng)用程序只要根據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)就能夠自由的使用API函數(shù)。API利用SQL來完成其大部分操作。ODBC本身也提供了對(duì)標(biāo)準(zhǔn)SQL語言的支持，用戶可以在ODBC中直接使用過SQL語句。
各部件之間的關(guān)系如圖2.4所示。
圖2.4ODBC各部件關(guān)系圖
應(yīng)用程序要訪問一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，首先必須用Windows控制面板的ODBC管理注冊(cè)一個(gè)數(shù)據(jù)源，管理器根據(jù)數(shù)據(jù)源提供的ODBC驅(qū)動(dòng)程序、數(shù)據(jù)庫(kù)位置、數(shù)據(jù)庫(kù)類型等信息，建立起ODBC與具體數(shù)據(jù)庫(kù)的聯(lián)系。這樣只要應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)源名提供給ODBC，救恩那個(gè)建立起與制定數(shù)據(jù)庫(kù)的連接。
2.4 VB 6.0訪問SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)在本課題中的應(yīng)用
在本文中工程計(jì)算部分所有的性能參數(shù)以及計(jì)算結(jié)果都存儲(chǔ)在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中。本系統(tǒng)的繪圖部分也需要這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的支持，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，由于數(shù)據(jù)交換的頻率高，數(shù)量大，所以數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的使用在本課題尤為重要。而VB 6.0具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問功能，并且是面向?qū)ο蟮目梢暬幊陶Z言，對(duì)于本課題的實(shí)現(xiàn)提供了較大的優(yōu)勢(shì)。
由于本課題使用了大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)SQL Server 2000，在進(jìn)行數(shù)據(jù)源配置之前必須建立為本課題提供數(shù)據(jù)支持的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，本系統(tǒng)稱為“閥門數(shù)據(jù)庫(kù)”。
在本課題中，首先對(duì)ODBC數(shù)據(jù)源進(jìn)行配置，使得應(yīng)用程序能夠鏈接到SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。
在Windows 2000 Server中的控制面板-管理工具中找到數(shù)據(jù)源，打開選擇SQL Server的ODBC驅(qū)動(dòng)程序，然后進(jìn)行創(chuàng)建ODBC數(shù)據(jù)源。在本系統(tǒng)中數(shù)據(jù)源名為“閥門數(shù)據(jù)庫(kù)”，在向?qū)У囊龑?dǎo)下完成ODBC數(shù)據(jù)源的配置，最后測(cè)試數(shù)據(jù)源是否成功配置。
接下來就可以利用應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行訪問，編出強(qiáng)大功能的應(yīng)用程序了。其主要語法為：
Dim cn As ADODB.Connection
Set cn=New ADODB.connection
cn.Open “DSN=閥門數(shù)據(jù)庫(kù)”,”song”.”197711143027”
ADO編程模型使用Connection對(duì)象使連接概念得以具體化。這樣就可以從應(yīng)用程序訪問數(shù)據(jù)源了。連接是交換數(shù)據(jù)所必須的環(huán)境。
Dim rsdn As ADODB.Recordset
Set rsdn=New ADODB.Recordset
rsdn.Open”select字段名’rom’表名’”,cn,adOpenStatic,adLockPessimistic
Dim dn as double
Dn=rsdn!’字段名’
此為定義記錄集對(duì)象。記錄集是在進(jìn)行匯總檢查和修改數(shù)據(jù)最主要的方法。記錄集對(duì)象的功能是包含某個(gè)查詢返回的記錄，以及那些記錄中的游標(biāo)，并且將表中按信息行返回?cái)?shù)據(jù)的查詢存儲(chǔ)在本地。
至此，應(yīng)用程序已經(jīng)成功的連接了數(shù)據(jù)庫(kù)，并將數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在了本地，接下來就可以對(duì)其進(jìn)行操作了。
2.5 本章小結(jié)
本課題是使用面向?qū)ο蟮目梢暬幊坦ぞ遃B 6.0和大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)為閥門設(shè)計(jì)的支撐工具。尤其是大型數(shù)據(jù)庫(kù)SQL Server 2000，它支持聯(lián)合數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫(kù)中的表可以橫切，并將橫切后的各部分保存在聯(lián)合中的不同服務(wù)器中。這個(gè)特性很適應(yīng)數(shù)據(jù)量很大的應(yīng)用，比如大型Web站點(diǎn)和大型企業(yè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。而CAD發(fā)展的趨勢(shì)是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的協(xié)同設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)化制造，那么采用SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)于完善本系統(tǒng)提供了強(qiáng)大額技術(shù)支持，并具有現(xiàn)實(shí)的后續(xù)意義。
本章通過對(duì)閥門系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)與工具進(jìn)行全面的技術(shù)分析，確定了閥門智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的理論結(jié)構(gòu)體系和系統(tǒng)開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)現(xiàn)方法。并對(duì)各種現(xiàn)行的各種先進(jìn)的開發(fā)工具的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較，依據(jù)閥門設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，最終確定出了系統(tǒng)的開發(fā)工具和實(shí)施方案。而利用VB 6.0通過ODBC數(shù)據(jù)源配置訪問數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用在了本課題中，并證明是行之有效、功能強(qiáng)大的方法。為本課題向網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)與制造的進(jìn)一步研究上做了極為有力的鋪墊。
3 參數(shù)化理論與實(shí)現(xiàn)方法
3.1 三維CAD及三位開發(fā)平臺(tái)選擇
三維CAD技術(shù)作為數(shù)字化設(shè)計(jì)的主體成為工業(yè)領(lǐng)域普遍應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，是現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)的核心手段和主導(dǎo)環(huán)節(jié)，對(duì)提高企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)能力，增強(qiáng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有巨大的作用。
特征造型是CAD建模方法一個(gè)重要里程碑。過去CAD建模技術(shù)都是著眼于完善產(chǎn)品的幾何描述能力，而特征造型則是著眼于更好表達(dá)產(chǎn)品完整的功能和生產(chǎn)管理信息，為建立產(chǎn)品的集成信息建模服務(wù)。特征造型包括產(chǎn)品的特征幾何形狀特征、拓?fù)潢P(guān)系、典型功能、繪圖表達(dá)方法、制造技術(shù)和公差要求等內(nèi)容。特征造型技術(shù)使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)在更高層次上進(jìn)行，設(shè)計(jì)師的操作對(duì)象不再是原始的線條和體素，而是產(chǎn)品功能要素。特征的引用直接體現(xiàn)了設(shè)計(jì)意圖，使得產(chǎn)品模型更易于為人理解和組織生產(chǎn)，為開發(fā)新一代的基于統(tǒng)一產(chǎn)品信息模型的CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)創(chuàng)造了條件。
建模技術(shù)上三維CAD的核心技術(shù)，三維CAD的建模技術(shù)經(jīng)歷了三維線框造型、曲面造型、實(shí)體造型和特征造型四個(gè)階段，如今基于特征的參數(shù)化和變量化設(shè)計(jì)是CAD技術(shù)的新發(fā)展。
參數(shù)化設(shè)計(jì)（也叫尺寸驅(qū)動(dòng)）是CAD技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中提出的課題，它不僅可使CAD系統(tǒng)具有交互式繪圖功能，還具有自動(dòng)繪圖功能。目前它是在CAD技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的一個(gè)重要的研究方向。參數(shù)化設(shè)計(jì)一般用于設(shè)計(jì)對(duì)象拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較定型，可以用一組參數(shù)來約束尺寸關(guān)系，并且參數(shù)的求解比較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)結(jié)果的尺寸修改受參數(shù)驅(qū)動(dòng)。生產(chǎn)中最常用的系列標(biāo)準(zhǔn)件就是這一類；變量化設(shè)計(jì)是指設(shè)計(jì)對(duì)象的修改需要更大的自由度，通過求解一組約束方程來確定產(chǎn)品的尺寸和形狀。約束方程可以使用某種幾何關(guān)系，也可以使用公式表示的計(jì)算條件，設(shè)計(jì)結(jié)果的尺寸修改受到約束方程驅(qū)動(dòng)。
目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上流行的三維CAD軟件主要有Solidworks公司的Solidworks、Autodesk公司的MDT、EDS公司的UG、PTC公司的Pro/Engineer、SDRC公司的I-DEAS以及國(guó)內(nèi)自主版權(quán)的高華CAD和開目CAD等，根據(jù)用戶的實(shí)際情況對(duì)這些三維CAD軟件比較以后，選用Solidworks作為智能閥門設(shè)計(jì)系統(tǒng)的三維支撐軟件平臺(tái)。
3.2 參數(shù)化理論及其在本課題中的應(yīng)用
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3.2.1 參數(shù)化設(shè)計(jì)與參數(shù)化繪圖
參數(shù)化設(shè)計(jì)是指參數(shù)化模型的尺寸用對(duì)應(yīng)的關(guān)系表示，而不需要確定的數(shù)值，通過調(diào)整參數(shù)將自動(dòng)改變所有與他相關(guān)的尺寸及位置，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的精確造型。參數(shù)化的本質(zhì)是加約束和約束滿足。參數(shù)化設(shè)計(jì)的過程可以認(rèn)為是改變模型參數(shù)值后，對(duì)約束進(jìn)行求解的過程。用戶無需進(jìn)行干預(yù)，而由CAD系統(tǒng)對(duì)整個(gè)圖形的約束集進(jìn)行分析和求解。例如：在幾何參數(shù)化模型中，必須是尺寸約束參數(shù)和幾何約束參數(shù)都同時(shí)滿足，并求解，才能獲得準(zhǔn)確的幾何形狀。
參數(shù)化設(shè)計(jì)一般用于設(shè)計(jì)對(duì)象的結(jié)構(gòu)形狀比較定型，可以用一組參數(shù)來約定尺寸關(guān)系，參數(shù)的求解比較簡(jiǎn)單，參數(shù)與設(shè)計(jì)對(duì)象的控制尺寸有顯式對(duì)應(yīng)關(guān)系，設(shè)計(jì)結(jié)果的修改受尺寸驅(qū)動(dòng)。生產(chǎn)中最常見的系列化標(biāo)準(zhǔn)件就是屬于這一類型。利用參數(shù)化設(shè)計(jì)手段開發(fā)的專用產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)，可使設(shè)計(jì)人員從大量繁重而瑣碎的繪圖工作中解脫出來，可以大大提高設(shè)計(jì)速度，并減少信息的存儲(chǔ)量。
參數(shù)化設(shè)計(jì)有一種驅(qū)動(dòng)機(jī)制稱為參數(shù)驅(qū)動(dòng)，參數(shù)驅(qū)動(dòng)機(jī)制是基于對(duì)圖形數(shù)據(jù)的操作。通過參數(shù)驅(qū)動(dòng)機(jī)制，可以對(duì)圖形的幾何數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)化修改，但是，在修改的同時(shí)，還要滿足圖形的約束條件，需要約束間關(guān)聯(lián)性的驅(qū)動(dòng)手段來約束聯(lián)動(dòng)，約束聯(lián)動(dòng)是通過約束間的關(guān)系實(shí)現(xiàn)的驅(qū)動(dòng)方法。
參數(shù)驅(qū)動(dòng)是基于對(duì)圖形數(shù)據(jù)的操作，因此繪制一張圖的過程就是在建立一個(gè)參數(shù)模型。繪圖系統(tǒng)將圖形映射到數(shù)型數(shù)據(jù)庫(kù)中，設(shè)置出圖形實(shí)體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，參數(shù)驅(qū)動(dòng)時(shí)將這些結(jié)構(gòu)中填寫出不同的內(nèi)容，以生成所需要的圖形。
參數(shù)驅(qū)動(dòng)可以被看作是驅(qū)動(dòng)樹操作數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容，不同的驅(qū)動(dòng)樹決定了參數(shù)驅(qū)動(dòng)的不同操作。由于驅(qū)動(dòng)樹是根據(jù)參數(shù)模型的圖形特征和相關(guān)參數(shù)構(gòu)成的，所以繪制參數(shù)模型時(shí)，有意識(shí)的利用圖形特征，并根據(jù)實(shí)際需要標(biāo)注相關(guān)參數(shù)，就能在參數(shù)驅(qū)動(dòng)時(shí)，把握對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作，以控制圖形的變化。繪圖者不僅可以定義圖形結(jié)構(gòu)，還能控制參數(shù)化過程，就像用計(jì)算機(jī)語言編程一樣，定義數(shù)據(jù)、控制程序流程。這種建立圖形模型、定義圖形結(jié)構(gòu)、控制程序流程的手段稱作圖型編程。
在圖形參數(shù)化中，圖形編程是建立在參數(shù)驅(qū)動(dòng)機(jī)制、約束聯(lián)動(dòng)和驅(qū)動(dòng)樹基礎(chǔ)上的。利用參數(shù)驅(qū)動(dòng)機(jī)制對(duì)圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，由約束聯(lián)動(dòng)和驅(qū)動(dòng)樹控制驅(qū)動(dòng)機(jī)制的運(yùn)行。這與以往的參數(shù)化方法不同，它不把圖形轉(zhuǎn)化成其他表達(dá)形式，如方程、符號(hào)等；也不問繪圖過程，而是著重理解圖形本身，把圖形看作是一個(gè)模型，一個(gè)參數(shù)化的依據(jù)。繪圖者通過圖形把自己的意圖“告訴”參數(shù)化程序，參數(shù)化程序返回繪圖者所需要的圖形。它關(guān)心的是圖形，也就是圖形數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容，運(yùn)行方便、快捷，實(shí)現(xiàn)起來也比較容易。
參數(shù)化繪圖是相對(duì)于交互式繪圖而言的。交互式繪圖是早期的CAD系統(tǒng)的繪圖功能，它只能是對(duì)手工繪圖的簡(jiǎn)單代替。而參數(shù)化繪圖是將圖形尺寸與一定的設(shè)計(jì)條件或約束條件相關(guān)聯(lián)，即把圖形的尺寸看成是“設(shè)計(jì)條件”的函數(shù)。當(dāng)設(shè)計(jì)條件發(fā)生改變時(shí)，圖形尺寸也會(huì)隨之得到相應(yīng)的更新。參數(shù)化設(shè)計(jì)的兩種不同表現(xiàn)形式為：
(1)參數(shù)化繪圖指軟件本身具有參數(shù)化功能。我們可以方便地重定義模型和更新顯示結(jié)果，任何交互式的尺寸都會(huì)立即導(dǎo)致整個(gè)模型的變化。
(2)參數(shù)化繪圖指由應(yīng)用程序生成的圖形具有參數(shù)化的功能。即所有的圖形尺寸是可參數(shù)化的，可以修改的，但是這一過程是借助應(yīng)用程序來實(shí)現(xiàn)的。應(yīng)用程序負(fù)責(zé)與用戶進(jìn)行交互，用戶想修改某一尺寸時(shí)，應(yīng)用程序來更新這一尺寸和相關(guān)尺寸。
參數(shù)化繪圖的基本實(shí)現(xiàn)方法有尺寸驅(qū)動(dòng)法和程序驅(qū)動(dòng)法。
(1)尺寸驅(qū)動(dòng)法是指繪圖軟件本身具有的參數(shù)化繪圖功能。這種方法不需用戶變成、操作方便，但程序設(shè)計(jì)難度大。
(2)程序驅(qū)動(dòng)法是指在CAD軟件額基礎(chǔ)之上使二次開發(fā)的程序具有參數(shù)化繪圖功能。它是通過人機(jī)交互或其他形式相應(yīng)地用程序傳遞參數(shù)，采用程序驅(qū)動(dòng)方式，由程序用參數(shù)化方法生成圖形，用戶可以生成圖形中的尺寸進(jìn)行修改，程序按照新尺寸更新圖形。這種方法適合于標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、小批量的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。
3.2.2參數(shù)化設(shè)計(jì)與繪圖的實(shí)現(xiàn)
根據(jù)上節(jié)所述兩種參數(shù)化技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，在本課題中針對(duì)閥門設(shè)計(jì)的特點(diǎn)以及對(duì)閥門CAD系統(tǒng)的要求，采用程序驅(qū)動(dòng)法的參數(shù)化繪圖方法，以面向?qū)ο蟮木幊陶Z言Visual Basic 6.0作為開發(fā)工具，以Solidworks 2003為圖形系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)參數(shù)化圖形的繪制。這種方法的總體思想是先繪制好閥門零部件的模版圖形，然后由程序讀取經(jīng)過設(shè)計(jì)校核后存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的尺寸，并對(duì)模版圖形尺寸進(jìn)行修改。這種方法建立在三維實(shí)體模型開放性好、易于系統(tǒng)維護(hù)。其具體工作步驟如下：
(1)分析閥門零部件結(jié)構(gòu)特征，建立模版圖形。
首先針對(duì)要建立的閥門零部件實(shí)體，分析其結(jié)構(gòu)特征。根據(jù)Solidworks 2003創(chuàng)建實(shí)體的特點(diǎn)，確定先建立哪個(gè)特征，后建立哪個(gè)特征，每個(gè)特征怎么利用Solidworks 2003建立，并且使所建立的特征要盡可能的簡(jiǎn)單，使參數(shù)尺寸盡可能少，然后利用Solidworks的建立特征的功能（如拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描等）根據(jù)分析結(jié)果創(chuàng)建三維實(shí)體模版。
在繪圖的過程中，不需要嚴(yán)格確定圖形的幾何參數(shù)，只需設(shè)計(jì)者畫出圖形的大致結(jié)構(gòu)形狀即可。
(2)然后在實(shí)體模版建立的基礎(chǔ)上，對(duì)模版零件進(jìn)行參數(shù)尺寸標(biāo)注。
主要是對(duì)驅(qū)動(dòng)各個(gè)特征的尺寸進(jìn)行標(biāo)注。這些尺寸包括描述特征大小的定型尺寸和確定特征位置的定位尺寸。標(biāo)注尺寸的大小是模版零件的實(shí)際尺寸，Solidworks會(huì)自動(dòng)對(duì)標(biāo)注的尺寸進(jìn)行標(biāo)識(shí)，并按標(biāo)注順序給尺寸起名（如：D1，D2等）。同時(shí)還需要圖形添加定位約束以保證圖形之間的位置關(guān)系（如同心、重合、等距等）。
(3)最后建立用戶界面、讀取設(shè)計(jì)參數(shù)、驅(qū)動(dòng)三維造型。
利用VB 6.0這個(gè)面向?qū)ο蟮木幊陶Z言可以建立良好的用戶交互界面，方便用戶輸入閥門零部件的主要驅(qū)動(dòng)參數(shù)，或者可以利用VB 6.0連接數(shù)據(jù)庫(kù)的功能從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取驅(qū)動(dòng)參數(shù)，利用上述步驟驅(qū)動(dòng)模版零件參數(shù)繪制更新符合用戶的三維模型。
3.3 Solidworks二次開發(fā)技術(shù)
3.3.1 Solidworks二次開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)
Solidworks作為三維CAD設(shè)計(jì)軟件，為用戶提供了強(qiáng)大的二次開發(fā)能力，使用戶能按照自己的需要，開發(fā)出適合自己需要的應(yīng)用軟件。作為一個(gè)OLE服務(wù)器，Solidworks提供了大量的OLE對(duì)象，以及這些對(duì)象所擁有的方法和屬性，用戶通過在客戶應(yīng)用程序中對(duì)這些OLE對(duì)象及其方法和屬性的操作，可以在自己開發(fā)的應(yīng)用軟件中實(shí)現(xiàn)諸如生成直線、構(gòu)造實(shí)體、檢測(cè)曲面參數(shù)等幾乎所有的Solidworks軟件的功能。
Solidworks API提供了大量的OLE對(duì)象用于用戶的二次開發(fā)，這些OLE對(duì)象涵蓋了全部的Solidworks的數(shù)據(jù)模型和基本操作。他們之間的關(guān)系簡(jiǎn)圖如圖3.1所示。
圖3.1 OLE對(duì)象關(guān)系簡(jiǎn)圖
在開發(fā)中常用的OLE對(duì)象有Solidworks頂層對(duì)象窗體對(duì)象、模型文檔對(duì)象、零件文檔對(duì)象、裝配體文檔對(duì)象、工程圖文檔對(duì)象、草圖對(duì)象和尺寸對(duì)象等。圖3.2所示的是Solidworks API對(duì)象的一個(gè)梗概。
圖3.2 Solidworks API對(duì)象梗概
3.3.2 Solidworks二次開發(fā)在本課題應(yīng)用中的實(shí)現(xiàn)方法
在Solidworks中的用戶化二次開發(fā)中，可以通過COM對(duì)象或者OLE Automation來訪問Solidworks服務(wù)器中的OLE對(duì)象。用戶化開發(fā)的應(yīng)用程序可以是對(duì)立的EXE可執(zhí)行文件活著Solidworks進(jìn)程內(nèi)的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)DLL文件?？蓤?zhí)行文件可以通過OLE Automation使用Visual Basic、VBA和C++等開發(fā)語言進(jìn)行開發(fā)，使用OLE Automation方法以Variant類型作為輸入和返回參數(shù)；動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)DLL通過COM對(duì)象使用VC++開發(fā)，使用COM對(duì)象方法以HERSULT類型值作為返回值。用戶開發(fā)的動(dòng)態(tài)連接庫(kù)DLL和Solidworks在同一進(jìn)程控件中運(yùn)行，能直接訪問Solidworks底層的對(duì)象和數(shù)組，因此訪問效率高并且可以訪問更多的函數(shù)。
用VB開發(fā)時(shí)，首先要建立與Solidworks的COM服務(wù)器的連接，創(chuàng)建Solidworks的應(yīng)用對(duì)象，下面是其主要語法代碼：
Dim swApp as Object
Dim Part as Object
Dim Assembly as Object
Sub main()
Set swApp = CreatObject(‘Solidworsk.Application’)
Set Part = swApp.NewPart
Set Assembly = swApp.NewAsssembly
End sub
本課題使用了Solidworks的二次開發(fā)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)零件的三維造型顯示，并且實(shí)現(xiàn)了根據(jù)閥門零部件的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行對(duì)三維實(shí)體造型的實(shí)時(shí)參數(shù)驅(qū)動(dòng)。又Solidworks具有的全數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)特性，可以完全保證尺寸的修改直接影響到二維工程圖的變化。
(1)首先利用Solidworks提供的API函數(shù)建立VB和Solidworks的COM服務(wù)器
(2)然后提取存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的閥門零件部件的設(shè)計(jì)參數(shù)。并以此參數(shù)驅(qū)動(dòng)三維實(shí)體模型[6]。
3.3.3本系統(tǒng)建模實(shí)例
經(jīng)過上述參數(shù)化設(shè)計(jì)和特征建模后，本系統(tǒng)就實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)校核模塊所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品參數(shù)化為產(chǎn)品模型的過程。球閥主要零部件模型包括零件的三維模型和平行圖形，但只有在三維模型建立以后，才能由其自動(dòng)生成二維工程圖。圖3.3和圖3.4列出了本系統(tǒng)中閥體的三維模型和工作圖。
圖3.3 閥體三維模型
圖3.4 右閥體工程圖
3.4本章小結(jié)
本章分析了參數(shù)化建模以及特征建模技術(shù)的特點(diǎn)，并探討了基于Solidworks 2003的閥門零部件參數(shù)化建模及特征造型技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法，并對(duì)其進(jìn)行二次開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)做了詳細(xì)的闡述。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)閥門CAD系統(tǒng)的特點(diǎn)及對(duì)閥門CAD系統(tǒng)的要求，開發(fā)了球閥主要零件和標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計(jì)建模程序，實(shí)現(xiàn)了閥門零部件的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)、建模和裝配，通過三維模型也可以自動(dòng)生成零部件的二維工程圖，實(shí)現(xiàn)了閥門設(shè)計(jì)過程的自動(dòng)化和可視化。
4 球閥設(shè)計(jì)與計(jì)算
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