工艺尺寸链搜索软件的研究和开发 毕业论文.docx

工艺尺寸链搜索软件的研究和开发 摘要：随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，计算机将在产品设计、工艺过程设计及生产管理中起到决定性作用，应用计算机技术实现工艺准备的自动化已成为推动机械制造业发展的重要手段。本文针对机械加工工艺过程设计中的图表跟踪法，运用vc6.0方便、易用的数据库功能，完整的编程语言以及丰富的工具成功地实现了利用计算机图表辅助跟踪、绘图，利用图表跟踪法实时再现求解的全过程。在导入零件示意图，输入零件的各工序信息和设计信息后，实现自动搜索尺寸链的功能，其图友合一的特点，令人一目了然。此外，模块化的程序设计为软件的后续研究和升级留下了接口。本软件系统采用全汉字屏幕，以直观、友好、方便的界面为用户提供了一个良好的运行环境，实现了友好的人机交互性。憋个系统能使工艺设计人员缩短零件的设计周期，提高其工作效率。对于方兴未艾的网络教学，通过它可使人很快掌握图表追踪法的原理、应用等。该软件还能与capp系统相连接，运用于实际生产，具有一定的实用价值。总之，工艺尺寸链搜索软件系统整体没计具有良好的通用性、实用性、扩展性和容错性。关键词：vc+6.0 图表跟踪法 数据库 工艺尺寸链 指导老师签名：the process dimension chain search system research and developmentstudent name: huangxu class: 08032319 supervisor: ye haichaoabstract: with the rapid development and extensive application of computer technique will play a crucial role in product design，process planning and production managementthis article in view of the mechanical processing process design of the chart tracking method, use convenient, easy vc6.0 database function, complete programming language and plenty of tools succeeded in the use of computer chart auxiliary tracking, drawing, using chart tracking method to solve the whole process of the real-time reproduce. in the import parts schemes, input parts of each working procedure, information and design information, the realization of automatic search dimensional chain function, the figure of the combination of a characteristic, is clear. in addition, the modular design program for software of subsequent research and upgrade left interface.this software system adopts full screen chinese characters, to direct, friendly, and convenient for the user interface provides a good operation environment and realizing the friendly human-machine interaction. suppress a system can make the process design personnel shorten the design period of the parts, improve the work efficiency. for the rise the network teaching, by which it can make people very quickly to grasp the chart tracking method the principle, application, etc. the software also can be connected with capp system, used in the actual production, has certain practical value. in short, technology dimension chain software system didnt plan the whole search features of good generality, practical, scalability, and fault tolerance.key words：visual c+ tracing schematics database system processdimension chain.signature of supervisor:目录工艺尺寸链搜索软件的研究和开发1第1章 引言51.1 课题研究目的和意义51.2 国内外研究发展历史51.3 国内外研究现状71.4 论文研究内容8第2章 系统设计的理论基础102.1尺寸链简介102.2尺寸链的分类112.3尺寸链的建立122.4 图表跟踪法122.5 软件介绍14第3章 工艺尺寸链搜索系统的结构设计193.1 系统设计思想193.2 系统设计环境213.3 程序过程分析25第4章 程序界面和运行过程314.1 系统主界面314.2 零件图的导入324.3加工面设置334.4 设计尺寸输入334.5工艺信息的输入344.6工艺信息的显示364.7尺寸链的显示界面36结论37参考文献38致谢40第1章 引言1.1 课题研究目的和意义随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，计算机将在产品设计、工艺过程设计及生产管理中起到决定性作用，应用计算机技术实现工艺准备的自动化已成为推动机械制造业发展的重要手段。工序尺寸、工序余量及其公差的确定是工艺规 程设计（capp）中的重要内容。在一般的机械零件图、装配图的绘制过程中，却常常需要查询公差代号所对应的上下偏差，由此便引出尺寸公差偏差的自动查询和标注的问题。在国家标准规定的标注方式中，有需要标出公差代号、上下偏差和配合公差的，还有需要公差代号和上下偏差一起标注的等等尺寸链的设计和计算是现代工业技术制造领域中应用十分广泛的技术。由于各尺寸之间关系的多样性,涉及到的参数变化多, 给计算工作造成一定的困难。如果能研究出简单、高效、可行的设计与计算方法, 使人们能免去不必要的繁琐和重复又易出错的手工计算, 无疑会大大提高制造业的工作效率和产品质量。完成这一使命的唯一出路, 只有用计算机辅助设计来实现。在实际生产中，常常遇到既有基准不重合的工序尺寸换算，又有工序基准的多次转换，还有工序间加工余量的计算问题，整个工艺过程有着复杂的基准关系和尺寸关系。因此在进行尺寸链计算时，不易找出组成尺寸链的环，因而也不能迅速列出尺寸链。图表跟踪法是一种整体计算的方法，运用经济的加工精度来计算工序尺寸和工序余量，并考虑到全部工序尺寸之间存在的有机整体联系。即把全部的工序尺寸和工序余量画在一张图表上，去直观的查找误差传递过程的路线和简便的计算工序尺寸和工序余量的方法。所以图表跟踪法是获得工序尺寸及其公差的有效方法。计算机辅助图表跟踪法计算各工序尺寸的公差和加工余量会使计算过程迅速且不出现差错，有效解决capp系统中的这项关键技术。1.2 国内外研究发展历史在计算机辅助公差设计研究领域，1978年，英国剑桥大学的chillyard首次提出利用计算机辅助确定零件的几何形状、尺寸和形位公差的概念，他建议用数学方程式来描述零件的几何形状，并以此进行零件的尺寸和公差设计。他开创了这一领域的新时代。同年丹麦的0bjorke在其computer-aided tolerancing一书中提出利用计算机进行尺寸链公差设计和制造，这是计算机辅助公差设计技术发展的开端。以后，逐渐出现cat技术的学术论文和初步软件，其中1983年agrequichar提出了漂移公差带理论，成为计算机公差建模的理论基础。1984年，karolin首次实现了用计算机表达和分析“公差图”，并进行工艺规程中的公差设计。1986年，法国的faingurelemt等人提出在capp中进行公差分析的一整套方法，包括零件的定位误差和刀具的磨损误差。美国的turner于1987年建立了一套具有一定实用意义的设计公差分析方法，ahmadm同年提出用专家系统方法进行iso互换性配合公差的选择。1988年rwell发表了“tolerance for function”一文，它标志着计算机辅助公差设计史上的一个转折点，掀起了计算机辅助公差设计的研究热潮，迄今己出现了大量有关公差研究的学术论文。1990年wjlee和tcwoon从“公差是一随机变量”的观点出发，把公差看作是满足一定分布规律的随机变量，并且把加工成本作为优化目标函数、装配和设计要求作为约束的公差分配问题转化为一个带有限制条件的多元约束优化问题。1992年jrhegclin提出在尺寸链的各零件的设计尺寸、公差与零件的工序尺寸、工序公差间建立计算机跟踪方程式，从而运用优化策略来确定零件的工序公差。1995年rssrinivasan提出了小波和分形技术进行形状公差设计的理论，它采用小波理论来估算分形参数，再用分形参数进行表面轮廓的重构和形状公差的分配。cxfeng和akusiak等人进一步阐述了鲁棒公差设计的方法和实施，他们从减少制造过程的公差灵敏度和最佳制造成本出发，通过正交试验法进行公差分配。美国的ashiagbor进行了产品零部件模型的公差控制和传播的研究，1998年shpark和kwleen刚采用区域细分的方法给出当在计算机中存储了零件几何模型、装配状态及公差信息后，进行可装配性验证的方法，从而实现了设计阶段的装配验证。1997年a0nassef采用不匹配率理论来进行计算机辅助形位公差求解。gwillhelm等人提出了并行工程环境中进行公差综合的观点，阐述了公差综合的框架，以及公差的一致性、充分性和有效性的检验准则。张根保教授与mporcher引对并行公差设计作了进一步的论述，把产品的设计、制造和质检三个阶段统一对待，设计出满足要求的加工公差和检验规程。姬舒平等提出一种新的公差优化数学模型；前衍龙等进行了基于模拟实验法的离散公差稳健设计方法；王先逵等采用模糊理论进行了制造技术中的模糊逻辑决策研究；赵明岩等对公差计算机辅助查找进行了研究|。还有其他学者对此类课题进行了相关的研究。1.3 国内外研究现状 使用计算机对产品的尺寸和公差进行设计的方法现越来越多地受到国内外学术界的高度关注。在许多方面都有了很大的进步，但是仍然存在许多不足。例如，在计算机辅助公差设计(cat)领域，目前公差设计软件尚未达到应用水平，某些cadcam软件系统的公差分析模块的性能有待进一步完善，可靠性也有待进一步提高。还未出现一个非常实用的公差综合分析软件。另外，大多数研究都集中在一维尺寸公差的设计方面，相对来说在形位公差和三维公差方面的研究则较少。（1）设计公差与制造公差并行设计目前公差设计的研究都集中在三个阶段：设计阶段、制造阶段、质量检测阶段。设计阶段的工程师根据产品功能要求和产品结构决定设计公差，但对制造阶段的问题就不一定考虑到很周到；制造阶段的工程师根据设计公差确定加工公差、余量和加工工艺路线、方法，没有非常全面地对产品的功能要求和设计结构加以考虑；质量检测阶段的检验师只考虑加工零件的检验问题，并与设计公差相比看是否满足设计公差要求。上述三个阶段的公差设计是典型的单向顺序过程，这种方式不符合并行工程设计原理，设计中的问题在装配后才会发现这样不确定性很大，不完全符合并行工程原理，造成设计过程多次反复，是制造成本增加，周期变长。（2）面向公差信息处理的机械装配表达方法如何在cad系统中对机械装配进行计算机表示是近年来的研究热点之一。lieberman和wesley在他们的系统autopass中，设计了一个表示装配的数据结构，在该结构中，装配中的零件作为节点存在，还包括一个齐次矩阵，用于说明装配中两个组件的相对位置和方向，由于交互式输入矩阵参数对用户来说是很困难的，因此lee和gossard匹配特征为基础，提出了一种层次装配数据结构，利用匹配特征系统可以自动产生位置方向矩阵，这种数据结构的核心是引入了虚链的概念，任何两个发生装配关系的零部件都是通过虚链进行连接的。（3）公差成本模型加工成本在机械产品的总成本中占有重要地位，影响加工成本的许多因素中零件公差起着重要的作用，目前公差成本模型主要有公差制造成本和质量损失成本。1目前国内外普遍提出的公差制造成本模型，是通过生产数据统计拟合而建立的单调递减非线性曲线。2田口提出质重损失成本，意即产品质量特征值离目标值越近，质量损失愈小，质量损失成本就愈低；否则反之。（4）公差分析和综合技术及其最优化公差设计包括公差分析与公差综合两个部分，目前的研究有以下一些方法：1产品cad中的公差分析技术：一般采用零件(组成环)公差设定为不同理论概率分布的模拟法公差分析。2产品cad中的公差综合技术：目前公差综合技术的研究有以下三种方法。公差成本优化模型：一般优化目标函数采用公差一制造成本模型，近年来也有采用公差一工序能力一制造成本模型。基于知识和专家系统的分配技术：随着人工智能技术的发展，已出现基于知识的尺寸与公差设计系统，公差设计的专家系统和基于规则的公差分配方法等。基于特征表示的三维公差设计：将人工智能技术用于三维公差设计的研究正在进行中。1.4 论文研究内容 本课题是运用图表跟踪法原理，以vc6.0为程序设计环境，开发一款尺寸链计算软件。主要实现以下功能：（1）可以导入零件的示意图；（2）通过输入加工信息，实现自动搜索尺寸链的功能；第2章 系统设计的理论基础 2.1尺寸链简介尺寸链（dimensional chain ），也称公差链(tolerance chain)是在零件加工或机器装配过程中，由互相联系的尺寸按一定顺序首尾相接排列而成的封闭尺寸组。组成尺寸链的各个尺寸称为尺寸链的环。其中，在装配或加工过程最终被间接保证精度的尺寸称为封闭环，其余尺寸称为组成环。组成环可根据其对封闭环的影响性质分为增环和减环。若其他尺寸不变，那些本身增大而封闭环也增大的尺寸称为增环，那些本身增大而封闭环减小的尺寸则称为减环。尺寸链的主要特征有两点，其一为封闭性，由有关尺寸首尾相接而形成；其二为关联性，有一个间接保证精度的尺寸，受其他直接保证精度尺寸的支配，彼此间有确定的函数关系。尺寸链按其构成空间位置可分为线性尺寸链、平面尺寸链、空间尺寸链，按其组合形式可分为串联尺寸链、并联尺寸链、混联尺寸链，按其用途可分为零件尺寸链、工艺尺寸链(又叫工序尺寸链)、装配尺寸链，按其几何特征可分为长度尺寸链和角度尺寸链等。利用尺寸链，可以分析确定机器零件的尺寸精度，保证加工精度和装配精度。图2-1 尺寸链1、封闭坏(close link) 根据尺寸链的封闭性，最终被间接保证的那个环成为封闭环，它是在装配过程或加工过程中最后形成的一环。封闭环通常代表产品的技术要求，体现装配质量指标。在加工制造中，封闭环代表间接获得的尺寸，或者是被换算的原设计要求尺寸。2、组成环(component link) 尺寸链中对封闭环有影响的环称为组成环。即尺寸链中出封闭环以外的环都是组成环。每一个组成环的变动都会引起封闭环的变动。在工艺尺寸链中，它是加工时直接保证的尺寸：在装配尺寸链中，它是参与装配的原始尺寸。因此，各组成环的误差都集中地反映到封闭环上来，即封闭环误差是组成环误差的累积与综合。(1)增环(increasing link) 在其余组成坏不变的情况下，能使封闭环的尺寸随该环变大而变大，随该环变小而变小的环称为增环；(2)减环(decreasing link) 在其余组成环不变的情况下，能使封闭环的尺寸随该环变大而变小，随该环变小而变大的环称为减环。3、传递系数(scaling factor，transformation ratio) 各组成环对封闭环影响大小的系数称为传递系数。传递系数值等于组成环在封闭环上引起的变动量对该组成环本身的变动量之比。2.2尺寸链的分类1、按尺寸链在空间分布的位置关系，可分为线性尺寸链、平面尺寸链和空间尺寸链。 （1）线性尺寸链：尺寸链中各环位于同一平面内且彼此平行。 （2）平面尺寸链：尺寸链中各环位于同一平面或彼此平行的平面内，各环之间可以不平行。 （3）空间尺寸链：尺寸链中各环不在同一平面或彼此平行的平面内。 2、按尺寸链的应用范围，可分为工艺尺寸链和装配尺寸链。 （1）工艺尺寸链：在加工过程中，工件上各相关的工艺尺寸所组成的尺寸链。 （2）装配尺寸链：在机器设计和装配过程中，各相关的零部件相互联系的尺寸所组成的尺寸链。 3、按尺寸链各环的几何特征，可分为长度尺寸链和角度尺寸链。 （1）长度尺寸链：尺寸链中各环均为长度量。 （2）角度尺寸链：尺寸链中各环均为角度量。 4、按尺寸链之间相互关系，可分为独立尺寸链和并联尺寸链。 （1）独立尺寸链：尺寸链中所有的组成环和封闭环只从属于一个尺寸链。 （2）并联尺寸链：两个或两个以上的尺寸链，通过公共环将它们联系起来并联形成的尺寸链。2.3尺寸链的建立1、确定封闭环： （1）、封闭环的工艺过程中间接保证的尺寸； （2)、封闭环的公差值最大，它等于各组成环公差之和 ；2、查明组成环。画尺寸链图； 3、分析增环、减环。2.4 图表跟踪法2.4.1图表跟踪法解尺寸链时，有时同一方向上有较多个尺寸，加工时定位基准又需多次转换，这时，工序尺寸相互联系的关系相当复杂，其工序尺寸，余量及公差的确定问题，就需要从整个工艺过程的角度，用工艺过程尺寸链作综合计算，图表跟踪法便是进行这种综合计算的有效方法。2.4.2图表跟踪法综合计算工序余量、工序尺寸及公差在确定工艺过程的工序尺寸时，我们采用“由后向前推”的方法。先按零件图的要求，确定最终工序的尺寸和公差，再按选定的余量确定前工序的尺寸，公差则按本工序加工方法的经济精度来确定。对于位置尺寸较复杂的零件，由于基准多次转换，确定中间工序的尺寸和公差就很困难。利用图表法就可以方便地求出工序尺寸及公差。现以图为例说明，该图为一衬套零件加工时轴向工序尺寸及公差的计算图表。衬套的加工工序为:工序10粗车。轴向以d面定位，粗车a及c面，保证工序尺寸1及2。工序20粗车。轴向以a面定位，粗车b及d面，保证工序尺寸3和4。 工序30精车。轴向以b面定位，精车a及c面，保证工序尺寸5和6。工序40磨。用靠火花磨削法磨削b面。试确定各工序尺寸、公差及余量。图2-1 工序尺寸链图表法计算示例1. 尺寸图表的建立 （1） 在图表左上方画出零件的轴向剖面简图。标出与工艺尺寸链计算有关的轴向设计尺寸。将有关设计尺寸改注成平均尺寸和双向对称偏差标注的形式。（2） 在简图的左下方列出各有关的工序和工序尺寸代号。对同一工序内的各工序尺寸要按加工先后顺序依次列出。图表8-5-6中所用符号及代表意义如图所示。 从工序简图各端面向下引竖线，代表在不同加工阶段中有余量区别的各表面。箭头符号所指处为加工后的已加工表面，用余量符号隔开的上方竖线为该次加工前的待加工面。若某工序尺寸是已知的设计尺寸时，在其代号上加圆圈。在图中没有标出与确定毛坯有关的粗加工余量，是因为总余量通常可查表确定，并相应确定了毛坯尺寸。在工序40中，靠磨余量是直接保证的，是尺寸链的组成环。2. 尺寸图表的搜索 用追踪方法查找工艺过程的全部尺寸链 （1)先在图表上零件简图下方的工艺过程尺寸联系图上把间接保证的尺寸或余量作为封闭环找出来，顺该封闭环两端竖线同步向上到前面的工序中去找它的组成环。（2)在向上追踪时，与两竖线之一首先相遇的箭头所代表的工序尺寸就是所找的组成环之一。具体做法就是沿封闭环的两端同步向上追踪，遇箭头就拐弯，并逆箭头方向横向追踪、遇圆点向上折，继续同步向上追踪，直到汇合为一处，追踪路径所经过的尺寸就是尺寸链的组成环。2.5 软件介绍程序以vc6.0为主体，access为数据库。2.5.1 visual c+ 6.0 vc6.0简介visual c+ 6.0，简称vc或者vc6.0，是微软推出的一款c+编译器，将“高级语言”翻译为“机器语言（低级语言）”的程序。visual c+是一个功能强大的可视化软件开发工具。自1993年microsoft公司推出visual c+1.0后，随着其新版本的不断问世，visual c+已成为专业程序员进行软件开发的首选工具。虽然微软公司推出了 visual c+.net(visual c+7.0)，但它的应用有很大的局限性，只适用于windows 2000、windows xp和windows nt4.0。所以实际中，更多的是以visual c+6.0为平台。 vc6.0的特色visual c+6.0由microsoft开发, 它不仅是一个c+ 编译器，而且是一个基于windows操作系统的可视化集成开发环境（integrated development environment，ide）。visual c+6.0由许多组件组成，包括编辑器、调试器以及程序向导appwizard、类向导class wizard等开发工具。 这些组件通过一个名为developer studio的组件集成为和谐的开发环境。microsoft的主力软件产品。visual c+是一个功能强大的可视化软件开发工具。自1993年microsoft公司推出visual c+1.0后，随着其新版本的不断问世，visual c+已成为专业程序员进行软件开发的首选工具。虽然微软公司推出了visual c+.net(visual c+7.0)，但它的应用的很大的局限性，只适用于windows 2000,windows xp和windows nt4.0。所以实际中，更多的是以visual c+6.0为平台。 visual c+6.0以拥有“语法高亮”，自动编译功能以及高级除错功能而著称。比如，它允许用户进行远程调试，单步执行等。还有允许用户在调试期间重新编译被修改的代码，而不必重新启动正在调试的程序。其编译及创建预编译头文件(stdafx.h)、最小重建功能及累加连结(link)著称。这些特征明显缩短程序编辑、编译及连结的时间花费，在大型软件计划上尤其显著。 vc6.0的缺点由于c+是由c语言发展起来的，也支持c语言的编译。6.0版本是使用最多的版本，很经典。最大的缺点是对于模版的支持比较差。现在最新补丁为sp6，推荐安装，否则易出现编译时假死状态。仅支持windows操作系统。目前发现与windows 7兼容性不好，安装成功后可能会出现无法打开cpp文件的现象。2.5.2 access数据库 access简介access 是微软公司推出的基于windows的桌面关系数据库管理系统（rdbms，即relational database management system），是office系列应用软件之一。它提供了表、查询、窗体、报表、页、宏、模块7种用来建立数据库系统的对象；提供了多种向导、生成器、模板，把数据存储、数据查询、界面设计、报表生成等操作规范化；为建立功能完善的数据库管理系统提供了方便，也使得普通用户不必编写代码，就可以完成大部分数据管理的任务。 access能够存取 access/jet、microsoft sql server、oracle(甲骨文软件公司)，或者任何 odbc 兼容数据库内的资料。熟练的软件设计师和资料分析师利用它来开发应用软件，而一些不熟练的程序员和非程序员的进阶用户则能使用它来开发简单的应用软件。虽然它支援部分面向对象（oop）技术，但是未能成为一种完整的面向对象开发工具。 access的主要用途microsoft access在很多地方得到广泛使用，例如小型企业，大公司的部门，和喜爱编程的开发人员专门利用它来制作处理数据的桌面系统。它也常被用来开发简单的web应用程序这些应用程序都利用asp技术在internet information services运行比较复杂的web应用程序则使用php/mysql或者asp/microsoft sql server它的使用方便程度和强大的设计工具为初级程序员提供许多功能。不过，这种便于使用可能使人误解。这类开发者都是没有在应用或者数据设计方面训练的办公室从业人员。因此许多人以为这样的开发者能够创造可用的系统，但也有很多人认为工具本身的局限性产生了这样的误导。一些专业的应用程序开发人员使用 access 用作 快速应用开发，特别是给街道上的推销员制作一个初型或独立应用程序的工具。可是如果是透过网络存取数据的话，access 的可扩放性并不高因此当程序被较多使用者使用时，他们的选择多会是倾向于一些客户端-服务器为本的方案，例如 oracle、db2、microsoft sql server、windows sharepoint services、postgresql、mysql、alpha five、maxdb，或者filemaker。无论如何，不少 access 的功能（表单，报告，序列和vb代码）可以用作其他数据库的后期应用，包括 jet（档案为主的数据库引擎，access 缺省使用）、microsoft sql server、oracle和任何其他跟odbc兼容的产品。这种方法允许开发者把一个成熟的应用的数据移动到一台更大功率的服务器而没有已经在适当的位置牺牲发展。 access的优点（1）存储方式简单，易于维护管理 access管理的对象有表、查询、窗体、报表、页、宏和模块，以上对象都存放在后缀为（.mdb或.accdb）的数据库文件中，便于用户的操作和管理。(2)面向对象 access是一个面向对象的开发工具，利用面向对象的方式将数据库系统中的各种功能对象化，将数据库管理的各种功能封装在各类对象中。它将一个应用系统当作是由一系列对象组成的，对每个对象它都定义一组方法和属性，以定义该对象的行为和外国，用户还可以按需要给对象扩展方法和属性。通过对象的方法、属性完成数据库的操作和管理，极大地简化了用户的开发工作。同时，这种基于面向对象的开发方式，使得开发应用程序更为简便。（3）界面友好、易操作access是一个可视化工具，是风格与windows完全一样，用户想要生成对象并应用，只要使用鼠标进行拖放即可，非常直观方便。系统还提供了表生成器、查询生成器、报表设计器以及数据库向导、表向导、查询向导、窗体向导、报表向导等工具，使得操作简便，容易使用和掌握。（4）集成环境、处理多种数据信息access基于windows操作系统下的集成开发环境，该环境集成了各种向导和生成器工具，极大地提高了开发人员的工作效率，使得建立数据库、创建表、设计用户界面、设计数据查询、报表打印等可以方便有序地进行。（5）access支持odbc（开发数据库互连，open data base connectivity），利用access强大的dde（动态数据交换）和ole（对象的联接和嵌入）特性，可以在一个数据表中嵌入位图、声音、excel表格、word文档，还可以建立动态的数据库报表和窗体等。access还可以将程序应用于网络，并与网络上的动态数据相联接。利用数据库访问页对象生成html文件，轻松构建internet/intranet的应用。（6）支持广泛，易于扩展，弹性较大能够将通过链接表的方式来打开excel文件、格式化文本文件等，这样就可以利用数据库的高效率对其中的数据进行查询、处理。还可以通过以access作为前台客户端，以sql server作为后台数据库的方式（如adp）开发大型数据库应用系统。总之，access是一个既可以只用来存放数据的数据库，也可以作为一个客户端开发工具来进行数据库应用系统开发；即可以开发方便易用的小型软件，也可以用来开发大型的应用系统。第3章 工艺尺寸链搜索系统的结构设计3.1 系统设计思想3.1.1 设计要求 本系统程序是利用图表跟踪法原理来演示的，是在已知输入的各项数据的基础上，将工序加工内容、工序尺寸、设计尺寸以及结果尺寸的大小和各未知尺寸及公差的推断过程用图表的形式一一对应，使之形象的表现出来。因此，程序设计就围绕着以下主要要求进行：1、将输入的尺寸、公差以输出的形式在表中列出，要求所列出的数据或内容能随着工序的多少、数据或内容的变动、输入的变化而随时的变化，不受工序数量的制约。2、根据所有的推理、，绘出零件的示意图，要求其加工面与尺寸链结合起来，达到一目了然的效果。3、根据数据尺寸大小将尺寸链按一定比例形象地绘出，使尺寸链正确而形象地将各 道工序完整地表达出来。4、按追踪过程在工序尺寸的基础上把追踪链用图的形式演示出来，这是本程序的关键之一。3.1.2 设计主要思路 程序总体框架由程序总框图可以看出，本程序有输入模块、跟踪模块、图表模块及数据库组成。整个程序模块化设计，条理清晰，便于维护，修改和进一步完善；标准公差和工序余量等数据库的建立，免除了用户在使用时再去翻查资料的麻烦，体现出更高的自动化程度。这里还需要说明的是：按照尺寸链在不同过程中的应用范围，可分为装配尺寸链、工艺过程尺寸链和工艺系统尺寸链三种。本程序主要针对工艺过程尺寸链中线性尺寸链的跟踪计算，为了充分考虑到该程序良好的扩展性，所以也为装配尺寸链和工艺系统尺寸链的计算机辅助计算的开发留下了接口。工艺尺寸链搜索软件系统工艺过程尺寸链工艺系统尺寸链装配尺寸链线性尺寸链输入模块跟踪模块零件信息数据库图表模块 图3-1 程序总框图 图表跟踪模块 在图表摸块中，包括跟踪、绘图、和生成图表三个小模块。其中跟踪和绘图是本程序的关键部分，有关的程序框图如图四所示：1、 图表跟踪模块程序的过程框图开始导入图纸输入零件信息搜索尺寸链完成图表模块 图3-2 图表模块流程图由所列出的流程框图， 我们可以看出本程序的设计原则。即在首先将所有数据和信息汇总的前提下，再调出所需信息，用图表的形式，形象化的图形语言表达出来。这样，既可以使我们的程序条理清晰，又增加了程序的直观性、系统性，便于管理和修改。3.2 系统设计环境3.2.1 visual c+ 集成开发环境因为本程序是用 visual c+ 6.0 这个编程软件来编制的，在这里我简单介绍下vc 6.0 的开发环境，如图标题栏开发界面。 图3-3 vc6.0的开发界面标题栏中显示的有窗体的控制菜单图标、当前激活的工程名称以及最小化、最大化还原、关闭按钮。3.2.2 visual c+ 6.0 程序设计结构visual c+ 结构化程序设计方法就是仅用顺序、选择、循环三种基本结构来实现算法、编写程序并使程序设计各个环节结构化的一种设计方法。按照这样的方法设计出来的结构化程序，具有良好的条理。1.结构化程序的三种基本结构：a、顺序结构顺序结构是一种线性结构，也是程序设计中最简单的、最常用的基本结构。其特点是：在该结构中，各语句按照各自出现的先后顺序，依次逐块执行。一个程序通常可以分为3个部分：输入、处理和输出。 b、选择结构其特点是：根据所给定选择条件为真(即分支条件成立)与否，而决定从各实际可能的不同操作分支中执行某一分支的相应操作，并且任何情况下均有“无论分支多寡，必择其一；纵然分支众多，仅选其一”的特性。vc中，实现选择结构的语句有if then else、if then elself、select case语句。条件语句的功能都是根据表达式的值有条件地执行一组语句。 c、循环结构在程序设计中，循环是指从某处开始有规律地反复执行某一程序块地现象，并能重复执行块为它地循环体。其特点是：循环体执行与否，及其执行次数多少都必须其循环类型与条件而定，且必须确保循环体地重复执行能在适当地时候得以终止(即非死循环)。 vc提供的循环语句，按其循环条件的性质可分为：当型循环语句和直到循环语句、条件循环语句、已知次数的步长循环语句、重复数组或集合中的每个元素语句语句有：doloop语句，fornext语句。2.结构化程序设计的方法： a、模块化模块化设计方法是指将一个复杂的程序，分解成由许多功能单一、相对独立的模块，按层次结构联系起来的系统结构的设计方法。 b、自顶向下自顶向下设计方法是先把一个大任务分解成几个小任务，每个小任务再分为几小部分，一直下去，直到最底一层达到最简单的功能为止的设计方法。c、逐步求精逐步求精设计方法是将一个抽象的问题分解成若干相对独立的子问题，并逐级进行由抽象到具体、由粗到细、由表及里的不断进行精细化的程序设计方法。以上三种方法各有其优点及限制，在结构化程序设计中，三种方法又是互相融合、密不可分的。模块化得到一个模块层次结构，模块化的过程包含有自顶向下的设计思想，模块化和自顶向下的逐级分解，又是以逐步求精为引导，可以看作是逐步求精方法的一种发展。3.2.3 数据库结构设计本程序中access数据库由三个表格组成：1、设计尺寸数据库结构（如图3-4） 图3-4 设计尺寸数据库结构图其中，face1、face2表示设计尺寸的两个面；base dimension表示设计尺寸的基本尺寸；tolerence表示设计尺寸的公差。2、工艺尺寸数据库结构（如图3-5） 图3-5 工艺尺寸数据库结构其中，process number表示工艺尺寸的工序号；process content表示工艺尺寸的过程；start face表示工艺尺寸的开始界面；end face表示工艺尺寸的结束界面；shaft表示工艺尺寸的轴或孔；tolerence表示工艺尺寸公差；is design dimension表示工艺尺寸是否是设计尺寸；is close loop表示是否是封闭环；is manu dimension表示是否是加工尺寸；margin tolerence least表示是否是最小加工余量。3、面信息数据库（如图3-6） 图3-6 面信息数据库结构4、数据库内容的增加和清空access数据库在使用的过程中，经常不断的进行删除和增加记录的操作。同样，在设计尺寸链搜索系统的时候，设计信息和工艺信息，包括面的信息，要不断的更新或者删除。删除的方法有两种，一种是直接进入数据库选择相应的行进行删除，另外一种，我们通过界面编制相应的程序来删除，相比较而言，后者更加方便快捷。3.3 程序过程分析 本程序主要有输入输出模块、跟踪模块、图表模块三大部分组成。下面就上述模块一一介绍。输入输出模块也称为控制模块，在有控制要求时可以输出信号，或者提供一个开关量信号，使被控设备动作，同时可以接收设备的反馈信号，以向主机报告，是火灾报警联动系统中重要的组成部分，市场上的输入输出模块都可以提供一对无源常开/常闭触点，用以控制被控设备，部分厂家的模块可以通过参数设定，设置成有源输出（如海湾gst-ld-8301),相对应的还有双输入输出模块、多输入输出模块等等。跟踪模块用一个独立封装来实现，对外提供四个接口函数（即公有函数），分别用于波动数据的传入，手动跟踪目标的指定和撤销、传出跟踪结果。图表模块，是程序设计师利用大型表格软件，进行二次或者多次开发编程，附加了各类工程设计文档模块，进行程序兼容和交互调用以及插入应用，实现各类专业功能调用，是比各类计算机辅助设计系统更为专业的软件模块系统集成。 3.3.1 输入模块过程分析 在此模块中要完成的任务主要是将图样信息、己知参数所需的初拟参数储存在相应的数据表中。这里首先要做的是将图样信息转换为计算机信息，即把图纸信息数字化。1、将图样信息转化为计算机信息 为了使计算机能够识别尺寸联系图，必须将图上的各种符号转变为计算机可识别的数字。首先将加工面从左到右按a、b、c、编号，各工序尺寸的基准面和被加工面就用相应的字母表示，于是各工序尺寸就由两个数字表示，若基准面号小于被加工面号，说明该尺寸箭头向右反之，则箭头向左；设计尺寸无箭头；如图3-7所示。 图3-7 模块根据上述信息转换原则，将尺寸联系图上的有关信息转换成数字化后，将其输入计算机建立数据表后计算机就可以自动查找并建立尺寸链了。2、输入搜索所需的初始信息 在计算模块中需要一些初始信息，即工序内容、工序公差、最小加工余量、设计尺寸及其公差，这需要用户自己输入。因此在输入模块中，设计了一个相应的输入界面，如图3-8输入工序信息。在此界面上，“下一组”按钮可以增加新的数据条，“上一组”按钮可以查看上一组输入的信息，点击完成按钮完成工艺信息的输入。 图3-8 工序信息输入界面图3-9输入设计尺寸信息所示，根据加工要求可以输入相应设计尺寸的信息。 图3-9 设计尺寸信息输入界面3.3.2 图表模块过程分析 要完成这一模块，必须同时进行尺寸链的跟踪。所以这里包括了绘图和跟踪两个模块，下面分别加以叙述。 工艺尺寸跟踪图表的格式工艺尺寸跟踪图表绘制具体方法如下：1、在界面的左边，绘制加工工序号栏、工序内容栏、工序尺寸的基本尺寸栏和公差栏2、在界面的右边，绘制加工工序尺寸的序号栏、工序余量的基本余量栏和公差栏3、在界面的右下方，绘制设计尺寸的序号栏、设计尺寸的基本尺寸栏和公差栏4、在界面的左下方，绘制加工结果尺寸的序号栏、加工结果的基本尺寸栏和公差5、在界面的中间上方，绘制零件示意图，即根据输入数据的多少(纵向尺寸)，绘出理想的零件示意图6、在界面的中间，与零件轮廓图对齐，按工序内容绘制尺寸跟踪图。图中：“表示工序尺寸的起点，箭头所指表面为加工面，箭头所示加工面的位置用剖面线来表示加工余量，余量可以调整位置（尺寸线的左或者右）。7、在尺寸跟踪图的中间下边，与零件轮廓对齐，一一绘制“”表示各设计尺寸 尺寸跟踪链的绘制 要绘出动态显示的尺寸跟踪链，计算机必须先自动跟踪搜索出尺寸链。追踪尺寸链所需的工序图纸信息已经通过输入模块储存在计算机中，这里要做的首先是从数据库中调出图纸信息，再通过追踪查找建立尺寸链，最后动态的绘制出来。下面逐一介绍。1、关于数据库的连接 出于绘图和运算的需要，本程序在开始部分就进行了数据的对接，使输入的所有信息以及各种计算的结果都能立即传入数据库中，并及时在图表中演示出来，以达到一目了然的效果。在vc中我是通过data控件或ado控件来进行数据库的帮定，来达到和数据库对接的目的。2) 关于尺寸界限的安排处理 在绘制尺寸界限之前，先要对尺寸的大小进行预处理。例如，对零件加工或基准面的间距按严格的比例放大或缩小。在这里，我采用的是：通过已知设计尺寸，进行加减来得到各边界与边界间的距离，然后乘以一个比例系数(在这里我取的是100，这个系数是可以变化的，其大小反映放大和缩小的倍数)，从而可以在图上画出按比例放大或缩小的尺寸界限。3、关于零件示意图的绘制： 本程序中只绘出零件的示意图，主要原因： 首先，本程序所涉及到的计算和需要演示出的图形尺寸，只在某一个方向上，而其他方向上的尺寸形状与程序关系不大；其次，如果我们要求绘出完整的零件图，则必须在程序运行前，输入大量的信息，这对程序使用者来说，操作变的相对复杂，而这正是本程序所极力避免的。综上所述，对大多数操作者来说，与其输入大量的数据，不如将零件轮廓图相对简化，使本程序抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，达到突出被加工面和基准面的预期目的，并与其下方的尺寸链图对应统一起来。 示意图的绘图过程是，先将所要绘出的图形分为内外表面(对旋转体)或上下表面(对非旋转体)，然后根据输入的表面信息，将从数据库中读入的面间尺寸分别赋给已定义的数组变量，再用表面上下错位的方法，利用循环量调用数组，分别绘出上表面和下表面(或内外表面)。记住上下表面的每一个距离和位置，再用细线根据这些信息绘出零件的剖面线，由此绘制出零件示意图。 关于零件图的内、外表面中的端面的绘制，具体是这样定义的。在第一次