（机械制造及其自动化专业论文）面向企业应用的solidworks软件二次开发.pdf

硕士学位论文面向企业应用的s o i d w o r k s 软件二次开发 摘要 国外商品化的c a d 系统是面向国际标准并提供了通用的设计平台，但其不可能 全面满足生产各色各类产品的不同企业的具体需求。这样问题的客观存在，促使我 国工程设计人员、高校研究人员纷纷对国外商品化的c a d 系统进行标准化和本土化 的二次开发。c a d “二次开发”是指由熟悉产品设计和掌握计算机应用技术的人员 共同开发出的针对企业特殊功能要求的c a d 应用软件。 本文根据南京机电新技术有限公司产品设计体系和公司实旌信息化工程产品 数据管理( p d m ) 的实际需求，在深入分析s o l i d w o r k s 二次开发关键技术的基础上， 对公司产品设计平台s o l i d w o r k s 进行了部分功能增值和集成化二次开发，增加了 s o l i d w o r k sk nt o o l b o x 国标标准件库、尺寸公差动态查询和标注、国标和超级符 号库捅入、产品图样编码、基于s o l i d w o r k s 产品设计的d b o m 定制等模块，并实 现所增模块与s o l i d w o r k s 的无缝集成，解决了康尼公司产品设计体系中亟待解决的 问题。 关键词：s o l i d w o r k s ，二次开发，国标标准件库，图样编码，物料清单 第1 页 硕士学位论文 面向企业应用的s o l i d w o r k s 软件二次开发 a b s t r a c t t h e p r e d e v e l o p m e n to f c a dm e a n st h ed e s i g n e r sf a m i l i a rw i t h p r o d u c t i o na n dt h e t e c h n i c i a n ss k i l l e di nc o m p u t e ra p p l i c a t i o nd e v e l o pc a d a p p l i c a t i o ns o f t w a r ea i m i n ga t e n t e r p r i s e ss p e c i a lh m c t i o nr e q u i r e m e n t i nl i g h to ft h ed e s i g ns y s t e mo fn a n j i n g k a n g n i n e w t e c h n o l o g yo fm e c h a n t r o n i cc o ，l t da n dt h ef a c t u a lr e q u i r e m e n to fp d m d u r i n g t h e c o r p o r a t i o ni m p l e m e n ti n f o r m a t i o n e n g i n e e r i n g ，t h i sp a p e rp r e d e v e l o p s s o l i d w o r k sp a r t l y ，a d d ss o m en e wf u n c t i o nm o d u l e st oi to nt h eb a s eo f t h o r o u g h a n a l y s i so f t h ek e yt e c h n o l o g yo f s o l i d w o r k sp r e d e v e l o p m e n t f i r s t l y , t h e n e wf u n c t i o nm o d u l e s i n c l u d i n g s o l i d w o r k s k n _ t o o l b o x 、t h e a u t o m a t i cq u e r ya n dl a b e lo fs i z ea n dt o l e r a n c e 、t h ei n s e r to fn a t i o n a la n ds u p e rs i g na r e a d d e d ，t om a k ei tt r u et h a ts o l i d w o r k s sf u n c t i o ni se x t e n d e d s e c o n d l y t h i sp a p e ra d d st h ef u n c t i o n m o d u l e s o f c o d i n g t h e p r o d u c t i o nd r a w i n g 、 c u s t o m i z i n g t h ed b o m o f p r o d u c t sb a s e d o ns o l i d w o r k s f i n a l l y ，t h ea d d e df u n c t i o nm o d u l e sa r ei n t e g r a t e dw i t hs o l i d w o r k ss e a m l e s s l y ， a n dr e s o l v et h ep r o b l e m sw h i c hd e s i d e r a t ei nt h ep r o d u c td e s i g ns y s t e mo fn a n j i n g k a n g n in e wt e c h n o l o g y o f m e e h a n t r o n i cc o ，l t d k e y w o r d s ：s o l i d w o r k sp r e d e v e l o p m e n t n a t i o n a ls t a n d a r d e dp a r t st h ec o d i n go f & a w i n g d b o m 第l l 页 声明 z u 4 $ s j 本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本 学位论文中，除了加以标注和致谢的部分以外，不包含其他人已经发表 或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而 使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论 文中作了明确的说明。 研究生签名：錾4 聋髯扣年年7 月7 曰 学位论文使用授权声明 南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或 上网公布本学位论文的全部或部分内容，可以向有关部门或机构送交并 授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的全部或部分内容。对于保密 论文，按保密的有关规定和程序处理。 研究生签名：童3 盏盏扣崎年7 月7 目 硕士学位论文 面向企业应用的s o l i d w o r k s 软件二次升发 1 绪论 1 1 c a d 二次开发概述 c a d “二次开发”是指由熟悉产品设计和掌握计算机应用技术的人员共同开发 出的针对企业特殊功能要求的c a d 应用软件【l 】。c a d 二次开发实质上包含四个方 面主要工作：其一是功能增值开发。目的是对原c a d 产品进行基本功能的适应性 扩充，使c a d 增值产品更加符合国标、企标及设计人员针对企业产品组合形成的 有效的设计习惯；其二是标准化开发。目的是除c a d 软件提供的 s o 标准和其他 工业标准外，建立面向企业应用的标准构件库( 零部件库) ，使之向着合理化工程 设计的应用方向发展。建立企业的标准件库，方便企业设计人员的设计工作，提高 产品的设计效率；其三是集成化开发。现代c a d 技术的集成化不仅体现在c a d 功 能的集成方面，而且体现在c a d 产品与其它c a x 产品及p d m 、e r p 等技术管理 系统的有效集成方面。其目的是期待经过多种集成形式为企业营造一体化技术解决 方案，推动企业信息化进程，使技术与管理完美结合，全面提高企业的运作效率与 经营效益。其四是智能化开发。目的是使c a d 设计活动更加反映人类设计活动的 本质高度智能化的创造性活动，智能化是c a d 二次开发发展的追求方向。c a d 产品的智能化二次开发表现在针对系列产品进行的产品级参数化系统开发、尺寸公 差智能化确定的专家系统开发等方面，其目的是以最快速度满足企业产品用户的个 性化需求。 1 1 1 二维c a d 二次开发 c a d 技术起源于二十世纪5 0 年代后期。随着计算机软硬件技术的发展，从技术 上在计算机屏幕上绘图和在绘图纸上打印工程图变为可行，人们开始期望借助这 些计算机技术来摆脱繁琐、费时、精度低的传统手工绘图。这一期望经过许多研究 者的剖造性研究及卓绝开发，逐步得到了实现。由此二维c a d ( c o m p u t e ra i d e d d r a w i n g ) 技术及系统诞生。二维c a d 技术的出发点是用传统的三视图方法来表达 零件，c a d 的含义仅仅是计算机辅助绘图。二维c a d 技术一经出现就得到了迅速发 展。二维c a d 技术的出现是c a d 发展史上的第一个里程碑，它使设计师彻底地“甩 掉”了图板，解决了手工绘图所带来的诸多弊端，大大降低了设计人员工作量。从 虽初的电子图板，到时下在国内使用最为广泛的h u t o c a d ，二维c a d 以其特有的适 应性、开放性、操作简单、方便、智能等优点在工程设计中发挥了重要的作用。由 于我国在原创c a d 技术上远远落后于世界工业发达国家，目前我国工程界普遍使用 第1 页 硕士学位论文面向企业应用的s o l i d w o r k s 软件二次开发 的是国外商品化的二维c a d 系统，其系统标准绝大多数采用i s 0 、b s i 、j i s 、a n s i 等国际标准，这些标准与我国国标有许多不同，不符合我国工程设计习惯，对我国 工程设计人员来说直接使用这些二维c a d 系统十分不便。同时，商品化的二维c a d 系统是面向大的行业开发的，不可能全面满足生产各色各类产品的不同企业的具体 需求。这样问题的客观存在，促使我国工程设计人员、高校研究人员纷纷对国外商 品化的二维c a d 系统进行标准化和本土化的二次开发。其中，对a u t o c a d 的二次开 发技术尤为成熟，开发内容涵盖了国标工程图模板、国标标准件库、粗糙度、形位 公差、尺寸公差等诸多方面。其中清华天河推出的p c c a d 就是基于a u t o c a d 杰出二 次开发的产品之一。p c c a d 与a u t o c a d 无缝集成，实用、强大，其绘图功能充分考 虑了工程设计的特点；标注系统在符合国标的同时，更多的满足了工程设计师的标 注习惯；开放的词句库、技术条件集成、文字排版处理等对p c c a d 来说跟绘图一样 简单实用；有完整齐全的工程标注、国标符号库及零件库、常用参数化图素、超级 表格设计及生成、常用机械零件设计、项目设计管理系统等“1 。除对a u t o c a d 基本 功能增值开发之外，开发人员在铸造工艺、机构运动简图绘制、塑料注射模等特殊 产品设计需要方面对a u t o c a d 进行了针对性的二次开发，解决了传统铸造工艺手工 设计费工费时，无法直接掉入a u t o c a d 中设计的问题；简化了机构运动简图的绘制， 且程序文件设计运用标准化原则，使绘出的图形更规范：实现了标准模架与非标准 模架自动选择及模架主要零部件自动绘制的应用系统。二维c a d 的二次开发很好地 排除了企业二维c a d 设计工作中的壁垒。 目前，对国外商品化的二维c a d 系统的二次开发技术已相当成熟。 1 。1 2 三维c a d 二次开发 c a d 技术经历了从二维绘图为目标到三维设计为目标的革命性本质变化。二维 c a d 技术由于与生俱来的计算机辅助绘图特征，难以有效帮助设计人员的产品设计 工作。随着计算机技术的飞速发展，以及数值算法( 贝赛尔算法使人们用计算机处 理曲线及曲面问题变得可行) 、视频、模拟等技术的全面发展，推动了以辅助设计 为目的的三维c a d 技术的发展。二十世纪七十年代末八十年代初诞生了设计工程 师梦寐以求的能帮助设计人员进行设计的三维c a d 系统。从系统功能、使用性能、 表达方式到技术先进性等方面，三维c a d ( c o m p u t e ra i d e dd e s i g n ) 系统要远远 优于二维c a d 系统。目前，三维c a d 软件不仅仅能有效帮助设计人员创建实体模型， 而且能有效帮助设计人员利用设计出的三维实体模型进行模拟装配和静态干涉检 查、机构分析和动态检查、动力学分析、强度分析等，同时它们更注重设计出模型 后的处理工作。尽管如此，国外商品化的三维c a d 系统与国外商品化的二维c a d 系 第2 页 硕士学位论文 面向企业应用的s o l i d w o r k s 软件二次开发 统一样是为工业发达国家企业开发的，产品设计的诸方面仍不符合我国国家设计标 准，在企业应用中仍然需要进行本土化的二次开发工作。近年来，针对这一需求， 我国不少研究人员都或多或少地进行过三维c a d 二次开发的尝试。如：在北京航空 航天大学教授成传贤、李天的指导下，其硕士研究生进行了u g 系统二次开发的研 究，以实现飞机复杂型面在u g 中的提取。3 ；华南理工大学赖朝安博士、北京航空航 天大学张景骞博士都曾进行过p r o e 二次开发关键技术研究，运用p r o e 提供的二 次开发工具p r o t o o l k i t 实现由程序动态地、自动地进行特征建模的功能，所建模 型能由程序自动加入较为丰富的非几何特征，并存入模型统一的数据库、特征库中， 该用户定义特征的方法适用于所有的模型的程序自动建模，对其它所有的产品模型 有很大的借鉴意义，其研究并开发的p r o e 与m f c 的接口，突破了p r o t o o l k i t 的 局限，克服了在p r o e 上进行二次开发的技术难题“1 ；s o l i d e d g e 是美国u n i g r a p h i c s s o l u t i o n s 公司推出的面向中小型中端三维c a d ，它提供了完整的应用程序接口， 可以采用s o l i d e d g e 数据在其本身环境中开发，也可以利用a c t i v e x a u t o m a t i o n 技术扩充它的功能，目前它的二次开发尚处于原理和方法的探索阶段；s o l i d w o r k s 尽管面世较晚，但也有学者及工程开发人员对其进行了初步的二次开发尝试，如辽 宁工学院的李卫民、刘淑芬嘲以及淮安市广播电视大学的张莉“3 分别探讨了“基于 s o l i d w o r k s 平台的二次开发技术”；华北水利水电学院的杜明侠、吴鲁纪、李刚研 究了“基于s o l i d w o r k s 的三维c a d 系统二次开发方法”；合肥工业大学材料科 学与工程学院谢玉敏和董定福进行了“基于s o l i d w o r k s2 0 0 1 的标准件库的二次开 发”。1 ；天津工业大学的孙建军、黎旭、唐慧海和天津大学机械工程学院的黄艳 群共同进行了“基于s o l i d w o r k s 二次开发的非标准件参数化设计”：南京理工 大学的李东波教授及其研究生刘萍萍进行了s o l i d w o r k s 关于尺寸公差动态查询的 研究o “。这些研究成果尽管均在2 0 0 3 年发表的，但也促进了s o l i d w o r k s 二次开发 研究工作的进展。 三维c a d 系统较之于二维c a d 系统复杂得多，系统的二次开发技术的突破难度 较大。到目前为止，三维c a d 二次开发研究工作远没有二维c a d 二次开发研究工作 成熟。 1 2 课题研究背景 轨道交通主要包括干线铁路、市郊铁路、城市铁路、有轨电车、地铁、轻轨铁 路等。自1 8 2 5 年英国开通的第一条铁路以来的1 0 0 多年时间里，各国不断地致力 于铁路运输速度的提高。1 9 6 4 年日本开通的东海道新干线，列车速度可以达到 2 1 0 k m h 。欧洲的英、法、德等国家从6 0 年代末开始投入较大的资金和技术力量， 第3 页 硕士学位论文面向企业应用的s o l i d w o r k s 软件二次开发 研制了时速在2 0 0 公里以上的高速列车，同时加强了铁路的基本建设，相继建成了 多条高速铁路。此外，英国、意大利、西班牙、瑞典等国近年来都在通过修建高速 铁路或改造旧线来提高车速。日本、法国、德国、西班牙和意大利高速列车最高运 行速度分别达到了3 0 0 k m h 、3 0 0 k m h 、2 8 0 k m h 、2 7 0 k m h 和2 5 0 k m h ，旅行速度分 别达到了2 4 2 5 k m h 、2 4 5 6 k m h 、1 9 2 4 k m h 、2 1 7 9 k m h 和1 6 3 7 k m h 。2 1 世纪 高速列车最高运行速度可望达到并突破3 5 0 k m h 。相比之下，我国的铁路运输在总 量、速度等方面与发达国家相比有一定差距。在“八五”期间我国成功建设了广深 准高速铁路，最高营运速度到达1 6 0 k m h 。目前我国铁路机车的最高实验速度达到 了3 1 0 k m h ，最高运行速度突破了1 8 0 k m h ，旅行速度超过了l o o k m h 。 “十五”期间，我国2 8 条线路要大规模提速。提速后我国客运专线的旅客列 车最高运行时速将达到2 0 0 公里，尤其是“十五”期间将要建成的京沪铁路，其时 速将高达3 0 0 至3 5 0 公里。此外，“十五”期间我国铁路将投巨资建成青藏铁路。 青藏高原由于海拔高、气压低，使得铁路建设和车辆制造面临前所未有的难题。这 种高原列车用车门在国内外设计中从未有过先例，对国产车门的设计制造无疑提出 了巨大的挑战。 中国的城市轨道车辆产业是伴随着我国城市轨道交通的建设而逐渐发展起来 的。国家计委资料显示“，“十五”计划期间，中国城市交通投资将达8 0 0 0 亿元 人民币，其中至少有2 0 0 0 亿元将用于城市轨道交通建设。今后我国将在大城市间 建设高速铁路和客运专线。铁路部门将以大城市铁路客运站为中心，构建起连结干 线铁路、市郊铁路、城市轻轨及地铁，并与其他运输方式紧密衔接的大型立体客运 交通枢纽，使干线铁路和城市铁路互为客源，为旅客提供最快捷、最经济的出行方 式。由此可见，城市轨道交通建设将会在较长时间里成为中国基础建设投资的重点 之一，而与其紧密联系的城市轨道车辆产业也将出现前所未有的发展良机。 南京康尼机电新技术有限公司( 以下简称康尼公司) 是江苏省和南京市高新技 术企业，是国内唯一具有自主知识产权的铁路客车门系统以及城市轨道车辆自动门 系统供应商，也是“江苏省轨道车辆现代化装备工程研究中心”。1 9 9 9 年通过i s o 质量体系认证，2 0 0 1 年被国家计委授予“高技术产业化示范工程”称号。 康尼公司主要产品为轨道车辆现代化装备如各种高档车门系统( 铁路车辆自动 门系统、城市轨道车辆自动门系统、办公与住宅自动移门系统等) 、大容量大功率 电力连接器、多芯通讯连接器、自动锁紧接插件及各种高性能电力连接器等。目前， 康尼公司的主要产品不仅在国内占有相当大的市场份额，而且获得法国阿尔斯通、 加拿大庞巴迪等轨道车辆跨国公司的认可，产品分别出口法国、德国、西班牙、比 利时等国家和地区。康尼公司产品的特点是集机、电、气于一体，品种繁多、批量 小、面向订单、产品非标及变型较多，产品的技术含量高，客户定制要求变化大。 第4 页 硕士学位论文 面向企业应用的s o l i d w o r k s 软件二次开发 康尼公司产品的特点及产品供应国内、国外两个市场致使企业的设计任务十分繁 重，设计能力的发展成为制约企业进一步发展的瓶颈。 2 0 0 2 年初康尼公司全面启动企业信息化建设工作，该建设工作的第一战略步骤 就是面向产品研发中心推动三维c a x 技术在企业的全面应用，并在此基础上实施p d s 分系统的建设。实现对产品数据的全面管理，以期全面提高企业的产品开发能力。 c a x 技术是企业发展的战略性工具，恰当地应用这些工具，可以使企业产品开发工 程师的创造力顺畅和完整的转变为企业效益。康尼公司信息化第一阶段的中心任务 就是全面实施应用c a d 、c a e 、c a m 技术，为康尼公司可持续发展奠定扎实的技术基 础。 c a d 作为信息技术的一个重要组成部分，将计算机高速、海量数据存储及处理 和挖掘能力与人的综合分析及创造性思维能力结合起来，对加速工程和产品的开 发、缩短设计制造周期、提高质量、降低成本、增强企业市场竞争能力与创新能力 发挥着重要作用。c a d 技术是企业信息化的技术基础，也是康尼公司走向成功的重 要基石。在2 0 0 2 年以前，康尼公司采用的设计工具主流设计软件是二维c a d 系统 p c c a d ，该软件提供了一个有效的通用、方便、智能化的中文设计绘图平台，对帮 助康尼公司技术中心的设计人员摆脱图板、提高设计绘图效率发挥了重要的作用。 但p c c a d 毕竟是二维c a d 软件，设计结果的信息容量小，信息的重用性差，不能实 现产品结构的可视化，产品的设计数据、装配数据无法应用于产品的分析和制造。 p c c a d 对于形状不复杂零件还能起到一定的辅助设计作用；对于形状复杂的零件、 对于部件和产品装配体，就起不到任何辅助设计的作用，不能帮助产品设计人员完 成对产品的构思与形成，也根本无助于产品设计师的创造性作用的充分发挥。p c c a d 在康尼公司的实际应用中，由于二维c a d 系统三视图方法表达的不完整性，由于二 维c a d 系统不具备装配体干涉检验及运动仿真的能力，经常发生设计完成后，制作 出来的样品与设计人员所想象的有很大差异，甚至设计功能完全不能实现的情况， 导致设计人员经常要花费大量的时间对自己的设计图纸进行校对、审核工作，设计 重用性极低，重复劳动多，设计成本相对较高，同时产品的研发周期也大大延长。 但是一方面，随着康尼公司轨道车辆门业务的拓展，订单逐年增加，设计压力 增大；另一方面，随着我国轨道交通投资力度的不断加大，有越来越多的国内外企 业参与了同类产品的市场竞争。在这种情况下，要求企业能对市场需求作出及时的 响应，以抓住转瞬即逝的市场机会，这就追使企业大幅提高产品开发的效率，需要 将过去的二维c a d 系统更新为能满足今天需求的三维c a d 系统。康尼公司的领导审 时度势，果断地做出了以三维参数化c a d 系统作为公司的主流设计平台的决定。 2 0 0 2 年在南京市经贸委立项的康尼公司“轨道车辆自动门计算机辅助设计与 制造”项目正是基于上述背景而展开的。该项目的实施目的就是要在公司全面应用 第5 页 硕士学位论文 面向企业应用的s o l i d w o r k s 软件二次开发 三维c a d 技术，通过康尼公司所选择的s o l i d w o r k s 三维c a d 设计平台对车门等零 部件进行基于特征的三维造型设计、模拟装配、运动仿真，动态干涉检查；对关键 件进行有限元分析、并进行c a d c a m 一体化制造，从而优化产品设计，减少了车门 等产品试制过程中出现的各种问题，缩短了新产品的开发周期，迅速缩小与发达国 家在轨道车辆自动门系歹0 产品创新开发能力，在轨道车辆自动门及相关产品开发上 全面实现国内领先国际先进水平，增强企业核心竞争力，打破发达国家对轨道车辆 自动门系统的技术垄断，使公司真正成为我国轨道车辆自动门产品研发和生产基 地，为我国轨道车辆自动门系统国产化作出贡献。 三维c a d 系统s o li d w o r k s 在康尼公司产品研发中心一年多地应用实践，产品 设计人员体验到s o l i d w o r k s 直接使用中存在的一些问题，这些问题影响了设计人 员使用s o l i d w o r k s 进行企业产品设计的积极性，产生了对其进行二次开发的迫切 需求。2 0 0 2 年初康尼公司与南京理工大学签订了对s o l i d w o r k s 联合进行二次开发 的协议。本论文研究就是在这样的课题背景下进行的。 1 3 课题研究的意义 在康尼公司s o l i d w o r k s 软件使用过程中，发现s o l i d w o r k s 在企业产品设计中 直接应用存在些问题，在进行产品设计过程中修改调整的工作量较大。经过分析， 这是由于不同的企业有不同的产品，其设计方法、产品结构是不尽相同的。 s o l i d w o r k s 是商品化的c a d 软件，商品化的c a d 软件都属于带有共性特征的通用开 发工具，是针对一个或多个行业、多个用户而设计开发的软件系统，软件功能比较 标准，模块设置相对规范化，注重的是一种通用性，而忽视了企业的个性化，即企 业不可能从软件公司买到适合企业所有产品设计需要的软件，而是需要针对企业的 产品的特点对软件进行相应的二次开发来满足企业个性化工程设计的需要“4 ： 解决共性问题 在康尼公司产品设计过程中，很多零件是相似或相同的，不同的设计 者进行不同的设计却可能要进彳亍相同的设计操作，二次开发能够减少这些 重复劳动，实现资源信息共享，使研发人员的时间更多的用于产品创新， 提高产品系列化、标准化的程度。 积累设计经验 s o l i d w o r k s 完成的是产品的几何模型设计，对产品的非几何参数和指 标却无能为力，而这些恰恰是设计经验的体现，是设计者智慧的结晶。根 据产品性能指标，自动求解非几何参数，产生几何模型参数，真正实现产 品的智能化设计。二次开发可以把这些有效的设计辅助工具用嵌入式软件 第6 页 硕士学位论文面向企业应用的s o l i d w o r k s 软件二次开发 形式来实现，以体现智能化的产品设计。 实现信息集成 随着互联网技术的飞速发展，信息化已成为各企业发展的显著特点， 企业纷纷实施e r p 、p d m ，部门的信息孤岛正逐步向信息集成转化。设计信 息是企业重要的核心信息，应该被各部门利用。二次开发能够跨越软件不 同、平台不同、数据格式不同、信息需求的侧重点不同所带来的障碍，实 现信息的集成和共享。 对s o l i d w o r k s 功能必要补充 s o l i d w o r k s 是美国软件公司开发的商品化的c a d 系统，它所运用的标 准与国标、企业标准不同，有些功能并不能完全满足企业设计需要，二次 开发可以补充s o l i d w o r k s 功能上的不足。 有效的二次开发是c a d 发挥效能的关键环节。资料显示，我国有很多企业引进 国外著名的c a d 系统，但往往未得到充分利用，未能全面用于产品设计，企业对c a d 的巨额投资，并没有真正达到提高设计质量，缩短设计周期的目的，也没有带来应 有的效益。究其原因，是未进行系统应用设计方面和管理方面的二次开发。据抽样 调查，国内已引进的c a d 系统利用率高、效益好的单位大约在2 0 左右“，所以没 有进行用户化、本土化的二次开发就没有真正意义上的c a d 有效运用。这正是本论 文研究的理论意义和实用价值所在。 1 4 本论文的研究内容及论文结构 根据康尼公司实际设计需求，本文课题研究中主要进行三个方面的开发工作： 一是对原s o l i d w o r k s 系统功能增值开发，这部分包括尺寸公差、国标工程图符号库、 超级符号库、文件模板的用户化定制等的开发；二是建立企业的标准件库，方便设 计人员的设计工作，缩短产品设计周期；三是结合企业信息化工程实际，配合p d m 系统的实施，开发基于s o l i d w o r k s 的嵌入式产品编码模块和d b o m 定制模块。 本文第一章绪论主要介绍c a d 二次开发概述、课题研究背景、意义、论文研究 内容等；第二章研究s o l i d w o r k s 二次开发关键技术，给出软件实现方法；第三章是 s o l i d w o r k s 功能增值开发系统模块实现； 次开发：第五章是对全文的总结和展望。 全文结构如图1 4 1 所示。 第四章是面向p d m 应用的s o l i d w o r k s 二 第三、第四两章是本文研究的核心部分。 第7 页 硕士学位论文面向企业应用的s o l i d w o r k s 软件二次开发 第一章绪论 理论依据 第二章s o l l d w o r k s = 次开熊关键技术研究 1 c “v e x 丑奠实现基础 2 c t i v e xa u t o t a t i o n c t l v e x $ o l l d | o r k s ：歇开发接r l l p l 对霉 1 相关鞭念御析 2 s o l i d l o r k sa p l 对象 d l l 动态连接库 出1 妻弃蠢凳巢“0 r b 二l 第三章$ o l i d w o r k s 功鼍增值开发 蛐_ t o o l b o x 标准忭库开襞 i t i b o i 标准件库培枸分折 2k l t l b 以标准件库童库厩 理分析 3 k n j l b 虹标准件库开发实 例 尺寸盛差壹请模块的开发 l 工程田中尺寸的生成 z 尺寸公差查蒲熏统的功麓培 构 3 尺寸公差库的建立 4 尺寸番整查询模块开发的实 现过起 康届文件模扳帕定制 1 零件、装配件、工程田模扳 盘翻 2 ，s o l i d w o r k s 中康尼横扳的嚣 加 3 定耐摩届工鞋圉最撂式 插入符号库模块 1 目标工程符号库 2 企业专用越缀符号库 加 熏统菜单的添 l s o l i d t o r k e 功 1 啦增值开置幕统 硎嚣丹摸饕座甩举 1 5 本章小结 第四章面向p 蹦应用的s o l i d w o r k s ：敬开是 引盲 分折，设计、开发 8 0 l i d w o r k s 平台上嵌八式产品田样犏码模块 开发 1 。产品圈辑码在p d m 中前作用 2 蠢尼登司现有产品田样鞠码分事 3 面向p 叫应用的康尼公司产品田样稿码设计 4 基于s o l i d v o r k s 的康届罾司产品田样蝙码豢 其实现 5 产品田样稿码模块盥用实斜 基于s o l i d l o r k s 产品设计的d b 州定制模块开 发 1 蠢尼产品信息管理体篇设计 2 盘业专用0 嵋l 模拉的定崩 3 s o l i d t o r k s 中哪衰导八、导出的实现 第五章簋靖与展越 图1 4 1 全文结构图 完整的c a d 应用过程应该包括c a d 系统软硬件的应用、c a d 软件的二次开发、 c a d 在产品设计中的延伸运用等几个方面。本章分析了c a d 二次开发现状，结合康 尼公司项目要求，论述了课题研究的背景，分析了课题研究的理论价值和实践意义， 最后给出了论文的撰写结构。 第8 页 硕士学位论文 面向企业应用的s o l i d w o r k s 软件二次开发 2s o l i d w o r k s 二次开发关键技术研究 要对s o l i d w o r k s 软件进行二次增值开发，二次开发人员大多会条件反射似的想 象通过增加或修改系统源程序来满足二次开发要求，但这几乎是不可能的。原因之 一是商品化软件开发机构出于保护软件的知识产权和技术机密的关系，不会将软件 系统源代码提供给软件销售商，销售商在销售软件产品时，仅提供打包封装后的执 行代码，因此期望全面分析、了解该软件产品的设计原理、基本框架、程序编制流 程，通过修改软件产品的源代码来满足企业对该软件产品个性化功能需求是根本不 现实的；原因之二是即便商品化软件开发公司对某些特别机构尤其是长期赞助支持 企业提供软件系统源代码或部分源代码以及相应的技术文件，这些企业要想通过增 补或修改源代码来实现企业的个性化功能需求，事实上也是非常困难的。c a d 软件 毕竟是技术含量极高的产品，要想完全解析它，在具有源代码和相应的技术文档的 情况下，技术上虽然可行，但在开发成本及开发周期上是不可行的。但二次开发几 乎是所有应用c a d 软件企业的共同需求，商品化软件开发机构为了开拓市场、扩 大市场份额、保持产品的市场地位，就自然会重视企业在应用c a d 软件时的这个 共性需求。一种行之有效的方式就是让c a d 软件对用户提供开放的可扩性的接口。 目前优秀的商品化的c a d 系统均采用这一策略。 s o l i d w o r k s a p i ( s o l i d w o r k s a p p l i c a t i o np r o g r a m m i n g i n t e r f a c e ) 提供了支持二 次开发的应用编程接口，通过该接口可以开发嵌入式功能模块以扩充原s o l i d w o r k s 的功能，形成客户化定制的s o l i d w o r k s 软件系统。该开发接口支持s o l i d w o r k s a c t i v e xa u t o m a t i o ni n t e r f a c e 技术( 即通常所说的a c t i v e x 自动化界面技术) ， 由于s o l i d w o r k sa c t i v e x 技术是一种完全面向对象的技术，所以许多面向对象化编 程的语言( 如v b 、v c + + ) 可以通过a c t i v e x 与s o l i d w o r k s 进行通信，也就是说， s o l i d w o r k sa c t i v e x 提供了一种机制，可通过编程手段从内部或外部来操纵 s o l i d w o r k s 。s o l i d w o r k sa c t i v e x 包容了绝大多数s o l i d w o r k s 功能，且均以方法和属 性的方式被封装在a c t i v e x 对象中，只要采用某种适当的方式，使隐藏的a c t i v e x 对 象“暴露”、“开放”出来，就可以使用各种面向对象编程的语言对其中的方法、 属性进行引用，从而达到对s o l i d w o r k s 实现编程的目的，也就是达到二次开发的目 的。 s o l i d w o r k s 分别通过c o m 对象和d i s p a t c h 接口提供其所有a p i 功能和a c t i v e x a u t o m a t i o n 自动操作。d i s p a t c h 以v a r i a n t s 和i d i s p a t c h 指针方式接受和返回自 变量，因此d i s p a t c h 可以被v b 或者v c 等语言编译程序使用。使用c o m 可以使应用 程序直接存取到其下的对象和排列，随后加入应用程序。在计算等操作中，c o m 提供 第9 页 硕士学位论文 面向企业应用的s o l i d w o r k s 软件二次开发 更细微的功能，并且为每一个a p i 调用函数返回一个布尔值。 s o l i d w o r k s 自带有程序编辑器v b a ，通过宏文件录制，在宏中编写、修改程序 代码可以实现对s o l i d w o r k s 的驱动，但因其内嵌于s o l i d w o r k s ，功能有限，要用 它进行s o l i d w o r k s 二次开发，不易实现。d l l 动态连接库是一种在运行时连接的可 执行代码和数据模块，可用于解决很多应用程序设计的关键问题，论文研究中，用 此技术以v b 替代v b a ，弥补了v b a 在s o l i d w o r k s 二次开发中的不足。 下面就对a c t i v e xa u t o m a t i o n 技术、s o l i d w o r k s 二次开发接口a p i 对象、 d l l 动态连接库三种s o l i d w o r k s 二次开发关键技术分别进行分析和研究。 2 1a c t i v e xa u t o m a t i o n 技术 2 1 - 1a c t i v e x 及其实现基础 a c t i v e x 是实现不同语言开发的软件组件在单机或网络环境下能够相互操作的 一组软件技术和软件方法的总称“。它的实现基础是组件对象模型c o m ( c o m p o n e n t o b j e c tm o d e l ) 。组件对象模型c o m 是一个规范，一个关于建立组件以及通过组件 架构应用程序的规范。c o m 组件就是按照c o m 规范建立的组件。c o m 客户通过一个 指向虚拟函数表地址的指针即接口( i n t e r f a c e ) 来访问c o m 组件，以实现所期望的应 用。而虚拟函数表每一项都是一个地址，一个由组件所实现的函数的地址。提供访 问的所有的接口都自然继承一个名为i o n k o w n 的接口，因此接口的虚拟函数表v t b l 的前三项均为i u n k o w n 接口的成员函数的地址。这些函数一是用来查询组件接口的 q u e r y i n t e r f a c e 函数，二是用来管理组件的生存周期的a d d r e f 函数和r e l e a s e 函 数。图2 i 1 1 为接口示意图。 图2 1 i 1 访问接口示意图 通过a c t i v e x 可以使应用程序的开发过程转变为将计算机上运行的各个软件有 机组合的过程。如果将计算机上运行的这些软件看成为组件( c o m p o n e n t ) ，那么应 用程序的开发过程就类似于搭积木似的组件架构的过程，而每个组件类似于一个实 现特定的功能已编译链接好的可使用的微型应用程序，其内部对客户隐藏，其外部 ( 即输入与输出) 对客户开放。 第l o 页 硕士学位论文面向企业应用的s o l i d w o r k s 软件二次开发 2 1 2a c t i v e x a u t o m a t i o n a c t i v e x 自动化技术 a c t i v e x a u t o m a t i o n ( a c t i v e x 自动化) 由o l e 自动化( o l ea u t o m a t i o n ) 技 术扩充、复合而来，它是a c t i v e x 为w i n d o w s 用户和程序员提供一个技术标准的重 要技术。a c t i v e xa u t o m a t i o n 允许自动化服务器( a u t o m a t i o ns e r v e r ) 将自动化 对象( a u t o m a t i o no b j e c t ) 提供给自动化控制器( a u t o m a t i o nc o n t r o l l e r ) ，自动 化控制器通过编程可以驱动控制这个自动化服务器，体现了一种跨越应用的组件编 程模式或编程方法。所谓自动化服务器是能被其他应用程序编程驱动的一个e x e 或 d l l ，一个自动化服务器包容一个或多个自动化对象；而自动化对象是包括一组属 性和方法的可编程对象，它们为自动化控制器提供特定的功能需求的服务：自动化 控制器即客户，是使用或操纵自动化服务器的应用程序”3 。a c t i v e x a u t o m a t i o n 的核心部分依赖i d i s p a t c h 接口，它是一个通用功能的接口。一个自动化服务器实 际上就是一个实现了i d is p a t c h 接口的c o m 组件，而一个自动化控制器则是一个通 过i d i s p a t c h 接口同自动化服务器通信的c o m 客户。a c t i v e xa u t o m a t i o n 采用 a c t i v e x 所提供的客户服务器模式。图2 1 2 1 是a c t i v e xa u t o m a t i o n 所采用的 a c t i v e x 的c s 实现模型“。 图2 1 2 1a c t i v e xa u t o m a t i o nc s 实现模型 a c t i v e xa u t o m a t i o n 使应用程序之间能够通过数据嵌入或链接的方式来共享 数据( 数据是指程序中的对象、属性、方法等) ，在w i n d o w s 系统的统一管理下进 行协调，让这些应用程序以一定的流程相互沟通，相互控制，即一个程序暴露其可 用对象，另一个程序控制这些对象，设置属性、调用方法，从而实现某种功能，完 成所要求的动作。也就是说，a c t i v e xa u t o m a t i o n 能使一个自动化服务器把自动 第l l 页 硕士学位论文 面向企业应用的s o l i d w o r k s 软件二次开发 化对象开放给一个自动化控制器，使得自动化控制器可以通过编程来驱动控制这个 自动化服务器。提供、暴露应用程序之间通讯的数据信息的程序为服务程序，控制 服务程序的程序为客户程序“1 。客户程序要求通讯，而服务程序则响应通讯。a c t i v e x a u t o m a t i o n 代码在客户程序上运行，代码所要求的动作由服务程序执行。 2 2s o l i d w o r k s 二次开发接口a p i 对象 s o l i d w o r k sa p i ( a p p l i c a t i o np r o g r a m m i n gi n t e r f a c e ) 是s o l i d w o r k s 基于 a c t i v e x a u t o m a t i o n 的应用编程接口，它具有以下特点“”： 夺直接利用s o l i d w o r k s 内核代码； 夺直接访问s o l i d w o r k s 数据库、图形系统、几何造型核心； 夺充分利用v b 、v c + + 等可视化编程工具； 充分利用w i n d o w s 资源。 即，利用s o l i d w o r k sa p i 可以方便高效地设计具有w i n d o w s 风格的、与