基于solidworks球閥參數(shù)化設計,基于,solidworks,球閥,參數(shù),設計 題目：基于solidworks球閥參數(shù)化設計 一、 畢業(yè)設計（論文）內容簡介 在機械產品中 ,系列化定型產品占有相當大的比例。同系列的定型產品大多具有相同或相似的外形輪廓特征。在采用傳統(tǒng)的建模方法進行產品設計時 ,不可避免地要對模型的幾何尺寸及結構形狀進行反復修改、調整和優(yōu)化 ,設計效率較低。為了提高設計效率 ,對于系列化定型產品 ,可以采用參數(shù)化設計方法。參數(shù)化設計是利用一組參數(shù)來約束產品模型的幾何尺寸 ,以方便地實現(xiàn)產品模型的可變性、可重用性和快速設計 ,它能夠縮短設計開發(fā)周期 ,提高設計效率 ,把設計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備工作。 參數(shù)化設計（Parametrization design）也叫尺寸驅動（Dimension driven）是二維繪圖非常有用的技術，只要對全約束的圖形施加尺寸，圖形根據(jù)尺寸自動發(fā)生相似性變化。設計人員可以利用參數(shù)驅動的二維圖形構造三維實體模型。利用參數(shù)化技術的CAD設計系統(tǒng)，可使設計人員在產品設計時，從大量繁瑣的繪圖工作中解脫出來，集中精力選擇和優(yōu)化設計參數(shù)，提高產品質量，縮短產品的設計周期。運用SolidWorks中VBA的二次開發(fā)應用，應VB語言編寫程序，通過SolidWorks運行實現(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，即快速而準確的得到所需的液壓缸。本次設計，擬利用solidworks中的參數(shù)化建模技術。通過參數(shù)驅動機制，可以對圖形的集合數(shù)據(jù)在圖形拓撲關系不變的情況下進行參數(shù)化修改。由于參數(shù)驅動是基于對圖形數(shù)據(jù)的操作，因此繪圖的過程是建立一個參數(shù)模型的過程。繪圖系統(tǒng)將圖形映射到圖形數(shù)據(jù)庫中，建立圖形實體的數(shù)據(jù)結構，參數(shù)驅動時改變數(shù)據(jù)結構中的具體參數(shù)，就可以生成所需要的圖形。 在 SolidWorks 軟件開發(fā)中，參數(shù)化設計方法的研究已成為研究和開發(fā)的熱點，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)化技術的相互融合，各種新技術的不斷發(fā)展，相信最終會出現(xiàn)能較完美實現(xiàn)參數(shù)化功能的技術。 SolidWorks 是一款非常優(yōu)秀的三維制圖軟件，易學易用，目前是市場份額增長最快、技術發(fā)展最快、市場前景最好、性能價格比最優(yōu)的軟件。在全球銷量已達到30萬套，排名處于3D CAD軟件銷售榜首，遙遙領先與其他同類產品。一套基于Windows 的CAD 桌面集成系統(tǒng),是由美國SolidWorks 公司在總結和繼承了大型機械CAD 軟件的基礎上,在Windows 環(huán)境下實現(xiàn)的第一個機械三維CAD 軟件。SolidWorks 的基本特性與以前的桌面CAD 機械設計系統(tǒng)相比較具有以下特性： 1.具有強大的實體建模功能和直觀的Windows用戶界面； 2.具有獨特的特征管理員歷史樹； 3.雙向關聯(lián)的尺寸驅動機制； 4.支持Internet 技術，實現(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, 對象鏈接與嵌入)或COM（ComponentObject Model,組件對象模型）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大，但要使其在我國企業(yè)中真正發(fā)揮作用，使常用的或重復的任務自動化，提高效率，就必須對其進行本地化、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中應用了宏語言。但是，這種依靠應用程序自身的宏語言有很大的局限性，因為某個應用程序的宏語言只能適用于宏自，而對其他應用程序卻是無效的，大多數(shù)宏語言本身功能不夠強大，也不夠靈活，要想對應用程序進行操作或調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、針對程序內部可編程的，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構，事實上，它提供的不單單知識程序，而是對Microsoft Office各種軟件功能的一種綜合控制。因此，相對于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還具有應用程序生成器的特征，因為用戶只要將想自動化的操作記錄成宏，就可以直接產生宏程序代碼（言外之意即以后不必在費事編寫程序，只需把操作過程記錄下來，就會自動生成編碼）。VBA是一套完整的應用程序開發(fā)環(huán)境，它為用戶和開發(fā)人員提供了一種應用程序間通用的程序語言，減少了學習時間和費用。而且VBA也為開發(fā)人員提供一種開發(fā)方法，用于開發(fā)集成多個應用程序系統(tǒng)?？梢哉J為VBA是非常流行的程序程序開發(fā)語言VB的子集。實際上VBA是“寄生于”VB應用程序的。在Microsoft Ofiice中，所有的應用程序都可以用VBA，不想多花時間學習VB的用戶，可以直接拿附加在軟件中的VBA來應用，從而實現(xiàn)繁瑣、機械的日常生活自動化，提高用戶辦公效率。 VBA的主要特點來源于兩方面：首先是和VB有著幾乎相同的開發(fā)環(huán)境和語法，具有功能強大和易于掌握的特點；再者在于它面向對象的功能，即它的針對性非常強，使其結構簡潔，代碼運行效率非常高。 二、 設計（論文）進展狀況 1. 搜集了SW參數(shù)化二次開發(fā)的相關資料 2. 進行球閥的3D建模 3. 學習VB編程語言 4. 運用VB語言對球閥進行編程 5. 說明書的書寫的完成 三、 存在問題及解決措施 重點研究二次開發(fā)，要學會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品 ,按正確的設計關系(包括幾何拓撲關系和約束關系)在Solidworks環(huán)境中繪制標準的三維模型 ,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;再在程序中調用對象 ,用變量代替標準模型中對應的參數(shù) ,通過尺寸驅動生成模型 ,從而實現(xiàn)球閥的參數(shù)化設計。 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)設計； 第16周： 整理編寫設計說明書，所有資料請指導教師檢查； 第17-18周： 準備畢業(yè)答辯 指導教師意見: 指導教師： 年 月 日 畢業(yè)設計(論文)開題報告 題目：基于solidworks球閥參數(shù)化設計 1 畢業(yè)設計（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內外相關研究情況） 1.1?設計目的? 在深入分析球閥設計理論的基礎上，通過采用模塊化設計技術、參數(shù)化特征建模技術、技術文件生成與管理技術、數(shù)據(jù)庫技術，并開發(fā)相應軟件的接口程序，使系統(tǒng)平臺和支撐軟件有機的結合起來，驅動所需的幾何信息和拓撲結構，利用SolidWorks的交互功能和二次開發(fā)接口來實現(xiàn)。以期達到以下功能： （1）實現(xiàn)閥門零件的三維設計，裝配檢驗，創(chuàng)建設計過程的人機交互界面。 （2）由參數(shù)化系統(tǒng)自動生成二維零件圖，方便加工。 （3）建立閥門標準件庫及非標準件系列化數(shù)據(jù)庫，自動生成零件的明細表。 （4）以ANSYS為基礎建立球閥的優(yōu)化插件。 以模塊化的思想來對整個閥門系統(tǒng)進行研究，最終實現(xiàn)系統(tǒng)的設計、技術 文件生成與管理、參數(shù)化繪圖以及ANSYS軟件為平臺的分析校核為一體的綜合型CAD系統(tǒng)。針對于SolidWorks2007二次開發(fā)后的使用者而言，本課題最終所能達到的理想效果結下圖： 圖1.1球閥的理想效果圖 1.2 研究內容 （1）用閥門設計手冊設計出不同類型的球閥。 （2）對所設計的球閥進行三維建模。 （3）用Visual C++對SolidWorks2007進行二次開發(fā)，建立基于此軟件的球閥設計對 話框，用Delphi建立球閥標準件和非標準件數(shù)據(jù)庫。 （4） 對已完成的閥體用ANSYS進行流體力學分析，用Visual C++建立可加載到 SolidWorks中的閥門腐蝕量的分析模塊，對閥體、閥桿等部分零件進行分析優(yōu) 化。并得出較為準確的產品使用范圍，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.針對于球閥的設計方面來講，需要研究的問題如下： （1） 對浮動式球閥結構的分析。其中包括密封條件的分析，密封座結構與材料的分 析，密封座的預壓縮量與預緊比壓的分析。 （2）固定式球閥的設計計算分析，其中包括球前密封和球后密封結構的討論。 （3）操作扭矩與驅動方式的計算分析。 B.而針對于本課題ANSYS分析軟件主要研究內容如下： （1）選擇分析類型和分析選項，主要包括動態(tài)分析和穩(wěn)態(tài)熱分析。 （2）在動態(tài)分析中確定作為時間函數(shù)的體載荷，輸出閥體的應力應變。 （3）在穩(wěn)態(tài)熱分析通過有限元計算確定由于穩(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)化評價結果。 1.3?國內外現(xiàn)狀分析 西方國家以本公司的產品和發(fā)展為對象進行開發(fā)研究，其中美國有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研究所等。這些機構著重于閥門的設計與基礎理論、新材料、新工藝、產品性能、可控性及標準化的研究工作。特別是高參數(shù)和特殊工況用閥門產品的研究，這些技術的支撐源自于較高水平的三維CAD/CAM。 進入21世紀國外閥門行業(yè)進展迅速，除閥門計算機輔助設計(CAD)在廣泛應用之外，閥門計算機輔助制造(CAM)、計算機輔助工藝過程設計(CAPP)也得到了大量應用，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、型號復雜的閥門產品小規(guī)模多品種個性化生產提供了可能。 2 本課題研究的主要內容和擬采用的研究方案、研究方法或措施 2.1 設計的基本內容? （1）對給定的產品進行分析，確定設計結構； （2）結合所學的理論知識和工程實踐，進行計算分析，建立三維圖形，創(chuàng)建系統(tǒng)界面 （3）圖紙設計：繪圖量不少于一張零號圖紙 a. 繪出零件圖； b. 完成裝配圖設計； c. 創(chuàng)建SolidWorks球閥參數(shù)化設計插件； d. 至少有一張1號圖紙應用AUTOCAD軟件繪出，至少一張應用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：水、蒸汽、油品。 ?2.2 ?擬解決的基本問題? ??????????解決本課題的關鍵問題也就是解決CAD智能化問題。在工程設計中加入推理型工作，包括方案的構思與擬定、結構的選擇與優(yōu)化、參數(shù)的選擇和方案的評定等。這些工作需要知識、經(jīng)驗和推理，將與專家系統(tǒng)技術與CAD技術結合起來，形成智能化的CAD系統(tǒng)。所以從技術上看應該發(fā)展完善對SolidWorks球閥的二次開發(fā)，擬解決的關鍵性問題如下： （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計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 設計的步驟方法 ? 首先根據(jù)閥門設計理論，找出閥門設計中各個參數(shù)之間的相互關系，以及計算流程，充分把握閥門的設計參數(shù)。然后用Visual C++將其程序化，在Windows XP操作平臺上，用SolidWorks實現(xiàn)三維造型，用Delphi建立閥門的標準件和非標準件庫，最后將Visual C++設計的程序模塊接入SolidWorks軟件中實現(xiàn)參數(shù)化設計和面向對象的設計。 3 本課題研究的重點及難點，前期已開展工作 本課題的重點和難點：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)化設計插件，并且運用autoCAD軟件繪出，應用solidworks軟件做出三維圖。 前期已開展的工作：查閱各種學術文獻，期刊雜志，科技報紙等資料深入了解本課題內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度計劃（按周次填寫) 第1～2周：調研和收集資料： 第2～3周：撰寫開題報告和外文翻譯： 第4～7周：相關計算及裝配圖的繪制： 第8～13周：參數(shù)化設計系統(tǒng)創(chuàng)建： 第13～14周：畢業(yè)論文的撰寫： 第15周：整理資料，準備答辯： 5 指導教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見） 指導教師： 年 月 日 6 所在系審查意見： 系主管領導： 年 月 日 參考文獻 [1] 黃明亞. 我國閥門行業(yè)的發(fā)展及趨勢.閥門.2002.1. 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International Journal of PlantEngineering and Management 2009.4 . - 5 - 摘要 本科畢業(yè)設計(論文) 題目：基于solidworks球閥參數(shù)化設計 基于solidworks球閥參數(shù)化設計 摘要 制造科學與工程學科是一門古老的傳統(tǒng)學科，隨著計算機技術的不斷滲透和融合于工程設計、制造、檢測、管理等方面，制造學科正在發(fā)生革命性的變化，涌現(xiàn)出許多以計算機為基礎的新理論、新技術和新方法，形成了一系列計算機應用技術和自動化信息系統(tǒng)。信息技術就是一門處理資料、信息的新興學科。CAD也就是信息技術在工程與制造業(yè)中的應用。 三維CAD技術作為數(shù)字化設計的主體成為工業(yè)領域普遍應用的關鍵技術，是現(xiàn)代產品開發(fā)的核心手段和主導環(huán)節(jié)，對提高企業(yè)的產品開發(fā)能力，增強產品的市場競爭力具有巨大的作用。特征造型是CAD建模方法的一個重要的里程碑。特征的引用直接體現(xiàn)了設計意圖，使得產品模型更易于為人理解和組織生產，為開發(fā)新一代的基于統(tǒng)一產品信息模型的CAD集成系統(tǒng)創(chuàng)造了條件。國內開發(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、直觀的需求，因此迫切需要開發(fā)出一個功能完善且價格適中的閥門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)化設計。按照軟件工程的方法，采用面向對象的開發(fā)技術和關系型數(shù)據(jù)庫，開發(fā)的一套商品化、大型的閥門設計CAD系統(tǒng)。本文以數(shù)據(jù)庫為支撐，并基于soliworks實現(xiàn)零部件的參數(shù)化設計、零件模型及裝配模型的建立和主要零件工作圖的繪制；實現(xiàn)球閥設計、繪圖和標準化、可視化、自動化。 本文對三維參數(shù)化技術及利用面向對象編程語言VB對soldworks的二次開發(fā)技術在閥門CAD系統(tǒng)上的應用做了探討與研究。建立了以模板零件為數(shù)據(jù)驅動源的二次開發(fā)方式，實現(xiàn)了閥門零部件設計結果及任意修改的尺寸參數(shù)均可驅動模板零件作相應的更新，生成用戶所需的零件。實踐證明。本文采用的此方法是一種較為理想的參數(shù)驅動方法。其開放性強。運行速度快，便于管理與維護、尤其適用于系列化、品種多樣化的閥門行業(yè)。 關鍵詞：球閥 ；參數(shù)化；可視化；數(shù)據(jù)庫；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技術發(fā)展概述 2 1.3研究球閥設計系統(tǒng)的意義 4 1.3.1基于solidworks的球閥CAD技術現(xiàn)狀 4 1.3.2課題意義 4 1.4本文研究的主要內容和方法 5 1.4.1 設計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準零件庫 5 2 球閥設計系統(tǒng)的開發(fā)平臺與工具 6 2.1系統(tǒng)開發(fā)語言Visual Basic 6 2.1.1 VB 6.0語言特點 6 2.1.2 VB 6.0 面向對象開發(fā)技術 6 2.2 SQL關系型數(shù)據(jù)庫體系結構及基本數(shù)據(jù)模型 7 2.3VB 6.0訪問SQL Server數(shù)據(jù)庫的技術與方法 9 2.3.1Visual Basic數(shù)據(jù)訪問技術 9 2.3.2DAO數(shù)據(jù)訪問技術 10 2.3.4ADO ActiveX數(shù)據(jù)對象 10 2.3.5DBC數(shù)據(jù)庫訪問技術 11 2.4 VB 6.0訪問SQL Server數(shù)據(jù)庫技術在本課題中的應用 12 2.5 本章小結 13 3 參數(shù)化理論與實現(xiàn)方法 14 3.1 三維CAD及三位開發(fā)平臺選擇 14 3.2 參數(shù)化理論及其在本課題中的應用 14 3.2.1 參數(shù)化設計與參數(shù)化繪圖 15 3.2.2參數(shù)化設計與繪圖的實現(xiàn) 16 3.3 Solidworks二次開發(fā)技術 17 3.3.1 Solidworks二次開發(fā)的關鍵技術 17 3.3.2 Solidworks二次開發(fā)在本課題應用中的實現(xiàn)方法 18 3.3.3本系統(tǒng)建模實例 19 3.4本章小結 20 III 4 球閥設計與計算 22 4.1 球閥的設計 22 4.2 球閥的計算 23 4.3 閥桿強度計算 25 4.3.1 浮動球閥桿的強度計算 25 4.3.2 固定球閥閥桿強度計算 27 4.3.3 閥桿連接件（平鍵或花鍵）的強度計算 29 4.4本章小結 31 5 閥門CAD系統(tǒng)的構成 32 5.1系統(tǒng)構成 32 5.1.1系統(tǒng)主界面 32 5.1.2 系統(tǒng)功能界面 33 5.2功能簡介 35 5.2.1設計校核 35 5.2.2零件繪圖 35 6 結論 43 參考文獻 44 致謝 45 IV 1 緒論 1.1 論文背景 計算機輔助設計（Computer Aided Design,簡稱CAD）是計算機科學與工程設計學科相結合形成的新興技術，是計算機在工程中最有影響力的應用技術之一，也是先進制造技術的重要組成部分。它的迅速發(fā)展和廣泛應用，給古老的工程設計制造業(yè)帶來了蓬勃生機，使傳統(tǒng)的產品設計方法與生產組織模式發(fā)生了深刻的變革，計算機技術的發(fā)展所帶來的一系列變革是任何一項技術無法比擬的。現(xiàn)代信息技術是建立在計算機技術的飛速發(fā)展之上的，計算機硬件技術不斷成熟，為CAD技術的發(fā)展提供了可能。近年來，以微機平臺、Windows操作系統(tǒng)以及Internet網(wǎng)絡技術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CAD的應用發(fā)展，CAD理論研究與軟件開發(fā)成果日新月異[1]。 CAD技術為企業(yè)縮短產品設計周期、增強市場應變能力、參與國際市場競爭提供了強有力的技術手段，已經(jīng)產生、必將繼續(xù)產生巨大的社會經(jīng)濟效益。在日益激烈的、全球性的市場競爭中，競爭的焦點是如何利用不斷涌現(xiàn)的新技術，在最短的時間內開發(fā)出高質量低成本、高附加值的新產品，以最快的速度響應市場的需求。成功的設計是開發(fā)出能競爭取勝的產品的前提，隨著產品更新?lián)Q代速度的加快，使得設計者已經(jīng)不能僅僅依賴經(jīng)驗來設計了，而需要獲取更多的關于新設計所需要的新知識。 制造科學與工程學科是一門古老的傳統(tǒng)學科，隨著計算機技術不斷滲透和融合于工程設計、制造、檢測、管理等方面，制造學科正在發(fā)生革命性的變化，涌現(xiàn)出許多以計算機技術為理論的新理論、新技術和新方法，形成了一系列計算機應用技術和自動化信息系統(tǒng)。 今天的信息是多元化的，通過不同的媒介傳遞，接受，存儲和處理。信息技術（Information Technology ,IT)就是一門處理資料，信息的新型學科。CAD也就是信息技術在工程與制造業(yè)中的應用[2]。 閥門是石油，化工，電站，冶金，核電，航空，國防，城建等國民經(jīng)濟各部門不可缺少的流體控制設備，是一種涉及門類多，品種繁雜，量大面廣的產品。其技術水平的高低，品種規(guī)格是否齊全，直接，間接的影響到國民經(jīng)濟建設各部 15 門的發(fā)展。 當前，隨著技術的進步，用戶對新產品的需求不斷提高，傳統(tǒng)的設計方法已越來越不能適應，為此有必要將計算機輔助設計這一高新技術引入閥門行業(yè)，以提高產品設計，工藝設計的能力，縮短產品設計，制造的周期，適應市場瞬息多變的要求。 1.2 CAD技術發(fā)展概述 1.2.1CAD技術 CAD是工程技術人員與計算機相結合、各盡所長、應用多學科的技術方法綜合的進行問題求解的先進信息處理技術。它把人類的決策判斷、創(chuàng)造能力與計算機的高速運算、信息存儲處理等功能有機的結合起來，從而達到縮短工程產品設計周期，提高設計質量的目的。 CAD系統(tǒng)是以計算機硬件為基礎，系統(tǒng)軟件和支撐軟件為主題，應用軟件為核心組成的面向工程設計問題的信息處理系統(tǒng)。面對高速發(fā)展的計算機技術，CAD系統(tǒng)在理論方法、體系結構與實施技術上均在不斷更新和發(fā)展。 CAD系統(tǒng)可以用圖1.1所示的分層體系結構描述，總體上是由硬件和軟件鎖組成。 圖1.1 CAD系統(tǒng)分層體系結構 計算機輔助產品設計過程是指從接受產品功能定義開始到設計完成產品的結構形狀功能、精度燈光技術要求，并且最終以零件圖、裝配圖的形式作為可見媒體表達出來的過程。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造型技術主要是參數(shù)化造型和變量化造型技術。這兩種造型技術的主要特點分別表現(xiàn)為： 參數(shù)化設造型是由編程者預先設置一些幾何圖形約束，然后供設計者在造型時使用。與一個幾何圖形相關聯(lián)的所有尺寸參數(shù)可以用來產生過其他幾何圖形。其主要技術特點是：基于特征；全尺寸約束；尺寸驅動設計修改、全數(shù)據(jù)相關。工程關系如質量關、載荷、力、可靠性等關鍵性設計參數(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系，它需要另外的處理[3]。 變量化技術是在參數(shù)化設計的基礎上又做了進一步的改進后提出的設計思想。變量化造型技術的特點是保留了參數(shù)化造型技術基于特征、全數(shù)據(jù)相關、尺寸驅動設計修改的優(yōu)點，但在約束定義放個面做了根本性的改變。變量化技術是將參數(shù)化技術鎖定義的尺寸“參數(shù)”進一步區(qū)分為形狀約束和尺寸約束，而不是像參數(shù)化技術那樣只用尺寸來約束全部幾何圖形。 這兩種造型技術的共同點在于都屬于基于約束的實體改造型系統(tǒng)，都強調基于特征的設計、全數(shù)據(jù)相關，并可實現(xiàn)尺寸驅動設計修改，也都是提供方法與手段來解決設計時所必須考慮的幾何約束和工程關系等問題。 這兩種造型技術的基本區(qū)別在于： （1）約束處理的區(qū)別 參數(shù)化技術在設計全過程中，將形狀和尺寸聯(lián)合起來一并考慮，通過全尺寸約束來實現(xiàn)對幾何形狀的控制；變量化技術將形狀和尺寸約束分開處理。 (2)應用的區(qū)別 參數(shù)化系統(tǒng)適應于技術穩(wěn)定成熟的零配件行業(yè)；而變量化系統(tǒng)造型的過程是一個類似工程師思考設計方案的過程，滿足設計要求的幾何形狀是第一位的，尺寸細節(jié)是后來才逐漸完善的。 (3)特征管理的差異 參數(shù)化技術在整個造型過程中，將結構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)劃技術則突破了這種限制[4]。它采用了歷史樹表達方式，個特征以樹狀結構掛在零件的“根”上，每個特征除了與前面的特征保持關聯(lián)外，同時與系統(tǒng)全局坐標系建立關系。前面的一個特征更改時后面的特征會自動更改，保持全過程相關性。同時，一旦發(fā)生前一個特征被刪除后，后面特征失去定位基準時，兩特征之間的約束隨之解除，系統(tǒng)會通過聯(lián)立求解方程式在全局坐標系下給他確定位置，后面特征不會受到任何影響。 1.3研究球閥設計系統(tǒng)的意義 1.3.1基于solidworks的球閥CAD技術現(xiàn)狀 統(tǒng)計資料表明，我國工程技術人員用于產品設計的工作量大約為40%，其余時間用在查閱技術標準、手冊和一些輔助工作上。而產品設計工作只有30%屬于新產品開發(fā)，70%左右的設計都是在原有基礎上進行的，從閥門行業(yè)的情況跟看更是如此。大多數(shù)企業(yè)在目前市場經(jīng)濟的的環(huán)境下，形成多品種，小批量及輪番生產形式，因此產品設計較大工作量是補充系列設計與改型設計任務。根據(jù)這種情況跟，進行閥門系統(tǒng)的CAD設計尤為重要。 就目前閥門行業(yè)狀況看，國內開發(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，直觀的要求，因此迫切需要開發(fā)出一個功能完善，且價格適中的閥門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計開發(fā)的閥門CAD系統(tǒng)。 1.3.2課題意義 CAD技術是隨著計算機硬件的高速發(fā)展而不斷進步的。交互式CAD繪圖方式在產品開發(fā)中的應用大部分屬于相似設計或迭代設計，它所起的最大作用是改變了工程技術人員傳統(tǒng)的靠涂板和丁字尺的設計方法，但不適應高層次的新產品開發(fā)。因此，國內外一些集編程和交互式兩者優(yōu)點并可以實現(xiàn)三維實體造型和模擬仿真的參數(shù)化活著變量化設計的高檔軟件如solidworks等對CAD技術在工程類行業(yè)所起到的變革性作用不容忽視。而對于現(xiàn)代企業(yè)來說怎樣提高產品能質量、降低產品成本、縮短設計周期使設計達到智能化是至關重要的。本課題就是本著這個原則，并應用現(xiàn)代設計方法，開發(fā)的一套功能強大，價格適中的球閥CAD系統(tǒng)。 1.4本文研究的主要內容和方法 1.4.1 設計CAD系統(tǒng) 本課題是利用面向對象的編程語言VB以及SQL Server來完成球閥的參數(shù)設計計算軟件的開發(fā)；通過輸入閥門設計的基本的參數(shù)，系統(tǒng)會通過優(yōu)化分析計算，確定出符合閥門行業(yè)標準的閥門零部件的幾何參數(shù)以及生成設計計算的技術文件。 另外，系統(tǒng)的校核部分可以對已知參數(shù)的閥門零部件進行校核，以確保設計結果的正確性，同時用戶還可以對設計結果進行修改，以確保設計結果的正確性，同時用戶還可以對設計結果進行修改，已獲得個性化的閥門產品，但是必須進行校核，來確保設計的零件的正確性。如不滿足要求可以返回設計部分重新進行設計，這對于經(jīng)驗設計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，并完全實現(xiàn)了OLE自動化，因此任何支持OLE和COM的編程語言都可以對Solidworks進行二次開發(fā)。在參數(shù)化建模過程中，利用了Solidworks提供的大量API函數(shù)，實現(xiàn)了設計產品的的可視化。同時也實現(xiàn)了三位產品模型與設計參數(shù)的實時相關性，即設計參數(shù)的改變直接影響了三維實體，后續(xù)產品裝配以及二維工程圖的尺寸。 在閥門各個零部件設計完成以后，還可以進行產品的裝配，并進行裝配干涉檢查等功能。同時，還可以根據(jù)需要自動生成零件的工程圖，方便加工。 1.4.3 建立球閥所需要的標準零件庫 閥門產品有些特有的標準零部件以及通用的零部件，本課題為一球閥建立一個標準件庫，為閥門三維設計提供輔助支持功能，方便設計開發(fā)，以加速設計過程。 2 球閥設計系統(tǒng)的開發(fā)平臺與工具 2.1系統(tǒng)開發(fā)語言Visual Basic 2.1.1 VB 6.0語言特點 Visual Basic最早是由Microsoft公司在1991年推出的一種高級編程語言。Visual Basic是從Basic進化而來的，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的可視化程序設計語言，在Visual Basic中既繼承了Basic所具有的程序設計語言易用的特點，同時它又是很獨特的語言，提供了強大的注入圖形用戶界面，事件處理，訪問Win32API，面向對象，錯誤處理，結構化編程等特性。并蠶蛹面向對象，事件驅動的編程機制，用一種巧妙的方法把Windows的編程復雜性封裝起來，提供了一種所見即所得打的可視界面設計方法。 2.1.2 VB 6.0 面向對象開發(fā)技術 Visual Basic 6.0 有許多智齒面向對象設計和實現(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觀景的面向對象功能。類模塊含有類的定義，可以用變量和Property過程定義類屬性，用類模塊中國的Sub和Function過程實現(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個提供了公共接口。利用Property過程可以設置并獲得一個對象屬性的值，或設置對象的引用，也可以定義類的只讀屬性。 (3) 定義多動態(tài)性的方法 方法是提供對象行為實現(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提供了當前項目中的所有類和每個類的屬性，方法，事件和常量的列表?？梢允褂肙bject Browser列出包含在其他庫中的類，例如VB本身，列出包含在ActiveX組件中的類。 (5) 窗體用作對象 提供該類的許多功能也在窗體中可以得到?？梢韵蛟诖绑w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)建窗體對象，或當加載窗體時VB將為用戶創(chuàng)建窗體對象。 （6）使用多組對象 很多時候一個類必須引用一組對象而不是單一對象。我們在編程時并不是向應用程序說明集合的細節(jié)，而認識時常將集合封裝在一個類中，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將因子劃分為多個邏輯功能集。每個功能集可以定位為獨立接口，通過利用相關接口簡單的訪問對象就可以使用一個具體的功能集，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，確保了使用類的對象的已有應用程序不受更改的影響。 (8)開發(fā)以Web為基礎的應用程序 為了開發(fā)簡單的以Web為基礎的應用程序，可以了解如何使用HTML，JavaJavaScript等?；钪?，可以簡單的使用VB創(chuàng)建ActiveX文檔并將他顯示為Web頁面。 2.2 SQL關系型數(shù)據(jù)庫體系結構及基本數(shù)據(jù)模型 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結構是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的一個總框架，為了提高數(shù)據(jù)庫的邏輯獨立性和物理獨立性，制訂了標準化的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結構，包括數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的總體結構，標準化數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特征，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的接口和各部分男男女女男男女女所提供的功能。 此標準化的系統(tǒng)結構將數(shù)據(jù)結構分為三級：面向用戶或應用程序員的用戶級；面向建立和維護數(shù)據(jù)庫人員的概念機；面向系統(tǒng)管理員的物理級。此三級結構 也稱為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)機構的三級模式——外模式，概念模式和內模式，如圖2.1所示。 圖2.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結構圖 在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫設計的核心問題就是設計一個好的數(shù)據(jù)模型，數(shù)據(jù)模型的好壞直接影響數(shù)據(jù)庫的性能；數(shù)據(jù)模型的設計方法決定數(shù)據(jù)庫的設計方法。當前最流星的方法是關系方法。 2.2.1 SQL Server 2000 數(shù)據(jù)庫概述 SQL Server 2000 是個客戶/服務器計算模型，即中央服務器用來存放數(shù)據(jù)庫，該服務器可以被多臺客戶機訪問，數(shù)據(jù)庫應用的處理過程分布在客戶機和服務器上?？蛻?服務器計算模型分為兩層的客戶/服務器結構和多層的客戶。 在兩層高的客戶中，客戶機通過網(wǎng)絡與運行SQL Server 2000 實例的服務器相連，客戶機用來完成數(shù)據(jù)表示和大部分業(yè)務邏輯的實現(xiàn)，服務器完成數(shù)據(jù)的存儲，這種客戶機被稱為“胖客戶機” SQL Server 2000采用的是交互式SQl查詢語言。查詢語言是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的重要組成部分。許多關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)擁有作為高級查詢語言的結構化查詢語言。交互式SQL是SQL Server的查詢語言。他與ANSI92 SQL標準兼容，并對其進行了擴展。如果希望開發(fā)的程序有更好的可移植性，那么應盡量使用標準的ANSI SQL，否則就應考慮使用T-SQL，因為T-SQL可以帶來更好的性能。 2.3VB 6.0訪問SQL Server數(shù)據(jù)庫的技術與方法 2.3.1Visual Basic數(shù)據(jù)訪問技術 Visual Basic使用的數(shù)據(jù)訪問技術如圖2.2所示。 圖2.2Visual Basic使用的數(shù)據(jù)訪問技術示意圖 由圖2.2可知，VB訪問數(shù)據(jù)庫技術分為以下幾個部分 A.Microsoft可視化數(shù)據(jù)工具。使用VB 6.0可以創(chuàng)建將每個步驟封裝在數(shù)據(jù)庫訪問系統(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，存儲過程和數(shù)據(jù)庫結構描述的功能； B.中間層部件和Microsoft Transaction Server。在生成自己的ActiveX DLL和EXE時，還可以在應用程序中使用VB創(chuàng)建中間層部件。VB現(xiàn)在的增強功能允許自定義應用程序，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方便，他仍然支持遠程數(shù)據(jù)對象和數(shù)據(jù)訪問對象 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，它是一種圖形設計器，允許快速創(chuàng)建ADO Connection和Command來訪問數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)環(huán)境設計器為工程中的數(shù)據(jù)反問對象提供了動態(tài)可編程界面。此外，數(shù)據(jù)環(huán)境還提供了高級額數(shù)據(jù)定型服務，即創(chuàng)建相關數(shù)據(jù)的層次結構，合計以及自動分組等功能，這些都是不需要代碼的。 2.3.2DAO數(shù)據(jù)訪問技術 DAO是VB最先采用的面向對象的數(shù)據(jù)庫訪問接口。它正是通過一系列的DAO對相來訪問Microsoft Jet數(shù)據(jù)庫引擎，使得用戶能方便快速的創(chuàng)建新的數(shù)據(jù)庫、表、查詢、索引和關系，并對數(shù)據(jù)庫進行修改和數(shù)據(jù)的編輯等。Microsoft Jet引擎是VB與數(shù)據(jù)庫連接額中間層，它為VB提供了進行數(shù)據(jù)庫訪問的基本方法。在VB中可以直接使用DAO，也可以使用VB內部提供的Data控件。Data控件其實就是可視化的DAO，通過Data空間和相關的數(shù)據(jù)綁定控件，包括數(shù)據(jù)綁定額ActiveX控件，可完成對數(shù)據(jù)庫的操作。 2.3.3RDO遠程數(shù)據(jù)對象 RDO遠程數(shù)據(jù)對象是一個到ODBC的面向對象的數(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)庫方面收到限制，而且它只能通過現(xiàn)存的ODBC驅動程序來訪問關系數(shù)據(jù)庫。但是RDO已經(jīng)被證明是許多數(shù)據(jù)庫開發(fā)者經(jīng)常選用的最佳接口。RDO宿舍位于ODBC API之上的一個對象模型薄層，它依賴ODBC AIP、選定的ODBC驅動程序以及后端的數(shù)據(jù)庫引擎來實現(xiàn)大部分功能，因此短小、快速、強健。RDO控件實現(xiàn)對數(shù)據(jù)源的訪問。使用RDO控件提供了對標準數(shù)據(jù)庫格式的無縫訪問，用戶不必編寫任何代碼就可以創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫識別的應用程序，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驅動程序管理器，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結構如圖2.3所示 圖2.3ADO結構 通過OLE DB可以實現(xiàn)對任何數(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或關系數(shù)據(jù)庫，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方法。OLE DB技術的優(yōu)勢在于：一是執(zhí)行效率高，二是可訪問多種類型的數(shù)據(jù)庫。由于在OLE DB中提供了很多COM接口，結構非常復雜，因此在應用程序中直接使用OLE DB不太容易，然而ADO提供了一個訪問OLE DB的方法。ADO封裝并實現(xiàn)了OLE DB的所有功能，ADO放高溫數(shù)據(jù)庫是通過訪問OLE DB數(shù)據(jù)進行的，是以中國高層訪問技術，ADO可以訪問任何類型的數(shù)據(jù)源，包括關系型、非關系型、結構的、非結構的數(shù)據(jù)源。由于ADO是基于COM的訪問技術，因此，使用ADO的應該用程序對磁盤和存儲容量的要求更小。還猶豫ADO包含一個比DAO和RDO更簡單的對象模型，使用起來更容易，產生的代碼更簡潔，訪問速度更快。另外采用該ADO所基于的OLE DB技術，可以對電子郵件、文本文件、數(shù)據(jù)表格等各類數(shù)據(jù)通過統(tǒng)一的API接口進行存取，正因為ADO具有上述技術優(yōu)勢，成了日前被廣泛推薦的數(shù)據(jù)庫訪問技術。本課題也采用了這種技術。 2.3.5DBC數(shù)據(jù)庫訪問技術 ODBC是Microsoft公司開放服務結構中有關數(shù)據(jù)庫的一個組成部分，它制訂了一套標準，并提供了一組對數(shù)據(jù)庫訪問的標準API。使得應用程序只要根據(jù)這些標準就能夠自由的使用API函數(shù)。API利用SQL來完成其大部分操作。ODBC本身也提供了對標準SQL語言的支持，用戶可以在ODBC中直接使用過SQL語句。 各部件之間的關系如圖2.4所示。 圖2.4ODBC各部件關系圖 應用程序要訪問一個數(shù)據(jù)庫，首先必須用Windows控制面板的ODBC管理注冊一個數(shù)據(jù)源，管理器根據(jù)數(shù)據(jù)源提供的ODBC驅動程序、數(shù)據(jù)庫位置、數(shù)據(jù)庫類型等信息，建立起ODBC與具體數(shù)據(jù)庫的聯(lián)系。這樣只要應用程序將數(shù)據(jù)源名提供給ODBC，救恩那個建立起與制定數(shù)據(jù)庫的連接。 2.4 VB 6.0訪問SQL Server數(shù)據(jù)庫技術在本課題中的應用 在本文中工程計算部分所有的性能參數(shù)以及計算結果都存儲在關系型數(shù)據(jù)庫中。本系統(tǒng)的繪圖部分也需要這個數(shù)據(jù)庫的支持，進行數(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)庫技術的使用在本課題尤為重要。而VB 6.0具有強大的數(shù)據(jù)庫訪問功能，并且是面向對象的可視化編程語言，對于本課題的實現(xiàn)提供了較大的優(yōu)勢。 由于本課題使用了大型關系型數(shù)據(jù)庫SQL Server 2000，在進行數(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)庫系統(tǒng)，本系統(tǒng)稱為“閥門數(shù)據(jù)庫”。 在本課題中，首先對ODBC數(shù)據(jù)源進行配置，使得應用程序能夠鏈接到SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫系統(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驅動程序，然后進行創(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”，在向導的引導下完成ODBC數(shù)據(jù)源的配置，最后測試數(shù)據(jù)源是否成功配置。 接下來就可以利用應用程序對數(shù)據(jù)庫進行訪問，編出強大功能的應用程序了。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”,”song”.”197711143027” ADO編程模型使用Connection對象使連接概念得以具體化。這樣就可以從應用程序訪問數(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’ 此為定義記錄集對象。記錄集是在進行匯總檢查和修改數(shù)據(jù)最主要的方法。記錄集對象的功能是包含某個查詢返回的記錄，以及那些記錄中的游標，并且將表中按信息行返回數(shù)據(jù)的查詢存儲在本地。 至此，應用程序已經(jīng)成功的連接了數(shù)據(jù)庫，并將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)存儲在了本地，接下來就可以對其進行操作了。 2.5 本章小結 本課題是使用面向對象的可視化編程工具VB 6.0和大型關系型數(shù)據(jù)庫為閥門設計的支撐工具。尤其是大型數(shù)據(jù)庫SQL Server 2000，它支持聯(lián)合數(shù)據(jù)庫服務器，數(shù)據(jù)庫中的表可以橫切，并將橫切后的各部分保存在聯(lián)合中的不同服務器中。這個特性很適應數(shù)據(jù)量很大的應用，比如大型Web站點和大型企業(yè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。而CAD發(fā)展的趨勢是實現(xiàn)遠程的協(xié)同設計和網(wǎng)絡化制造，那么采用SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫，對于完善本系統(tǒng)提供了強大額技術支持，并具有現(xiàn)實的后續(xù)意義。 本章通過對閥門系統(tǒng)開發(fā)平臺與工具進行全面的技術分析，確定了閥門智能設計系統(tǒng)實現(xiàn)的理論結構體系和系統(tǒng)開發(fā)的關鍵技術與實現(xiàn)方法。并對各種現(xiàn)行的各種先進的開發(fā)工具的優(yōu)缺點進行了比較，依據(jù)閥門設計的特點，最終確定出了系統(tǒng)的開發(fā)工具和實施方案。而利用VB 6.0通過ODBC數(shù)據(jù)源配置訪問數(shù)據(jù)庫的關鍵技術應用在了本課題中，并證明是行之有效、功能強大的方法。為本課題向網(wǎng)絡化設計與制造的進一步研究上做了極為有力的鋪墊。 3 參數(shù)化理論與實現(xiàn)方法 3.1 三維CAD及三位開發(fā)平臺選擇 三維CAD技術作為數(shù)字化設計的主體成為工業(yè)領域普遍應用的關鍵技術，是現(xiàn)代產品開發(fā)的核心手段和主導環(huán)節(jié)，對提高企業(yè)的產品開發(fā)能力，增強產品的市場競爭力具有巨大的作用。 特征造型是CAD建模方法一個重要里程碑。過去CAD建模技術都是著眼于完善產品的幾何描述能力，而特征造型則是著眼于更好表達產品完整的功能和生產管理信息，為建立產品的集成信息建模服務。特征造型包括產品的特征幾何形狀特征、拓撲關系、典型功能、繪圖表達方法、制造技術和公差要求等內容。特征造型技術使得產品設計在更高層次上進行，設計師的操作對象不再是原始的線條和體素，而是產品功能要素。特征的引用直接體現(xiàn)了設計意圖，使得產品模型更易于為人理解和組織生產，為開發(fā)新一代的基于統(tǒng)一產品信息模型的CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)創(chuàng)造了條件。 建模技術上三維CAD的核心技術，三維CAD的建模技術經(jīng)歷了三維線框造型、曲面造型、實體造型和特征造型四個階段，如今基于特征的參數(shù)化和變量化設計是CAD技術的新發(fā)展。 參數(shù)化設計（也叫尺寸驅動）是CAD技術在實際應用中提出的課題，它不僅可使CAD系統(tǒng)具有交互式繪圖功能，還具有自動繪圖功能。目前它是在CAD技術應用領域的一個重要的研究方向。參數(shù)化設計一般用于設計對象拓撲結構比較定型，可以用一組參數(shù)來約束尺寸關系，并且參數(shù)的求解比較簡單，設計結果的尺寸修改受參數(shù)驅動。生產中最常用的系列標準件就是這一類；變量化設計是指設計對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品的尺寸和形狀。約束方程可以使用某種幾何關系，也可以使用公式表示的計算條件，設計結果的尺寸修改受到約束方程驅動。 目前，國內市場上流行的三維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以及國內自主版權的高華CAD和開目CAD等，根據(jù)用戶的實際情況對這些三維CAD軟件比較以后，選用Solidworks作為智能閥門設計系統(tǒng)的三維支撐軟件平臺。 3.2 參數(shù)化理論及其在本課題中的應用 56 3.2.1 參數(shù)化設計與參數(shù)化繪圖 參數(shù)化設計是指參數(shù)化模型的尺寸用對應的關系表示，而不需要確定的數(shù)值，通過調整參數(shù)將自動改變所有與他相關的尺寸及位置，自動實現(xiàn)產品的精確造型。參數(shù)化的本質是加約束和約束滿足。參數(shù)化設計的過程可以認為是改變模型參數(shù)值后，對約束進行求解的過程。用戶無需進行干預，而由CAD系統(tǒng)對整個圖形的約束集進行分析和求解。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)都同時滿足，并求解，才能獲得準確的幾何形狀。 參數(shù)化設計一般用于設計對象的結構形狀比較定型，可以用一組參數(shù)來約定尺寸關系，參數(shù)的求解比較簡單，參數(shù)與設計對象的控制尺寸有顯式對應關系，設計結果的修改受尺寸驅動。生產中最常見的系列化標準件就是屬于這一類型。利用參數(shù)化設計手段開發(fā)的專用產品設計系統(tǒng)，可使設計人員從大量繁重而瑣碎的繪圖工作中解脫出來，可以大大提高設計速度，并減少信息的存儲量。 參數(shù)化設計有一種驅動機制稱為參數(shù)驅動，參數(shù)驅動機制是基于對圖形數(shù)據(jù)的操作。通過參數(shù)驅動機制，可以對圖形的幾何數(shù)據(jù)進行參數(shù)化修改，但是，在修改的同時，還要滿足圖形的約束條件，需要約束間關聯(lián)性的驅動手段來約束聯(lián)動，約束聯(lián)動是通過約束間的關系實現(xiàn)的驅動方法。 參數(shù)驅動是基于對圖形數(shù)據(jù)的操作，因此繪制一張圖的過程就是在建立一個參數(shù)模型。繪圖系統(tǒng)將圖形映射到數(shù)型數(shù)據(jù)庫中，設置出圖形實體的數(shù)據(jù)結構，參數(shù)驅動時將這些結構中填寫出不同的內容，以生成所需要的圖形。 參數(shù)驅動可以被看作是驅動樹操作數(shù)據(jù)庫內容，不同的驅動樹決定了參數(shù)驅動的不同操作。由于驅動樹是根據(jù)參數(shù)模型的圖形特征和相關參數(shù)構成的，所以繪制參數(shù)模型時，有意識的利用圖形特征，并根據(jù)實際需要標注相關參數(shù)，就能在參數(shù)驅動時，把握對數(shù)據(jù)庫的操作，以控制圖形的變化。繪圖者不僅可以定義圖形結構，還能控制參數(shù)化過程，就像用計算機語言編程一樣，定義數(shù)據(jù)、控制程序流程。這種建立圖形模型、定義圖形結構、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)驅動機制、約束聯(lián)動和驅動樹基礎上的。利用參數(shù)驅動機制對圖形數(shù)據(jù)進行操作，由約束聯(lián)動和驅動樹控制驅動機制的運行。這與以往的參數(shù)化方法不同，它不把圖形轉化成其他表達形式，如方程、符號等；也不問繪圖過程，而是著重理解圖形本身，把圖形看作是一個模型，一個參數(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。它關心的是圖形，也就是圖形數(shù)據(jù)庫的內容，運行方便、快捷，實現(xiàn)起來也比較容易。 參數(shù)化繪圖是相對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，它只能是對手工繪圖的簡單代替。而參數(shù)化繪圖是將圖形尺寸與一定的設計條件或約束條件相關聯(lián)，即把圖形的尺寸看成是“設計條件”的函數(shù)。當設計條件發(fā)生改變時，圖形尺寸也會隨之得到相應的更新。參數(shù)化設計的兩種不同表現(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果，任何交互式的尺寸都會立即導致整個模型的變化。 (2)參數(shù)化繪圖指由應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用程序來實現(xiàn)的。應用程序負責與用戶進行交互，用戶想修改某一尺寸時，應用程序來更新這一尺寸和相關尺寸。 參數(shù)化繪圖的基本實現(xiàn)方法有尺寸驅動法和程序驅動法。 (1)尺寸驅動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，但程序設計難度大。 (2)程序驅動法是指在CAD軟件額基礎之上使二次開發(fā)的程序具有參數(shù)化繪圖功能。它是通過人機交互或其他形式相應地用程序傳遞參數(shù)，采用程序驅動方式，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行修改，程序按照新尺寸更新圖形。這種方法適合于標準化、系列化、小批量的產品設計。 3.2.2參數(shù)化設計與繪圖的實現(xiàn) 根據(jù)上節(jié)所述兩種參數(shù)化技術的優(yōu)缺點，在本課題中針對閥門設計的特點以及對閥門CAD系統(tǒng)的要求，采用程序驅動法的參數(shù)化繪圖方法，以面向對象的編程語言Visual Basic 6.0作為開發(fā)工具，以Solidworks 2003為圖形系統(tǒng)平臺，實現(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)過設計校核后存儲在數(shù)據(jù)庫中的尺寸，并對模版圖形尺寸進行修改。這種方法建立在三維實體模型開放性好、易于系統(tǒng)維護。其具體工作步驟如下： (1)分析閥門零部件結構特征，建立模版圖形。 首先針對要建立的閥門零部件實體，分析其結構特征。根據(jù)Solidworks 2003創(chuàng)建實體的特點，確定先建立哪個特征，后建立哪個特征，每個特征怎么利用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、掃描等）根據(jù)分析結果創(chuàng)建三維實體模版。 在繪圖的過程中，不需要嚴格確定圖形的幾何參數(shù)，只需設計者畫出圖形的大致結構形狀即可。 (2)然后在實體模版建立的基礎上，對模版零件進行參數(shù)尺寸標注。 主要是對驅動各個特征的尺寸進行標注。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。標注尺寸的大小是模版零件的實際尺寸，Solidworks會自動對標注的尺寸進行標識，并按標注順序給尺寸起名（如：D1，D2等）。同時還需要圖形添加定位約束以保證圖形之間的位置關系（如同心、重合、等距等）。 (3)最后建立用戶界面、讀取設計參數(shù)、驅動三維造型。 利用VB 6.0這個面向對象的編程語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動參數(shù)，或者可以利用VB 6.0連接數(shù)據(jù)庫的功能從數(shù)據(jù)庫中讀取驅動參數(shù)，利用上述步驟驅動模版零件參數(shù)繪制更新符合用戶的三維模型。 3.3 Solidworks二次開發(fā)技術 3.3.1 Solidworks二次開發(fā)的關鍵技術 Solidworks作為三維CAD設計軟件，為用戶提供了強大的二次開發(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用軟件。作為一個OLE服務器，Solidworks提供了大量的OLE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OLE對象及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)諸如生成直線、構造實體、檢測曲面參數(shù)等幾乎所有的Solidworks軟件的功能。 Solidworks API提供了大量的OLE對象用于用戶的二次開發(fā)，這些OLE對象涵蓋了全部的Solidworks的數(shù)據(jù)模型和基本操作。他們之間的關系簡圖如圖3.1所示。 圖3.1 OLE對象關系簡圖 在開發(fā)中常用的OLE對象有Solidworks頂層對象窗體對象、模型文檔對象、零件文檔對象、裝配體文檔對象、工程圖文檔對象、草圖對象和尺寸對象等。圖3.2所示的是Solidworks API對象的一個梗概。 圖3.2 Solidworks API對象梗概 3.3.2 Solidworks二次開發(fā)在本課題應用中的實現(xiàn)方法 在Solidworks中的用戶化二次開發(fā)中，可以通過COM對象或者OLE Automation來訪問Solidworks服務器中的OLE對象。用戶化開發(fā)的應用程序可以是對立的EXE可執(zhí)行文件活著Solidworks進程內的動態(tài)鏈接庫DLL文件。可執(zhí)行文件可以通過OLE Automation使用Visual Basic、VBA和C++等開發(fā)語言進行開發(fā)，使用OLE Automation方法以Variant類型作為輸入和返回參數(shù)；動態(tài)鏈接庫DLL通過COM對象使用VC++開發(fā)，使用COM對象方法以HERSULT類型值作為返回值。用戶開發(fā)的動態(tài)連接庫DLL和Solidworks在同一進程控件中運行，能直接訪問Solidworks底層的對象和數(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，首先要建立與Solidworks的COM服務器的連接，創(chuàng)建Solidworks的應用對象，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，實現(xiàn)了設計零件的三維造型顯示，并且實現(xiàn)了根據(jù)閥門零部件的設計參數(shù)進行對三維實體造型的實時參數(shù)驅動。又Solidworks具有的全數(shù)據(jù)相關技術特性，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服務器 (2)然后提取存儲在數(shù)據(jù)庫中的閥門零件部件的設計參數(shù)。并以此參數(shù)驅動三維實體模型[6]。 3.3.3本系統(tǒng)建模實例 經(jīng)過上述參數(shù)化設計和特征建模后，本系統(tǒng)就實現(xiàn)了設計校核模塊所設計的產品參數(shù)化為產品模型的過程。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 本章分析了參數(shù)化建模以及特征建模技術的特點，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的實現(xiàn)方法，并對其進行二次開發(fā)的關鍵技術做了詳細的闡述。在此基礎上，根據(jù)閥門CAD系統(tǒng)的特點及對閥門CAD系統(tǒng)的要求，開發(fā)了球閥主要零件和標準件的設計建模程序，實現(xiàn)了閥門零部件的三維參數(shù)化設計、建模和裝配，通過三維模型也可以自動生成零部件的二維工程圖，實現(xiàn)了閥門設計過程的自動化和可視化。 4 球閥設計與計算