（机械设计及理论专业论文）压机中荷花开式开关模机构cad系统的研究与开发.pdf

l l l l l l l l1 111 11i i i l l l l l l l l l l l l l1 1 1 1 1 1t li i i i y 17 9 7 4 0 6 天津科技大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究 成果。除文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发 表或撰写的成果内容。对本文研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：饧产伽军 日期：力卯湃；月力日 专利权声明 本人郑重声明：所呈交的论文涉及的创造性发明的专利权及使用权完全归天津科 技大学所有。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：匀卢伟军 日期：艚弓月夕) 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授 权天津科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以 采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密ll ( 请在方框内打“”) ，在 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 一 不保密ll ( 请在方框内打“”) 。 作者签名： 导师签名： 刍1 3 伽军日期：砌年 夕7 日期：年 3 月7 日 月日 一 摘要 开关模机构是玻璃器皿压制机实现成型形状复杂的玻璃器皿的关键子机构，本文 根据国内的玻璃器皿市场需求，结合天津市重点科技攻关项目“智能化异形玻璃器皿 开模压机的研制”，运用虚拟设计技术研制了全新的荷花开式开关模机构，并在p r o e 下进行二次开发，开发了玻璃器皿压制机c a d 系统的总体框架和荷花开式开关模机 构c a d 系统，实现了荷花开式开关模机构的快速设计，大大降低了荷花开式开关模 机构的设计周期。 运用虚拟设计软件p r o e 对荷花开式开关模机构进行概念设计、实体建模、虚拟 装配，建立虚拟样机，运用p r o m e c h a n i s m 进行运动学仿真模拟，对装配后的机构进 行干涉检查。 系统的研究了玻璃器皿压制机的结构以及p r o t o o l k i t 的基本理论，建立了玻 璃器皿压制机c a d 系统总体框架，采用a c c e s s2 0 0 3 设计了玻璃器皿压制机型号的数 据库，并结合数据库管理技术开发了一套专家系统，采用v c 开发了玻璃器皿压制机 c a d 系统部分人机交互界面，为今后的玻璃器皿压制机整体参数化奠定了基础。 建立了p r o e 下荷花开式开关模机构二次开发的系统框架；在p r o e 下建立了荷 花开式开关模机构的参数化模型库；在a c c e s s2 0 0 3 下建立了荷花开式开关模机构参 数化设计数据库；结合p r o t o o l k i t 和v c 编写了系统应用程序，实现了人机交互 界面。 最后通过p r o t o o l k i t 接口程序设计以及o d b c 实现m f c 与a c c e s s 的连接 技术，实现了各个应用程序模块、数据库模块和p r o e 系统的无缝集成，建立玻璃器 皿压制机c a d 系统及其子机构模块系统荷花开式开关模机构c a d 系统。 本设计通过对p r o e 的二次开发和专家系统的建立，使得玻璃器皿压制机的设计 更加快捷，同时使荷花开式开关模机构可以在三维软件p r o e 下进行快速设计，改变 了传统的二维设计方式，提高了设计效率，使得荷花开式开关模机构的设计更为方便 快捷。 关键词：荷花开式开关模机构；玻璃器皿压制机；参数化设计：专家系统；数据库； 零件库 a bs t r a c t t h ek e yc o m p o n e n to ft h eg l a s s w a r ep r e s sm a c h i n ei st h eo p e n c l o s em o u l dw h i c h h e l p st h eg l a s s w a r e sm o l dt oo p e no rc l o s e ，f o rm o l d i n gg l a s s w a r ew h i c hh a sc o m p l i c a t e d s h a p e a c c o r d i n gt ot h er e q u i r e m e n to fg l a s s w a r em a r k e ti no u rc o u n t r y , i nt h i st h e s i s ，t h e n e ws t y l eo p e n c l o s em o u l di sd e s i g n e db yu s i n gp r o ea n di n t e g r a t e dw i t ht h ei t e mo f t i a n j i ng o v e r n m e n tw h i c hi sc a l l e d t h er e s e a r c ho ft h en e ws t y l eo ft h eg l a s s w a r ep r e s s m a c h i n e ”t h i sn e ws t y l eo p e n - c l o s em o u l d ，i nt h i sp a p e r , i sn a m e dl o t i f o r mo p e n c l o s e m o u l d b a s e do np r o e ，t h em a i nf r a m eo ft h eg l a s s w a r ep r e s sm a c h i n ec a ds y s t e ma n d t h el o t i f o r mo p e n c l o s em o u l dc a ds y s t e ma r es e tu pb yt h ef u r t h e rd e v e l o p m e n tt o o l so f p r o e ，m a k i n gt h ef a s td e s i g no ft h el o t i f o r mo p e n c l o s em o u l dc a ds y s t e mr e a l i z ea n d d e c r e a s i n gt h ep e r i o do ft h el o t i f o r mo p e n - c l o s em o u l d sd e s i g n c o n c e p td e s i g n ，e n t i t ym o d e l i n g ，d u m m ya s s e m b l y , e s t a b l i s h i n gd u m m ym a c h i n eo f t h el o t i f o r mo p e n c l o s em o u l da r em a d eb yu s i n gp r o e m o v e m e n ts i m u l a t i o no ft h e l o t i f o r mo p e n - c l o s em o u l di sm a d eb yu s i n gp r o m e c h a n i s m ，m e a s u r i n gt h ei n t e r f e r e n c e o ft h i sa s s e m b l y t h es t r u c t u r eo ft h eg l a s s w a r ep r e s sm a c h i n ea n dt h et h e o r i e so fp r o t o o l k i ta r e r e s e a r c h e di nt h i st h e s i s t h em a i nf l a m eo ft h eg l a s s w a r ep r e s sm a c h i n ei se s t a b l i s h e d t h ed a t a b a s eo f t h et y p eo ft h eg l a s s w a r ep r e s sm a c h i n ei sd e s i g n e db yu s i n ga c c e s s2 0 0 3 ， a n dae x p e r ts y s t e mi ss e tu pb yc o m b i n i n gt h ed a t a b a s em a n a g es y s t e m t h em a i n i n t e r f a c eo ft h eg l a s s w a r ep r e s sm a c h i n ec a ds y s t e mi sd e v e l o p e db yv c a c t u a l l y , t h o s e i nf a v o ro fd e v e l o p i n gt h ew h o l eo ft h eg l a s s w a r ep r e s sm a c h i n ec a ds y s t e m t h es t r u c t u r eo ft h el o t i f o r mo p e n c l o s em o u l dc a ds y s t e ma n dt h ep a r a m e t e r i z e d p a r t s d a t a b a s eo ft h el o t i f o r m o p e n - c l o s em o u l d a r ee s t a b l i s h e di np r o e ；t h e p a r a m e t e r i z e dd e s i g nd a t a b a s eo ft h el o t i f o r mo p e n c l o s em o u l di se s t a b l i s h e db yu s i n g a c c e s s2 0 0 3 ；t h ea p p l i c a t i o np r o g r a mo ft h i ss y s t e mc o m p i l e db yu s i n gp r o t o o l k i t a n dv cm a k e st h ef r i e n d l yi n t e r f a c ec o m et r u e f i n a l l y , t h em a i nf r a m eo ft h eg l a s s w a r ep r e s sm a c h i n ec a ds y s t e ma n dt h el o t i f o r m o p e n c l o s em o u l dc a ds y s t e mw h i c hi sap a r to ft h eg l a s s w a r ep r e s sm a c h i n ec a d s y s t e ma r es e tu pb yr e a l i z i n gt h es e a m l e s si n t e g r a t i o na m o n ge a c ha p p l i c a t i o nm o d u l e ， d a t a b a s em o d u l ea n dp r o es y s t e mt h r o u g hp r o t o o l ki ti n t e r f a c ep r o g r a md e s i g na n d o d b cw h i c hi st h et e c h n o l o g ya b o u tin t e g r a t i n gb e t w e e nmf ca n da c ce ss i nt h i sd e s i g n ，b yf u r t h e rd e v e l o p m e n to fp r o ea n de s t a b l i s h e de x p e r ts y s t e m ，t h e d e s i g no ft h eg l a s s w a r ep r e s sm a c h i n ei sb e c o m ee a s i e r , a n dt h ed e s i g ns p e e do ft h e l o t i f o r mo p e n c l o s em o u l di sb e c o m el e s st h a nt r a d i t i o n a ld e s i g n k e yw o r d s ：l o t i f o r mo p e n c l o s em o u l d ；g l a s s w a r ep r e s sm a c h i n e ；p a r a m e t e r i z e dd e s i g n ； e x p e r ts y s t e m ；d a t a b a s e ；p a r t sd a t a b a s e 目录 1 绪论l 1 1 课题的来源、目的及意义一1 1 2 相关领域的发展状况”l 1 2 1 玻璃器皿压制机开关模机构的国内外发展状况”l 1 2 2c a d 技术的发展及研究现状2 1 2 3c a d 软件二次开发的必要性及其开发方法简介3 1 3 主要研究的内容“4 1 4 本章小节”4 2 系统开发的平台、工具和关键技术及应用5 2 1 系统开发平台的选择5 2 2 系统开发工具的选择6 2 3 系统开发的关键技术及应用6 2 3 1 动态链接库技术6 2 3 2p r o t o o l k i t 与m f c 的接口技术8 2 3 3 二次开发工具p r 0 t o o l k i t 的研究9 2 3 4p r o e 二次开发技术1 9 2 3 5 自顶向下设计2 1 2 3 6 数据库管理技术及应用2 2 2 3 7 利用o d b c 实现m f c 与a c c e s s 的连接技术2 3 2 4 本章小节2 4 3 玻璃器皿压制机c a d 系统设计与实现2 5 3 1 玻璃器皿压制机结构分析2 5 3 2 玻璃器皿压制机型号代码的确定2 5 3 3 玻璃器皿压制机c a d 系统总体设计方案2 7 3 4 玻璃器皿压制机c a d 系统总体设计思路2 7 3 5 玻璃器皿压制机c a d 系统总体结构设计2 8 3 6 专家系统3 0 3 6 1 专家系统应用实例一一3 l 3 6 2 专家系统应用实例一的界面设计3 l 3 6 3 专家系统应用实例二3 3 3 6 4 专家系统应用实例二的界面设计3 4 3 7 本章小节4 0 4 荷花开式开关模机构结构的确定“4 1 4 1 引言4 1 4 2 荷花开式开关模机构的确定4 2 4 2 1 研究目标“4 2 4 2 2 设计思路”4 2 4 2 3 设计要点4 2 4 3 荷花开式开关模机构附属机构滑道机构的确定4 8 4 3 1 设计目的4 8 4 3 2 设计方案。4 8 4 4 荷花开式开关模机构的运动原理5 0 4 5 基于p r o m e c h a n i s m 的荷花开式开关模机构运动学仿真5 1 4 5 1p r o m e c h a n i s m 简介5 1 4 5 2p r o m e c h a n i s m 仿真过程5l 4 5 3 荷花开式开关模机构运动学仿真5 2 4 6 荷花开式开关模机构加工实物5 6 4 7 本章小节5 7 5 荷花开式开关模机构c a d 系统设计与实现5 8 5 1 荷花开式开关模机构参数化设计5 8 5 1 1 参数化设计原理5 8 5 1 2 参数化技术在本系统中的应用5 8 5 2 荷花开式开关模机构c a d 系统总体设计方案6 0 5 3 荷花开式开关模机构c a d 系统总体设计思路6 0 5 4 荷花开式开关模机构c a d 系统开发步骤6 l 5 5 荷花开式开关模机构参数化模型库的建立6 2 5 5 1 零部件模犁库的建立6 2 5 5 2 装配关系模型库的建立一6 6 5 5 3 工程图格式模型库的建立7 0 5 5 4 工程图模型库的建立7 0 5 6 荷花开式开关模机构设计参数数据库的建立7 l 5 7 荷花开式开关模机构c a d 系统应用程序设计7 2 5 7 1 零件参数化设计二次开发流程及其实现7 2 5 7 2 系统的人机交互界面设计与实现7 4 5 8 荷花开式开关模机构c a d 系统应用实例8 l 5 9 本章小节8 6 6 结论和展望8 7 6 1 论文工作结论8 7 6 2 后续工作展望8 7 i l l 天津科技人学硕：卜学位论文 1 绪论 1 1 课题的来源、目的及意义 本课题来源于天津市重点科技攻关项目( 0 6 7 g z g x 0 1 0 0 0 ) ：智能化异形玻璃器 皿开模压机的研制。 随着人们生活水平的提高，对玻璃器皿的外观也提出了越来越高的要求，生产的 玻璃器皿不仅能满足实用功能，同时还应具有优美的外形，即有一定的装饰性。生产 这样的产品需要制作复杂的成型模具。目前玻璃器皿主要有吹制和压制两种成型方 法。相比而言，压制成型方法效率更高，但玻璃器皿的形状结构受到限制。因而，为 降低压制成型方法成型的玻璃器皿结构形状的限制，就需要研制出三开模或多瓣模压 机。 为此，本文将研制用于成型异形玻璃器皿的智能化开模压机，设计全新的荷花开 式开关模机构，并运用p r o e 、v c + + 及a c c e s s2 0 0 3 来进行参数化设计，通过友好的 人机交互界面设定工艺参数，实现人机智能融合，从而达到快速设计，缩短设计周期， 降低设计成本。 并且，本课题以国内市场急需的异形玻璃器器皿成型设备作为开发对象，该设备 很容易被玻璃器皿生产企业所接受，研究成果将直接转化为生产力。本研究不论是在 理论上还是在应用上都具有重要的学术意义和实用价值，有极大的社会和经济效益。 同时，该项目的研制成功，将拓宽现有压机的应用范围，填补国内空白。投入使用后， 可改变现有玻璃器皿企业产品造型简单、单凋的现状，提高产品的档次，增强产品的 市场竞争力，促进企业的可持续发展。在机械制造行业具有明显的示范性，为天津市 机械制造行业的发展、技术创新、提高设备性价比和市场占有率等方面具有较大的推 动作用。 再者，p r o e 本身是国外研发的，其中使用的一些标准与国内并不一致，并不能 完全满足国内设计生产的要求。因此，对这些软件进行二次开发就显得十分必要。通 过二次开发，我们可以建立一套符合国内本行业、本企业的系统。采用这些二次开发 的系统，可以大大地提高设计地效率和质量，避免重复性地工作，缩短设计周期，节 约设计成本。 1 2 相关领域的发展状况 1 2 1 玻璃器皿压制机开关模机构的国内外发展状况 玻璃器皿以其晶莹剔透、美观实用的特点深受人们的青睐，调查表明：玻璃器皿 盛放食物是最安全、最时尚的。餐饮用器皿、厨房用器皿、室内装饰、艺术摆件等都 有很大的市场。玻璃器皿是直接面对消费市场，它是日用玻璃行业今后发展的增长点 之一。在发达国家，玻璃制品的人均消费量每年为5 0 6 0 公斤，而我国人均每年不 足5 公斤。我国目前的玻璃器皿制品基本上属于中低档产品，且造型单调，市场上高 l 绪论 档产品基本上由进口的国外产品占领，而高中档产品和中低档产品的价格相差很大， 少则几倍，多则十几倍。 现在全国现有几百个玻璃器皿生产厂家，但个体实力不强，企业规模小，无规模 效益，而且大多数企业技术装备水平低，生产效率低，产品质量差，档次低，与国外 相比，总体水平相差近二十年。达到国际先进水平的装备仅占5 左右，尚有4 0 的 生产设备属国内一般和落后水平；生产工序自动化的企业仅占l 3 ，将计算机技术应 用于生产控制、管理、设计等领域，实现生产工序自动化的企业则更少；玻璃机械自 主开发能力弱，整机性能差，尤其是机电一体化水平低于国际水平，制约了行业水平 的提高。种种原因导致企业经济效益差，积累少，自我更新改造能力薄弱，只能在低 水平的圈子里重复生产。 根据我们掌握的资料，国外九十年代就已开始使用三开模压机来生产形状复杂的 玻璃器皿，而目前国内还没有压机制造厂家生产三开模压机，并且国外公司也不对国 内玻璃器皿生产企业出售此类设备，这就导致国内企业生产的玻璃器皿结构简单、单 调，只能是中低档产品，无法与国外产品相竞争。 1 2 2c a d 技术的发展及研究现状 2 0 世纪6 0 一7 0 年代，计算机开始辅助机械设计完成复杂的计算和绘制二维工程 图纸，通过计算机将产品的设计要求和设计思想直接变成可用的工程图纸或者数控加 工指令。8 0 年代参数化理论和特征造型系统的提出，第一次使机械设计自动化至少在 理论上是可行的。以p t c 公司的p r o e 为代表的基于特征的参数化设计系统的问市给 机械设计自动化奠定了坚实的基础，使它变得切实可行【1 】【2 】。 特征造型技术的引入，使几何模型转变为产品信息模型，满足了产品全生命周期 的各阶段的不同需求，使得各应用系统可以商接从该零件模型中抽取所需得信息，有 助于c a d c a p p c a m 的集成。特征是高层次的设计概念，设计人员的操作对象不再 是原始的线条和体素，而是产品的功能要素。特征的引用直接体现了设计思想，使得 产品模型更易为人理解和加工生产，设计的图样更容易修改，设计人员可以将精力转 向创造性构思上。另一方面，有了统一的描述产品的信息模型，使得并行工程得以开 展。 参数化技术是指用对应的关系来表示参数化模型的尺寸，而不需要用确定的数 值。当变化一个参数值时，将自动改变所有与它相关的尺寸。也就是采用参数化模型， 通过调整参数来修改和控制几何形状，自动实现产品的精确造型。参数化技术与传统 技术相比，其最大的不同在于它能设计出一族而不是单一的产品模型。参数化设计使 工程设计人员不需要考虑细节就能尽快草拟出零件图，并通过变动某些约束参数来更 新设计。它成为进行概念设计、产品模型编辑修改、多种方案的设计和比较的有效手 段，深受工程技术人员欢迎。参数化技术有以下特点：基于特征、全尺寸约束、全数 据相关和尺寸驱动修改。 2 大津科技大学硕士学位论文 近年来，参数化变量化设计技术一直是我国一些科研院所和高校的研究热点。南 京理工大学、清华大学、上海交通大学等学校的多位学者从事了大量的理论研究与应 用开发工作。一大批与企业合作的参数化变量化c a d 系统纷纷被开发出来，如：冲 裁拉伸模具c a d 系统、机床包装箱c a d 系统、i v e c o 客车车身c a d 系统等。但我 们要清醒的看到，与欧美发达国家相比，无论在理论还是应用方面，都还存在不小的 差距。一方面，国内的相当一部分参数化设计还是基于二维的a u t o c a d 平台，基于 三维平台的参数化设计目前主要是造型简单的零件和具有简单装配关系的装配件：另 一方面，将专家系统技术、特征造型技术与参数变量化技术联合解决机械设计问题的 高级c a d 系统较少。 1 2 3c a d 软件二次开发的必要性及其开发方法简介 应用软件对二次开发的支持己经成为当今软件业的一大趋势，是否拥有二次开发 功能也成为衡量软件品质的一项标准【3 】。在c a d 应用软件领域同样是这样，在文献【4 j 中，二次开发就作为第4 代c a d 系统的一个特色而单独列出。随着c a d 技术应用领 域的不断扩大和应用技术水平的不断提高，用户需求和c a d 系统规模的矛盾日益增 加，多数通用的c a d 软件已不能充分满足用户需求，用户在应用时必须依据各自行 业的特点进行不同程度的二次开发，方能发挥出应有的效益，即使专业c a d 软件也 不例外【5 】。传统的专业c a d 软件由于缺少二次开发支持，导致其存在不可定制、功 能组织缺乏弹性等问题，因此，支持：二次开发平台的专业c a d 软件的开发成为该领 域的一项重要课题；而通用c a d 软件系统拥有运行效率高的二次开发平台，但是由 于其功能复杂，不适应某些专业领域。目前，我国国内实际应用的c a d 系统可分为 两大类：一类是国产自主版权的c a d 软件，另一类是国外商品化c a d 软件。由于国 外c a d 软件功能齐全、性能优良，并完成了商品化和工程化的需求，因此在国内市 场占有很大的份额【6 j 。而国内c a d 软件无论是从产品开发水平方面还是从商品化市 场化程度方面都与发达国家存在不少的差距，不能适应国内市场日益扩大的需求；同 时国内开发二次开发平台的经验极其匾乏，这对中国c a d 软件的发展是一大阻碍， 也使得我国的c a d 技术落后于国外先进水平。 c a d 软件开发的目的是将设计出的软件系统作为设计工具来辅助具体的机械设 计，为工程设计人员创造方便、灵活、高效的设计环境。目前对于c a d 系统的开发 方法主要有3 种：完全自主版权的开发；基于c a d c a m 软件平台的开发：基 于某个通用c a d 软件的开发。其中第种方法一切从底层做起，开发周期最长，适 于大型c a d 系统的开发：第二种方法开发周期较短，但歼发平台价格昂贵，适合大 中型c a d 系统的开发；第三种方法开发周期最短，开发成本最低，且灵活多变，适 合中小型c a d 系统的开发】。 显然本系统开发适合用第三种方法进行，即选取某一种先进的c a d 平台本系统 选用p r o e n g i n e e rw i l d f i r e 进行二次开发，利用其丰富的参数化造型技术和接i s l 开发技 1 绪论 术。为实现玻璃器皿压制机不同部件之间的信息交换及多用户协同设计，本系统在软 件体系结构上采用了目前较流行的数据库a c c e s s2 0 0 3 ：在开发中采用基于装配体的自 项向下技术，有望使软件能够更好地辅助人们进行创造性的设计劳动。 1 3 主要研究的内容 主要任务如下： 。 ( 1 ) 完成对荷花开式开关模机构的设计； ( 2 ) 完成与荷花开式开关模机构配套的滑道机构的设计； ( 3 ) 学习v c 6 o + 十，开发玻璃器皿压制机参数化的总框架和总界面，包括一个 专家系统； ( 4 ) 学习a c c e s s2 0 0 3 开发玻璃器皿压制机型号数据库； ( 5 ) 利用v c 6 o + + 、p r o t o o l k i t 、a c c e s s2 0 0 3 ，开发荷花开式开关模机构参 数化的人机界面； ( 6 ) 研究p r o e 的u d f 和p r o g r a m 技术建立荷花开是开关模机构的三维元件库 ( 已画好3 9 个零件) ； ( 7 ) 研究自项向下技术，为从装配体出发的参数化打基础； ( 8 ) 研究荷花开式开关模机构中，元件与元件之间的装配关系，尺寸参数关系； ( 9 ) 研究p r o e 中工程图模块，绘制工程图符合天津科技大学模具教研室要求的 模块文件a 0 f r m 、a 1 f r m 、a 2 f r m 、a 3 f r m 、a 4 f r m ；在这些模块的基础上绘制荷花 开式开关模机构工程图； ( 1 0 ) 研究p r o e 中运动仿真模块，对荷花开式开关模机构进行运动仿真。 1 4 本章小节 本章首先介绍了论文课题的来源、目的和意义，接着综述了与课题相关领域的发 展状况，其中包括玻璃器皿压制机开关模机构的国内外发展状况、c a d 技术的发展 及研究现状、c a d 软件二次开发的必要性及其开发方法简介，最后介绍了本课题研 究的内容。 4 天津科技大学硕士学位论文 2 系统开发的平台、工具和关键技术及应用 2 1 系统开发平台的选择 二次开发的目的是设计一个软件系统或称之为设计工具来辅助具体的机械设计。 二次开发不同于一般的软件开发，主要在于它不是从底层开始的软件设计，而是在已 有的软件上进行的开发，所以二次开发的最大特点就是继承性。 二次开发后的软件功能在很大程度上取决于支撑软件本身的功能和开放程度，选 用一套成熟的、先进的、版本较高的基础软件和开发平台，可保证设计的优良性、界 面的友好性和功能的强大性。因此，在开发前有必要对各软件做一详细的了解以选择 最适合本系统的软件。目前，较为先进及流行的机械三维c a d 软件有：p r o e n g i n e e r 、 u g 、c a t i a 、s o l i d w o r k s 、i d e a s 等。 u g 是从二维绘图、数控加工编程、曲面造型等功能发展起来的软件。该软件的 主要缺点是不允许在零件之间定义约束，但u g 具有统一的数据库，实现了c a d 、 c a e 、c a m 之间无数据交换的自由转换，提供了功能强大的刀具轨迹生成方法。该 软件的功能也非常的强大，一般认为u g 是业界最好、最具有代表性的数控软件，目 前我国很多的航空企业都在使用这种软件。但u g 软件的安装对微机的要求较高，使 用起来比较复杂，软件相对较难掌握。 c a t i a 具有一个独特的装配草图生成工具，支持欠约束的装配草图绘制，可以进 行快速的概念设计。它支持参数化造型和布尔操作等造型手段，支持绘图与数控加工 的双向数据关联，而且该软件具有很强的曲面造型功能，c a t i a 还可进行有限元分析， 集成开发环境也别具一格。该软件的微机版对微机的性能要求不太高，但遗憾的是这 套软件的价格也不便宜。 s o l i d w o r k s 是基于w i n d o w s 平台的全参数化特征造型软件，它可以十分方便地实 现复杂的三维零件实体造型、复杂装配和生成工程图。图形界面友好，用户上手快。 该软件可以应用于以规则几何形体为主的机械产品设计及生产准备工作中，其价位适 中，因此使用的单位及个人较多，比如国内的相当多的中小型企业都在使用s o l i d w o r k s 软件。 i - d e a s 在c a d c a e 一体化技术方面_ 直雄居世界榜首，软件内含诸如结构分 析、热力分析、优化设计、耐久性分析等可提高产品性能的高级分析功能。 p r o e n g i n e e r 软件系统是美国参数化技术公司p t c 的优秀产品，提供了集成产品 的三维造型设计、加工、分析及绘图等功能的完整的c a d c a e c a m 解决方案。该 软件以使用方便、参数化造型和系统的全相关性而著称，其参数化造型功能贯穿于整 个系统，包括特征、曲面、曲线以及线框模型等。该软件不支持布尔运算以及其它局 部造型操作，限制了它的使用。但由于它的功能很强大，国内的一些大型企业依然是 它的主要用户，该软件在国内的应用数量大大超过了同类型的其它国外产品。 2 系统开发的平台、工具和关键技术及应用 在为数众多的c a d 软件中，p t c 公司的p r o e n g i n e e r 是具有代表性的优秀软件 之一。与其它c a d 软件相比，p r o e 具有基于特征、尺寸驱动、单一全关联的数据 库等特点，并因其基于参数式的设计思想，目前已成为业界应用最广、技术相对成熟 的专业c a d c a m 软件之一。因此本课题选择利用p r o e 强大的参数化功能，在其基 础上进行二次开发来完成工作。f 7 】 2 2 系统开发工具的选择 目前应用软件的开发工具很多，例如：v i s u a lc + + ，c + + b u i l d e r ，t u r b oc ，v i s u a l j h ，jb u i l d e r ， v i s u a lb a s i c 等。各种软件开发工具各有特色，应用领域亦各有偏 重。由于我们已选定p r o e 作为c a d 系统支撑软件。而该软件提供给用户的二次开 发模块一p r o t 0 0 l k i t 是以c 语言为依托的，为此我们须选用基于c 语言的开发工 具。基于c c + + 语言的开发工具目前主要有v i s u a lc + + ，c + + b u i l d e r 和t u r b oc 。v i s u a l c + + 6 o 是运行于w i n d o w s 上的交互式可视化集成开发环境，是美国m i c r o s o t tv i s u a l s t u d i o 的一部分 8 1 1 9 l 。v c + + 6 0 集程序的代码编辑、编译、连接、调试等于一体，给 编程人员提供了一个完整而又方便的开发界面和许多有效的辅助开发工具【l o i 【i l 】。由于 v i s u a lc + + 6 0 开发环境支持类和面向对象的概念，功能强大，开发的软件效率高，在 实践中亦被广泛应用，为此我们决定采用v i s u a lc + + 作为本系统的程序设计工具。 在本系统中，v i s u a lc + + 6 0 主要用于开发图形用户界面和数据库应用程序。 2 3 系统开发的关键技术及应用 2 3 1 动态链接库技术 2 3 1 1 动态链接库 动态链接库( d y n a m i c 1 i n kl i b r a r yd l l ) 提供了一种在w i n d o w s 环境下共享代码和 在应用程序间进行通信的方法。在d l l 中，包含了多个应用程序共用的函数。例如： w i n d o w sa p i 就是以d l l 形式提供应用程序与操作系统的接口 1 2 1 。 w i n d o w s 的执行文件可以划分为两种形式：程序( e x e ) 与动态链接库( d l l ) 。软件 的功能既可以以单个可执行程序的方式发布，也可以以库的方式发布。即把可执行程 序中可以分开的部分放进功能库中，以便其他应用程序使用。d l l 不仅可以包含可执 行代码，还能有数据和各种资源，可以与多个应用程序共享其功能，因而扩大了库函 数的使用范围。 对于大部分e x e 文件与d l l 文件来说，它们的内部结构是相同的。只有当将 d l l 装载到内存中时，情况才发生变化。d l l 自己不能主动启动执行，必须由e x e 来调用。它只是其他程序可以调用的代码( 如函数) 的集合。这些代码使用调用程序 ( 更确切地说是调用线程) 的堆栈。即d l l 库不能建立自己的堆栈空间一它使用调 用它的程序的堆栈空间。 当有多个应用程序调用d l l 中的同一个函数时，内存中只有一个d l l 的代码， 各个程序执行的是同一块代码区，由于数据区不同，所以各程序间不会相互干扰。d l l 6 天津科技大学硕士学位论文 中函数调用方式如图2 1 所示。 应用程序1 d l l应用程序2 c a l la ( )磷函数a ( )钮c a l la o 图2 - id l l 中的函数调用方式 f i g 2 - 1t h ef u n c t i o nt r a n s f e ri nd l l d l l 有各种导出函数，客户程序导出这些函数。w i n d o w s 在加载d l l 时对导入 导出进行匹配。 在d l l 代码中，必须这样明确声明导出函数： d e c l s p e c t ( d l l e x p o r t ) i n tm y f u n c t i o n ( i n tn ) ； 在客户方面，要求这样明确声明相应的导入函数： _ e c l s p e e t ( d l l i m p o r t ) i n tm y f u n c t i o n ( i n tn ) ； 2 3 1 2 使用d l l 的优点7 1 ( 1 ) 内存占用少 不同的程序使用相同的d l l ，只需将d l l 在内存中装载一次，可节约系统内存。 ( 2 ) 模块化 d l l 以一种自然的方式将一个大的应用程序划分为几个小的模块，有利于小组 内部成员的分工与合作。 ( 3 ) 利于共享 对于一些复杂的算法、窗体等，如果是多个程序都需要的，可以放在d l l 中， 供多个程序共享代码和数据，减少可执行文件的大小。 ( 4 ) 便于修改 由于d l l 与应用程序分离，d l l 升级或改动后，只要接口关系不变，就无须改 动应用程序。 ( 5 ) 通信方便 使用动态链接库，可以方便地进行应用程序间的参数传递与通信。 ( 6 ) 支持多个版本 用d l l 文件存放资源是比较实用的一种方法，可以建立不同语言版本的d l l 让 用户选择。 ( 7 ) 与具体语言无关 d l l 文件独立于编程语言，即用某种语言编写的d l l 文件可以被其他的编程语 言调用。 2 3 1 3 动态链接库在c a d 开发中的应用 p r o e 的二次开发工具p r o t o o l k i t 为应用程序提供的工作模式有两种：一种是 同步模式，另一种是异步模式【1 3 】。 7 2 系统开发的平台、工具和关键技术及应用 同步模式包含d l l 模式和多进程模式两种。在d l l 模式下，p r o t o o l k i t 应用 程序与p r o e 的信息交换是通过直接函数调用实现，包括p r o t o o l k i t 应用程序的启 动、退出以及用户与系统的交互等各种功能。从本质讲，p r o e 与p r o t o o l k i t 应用 程序的接口就是p r o e 系统调用p r o t o o l k i t 应用程序的途径，p r o e 系统与 p r o t o o l k i t 应用程序的通信方式是接口实现的关键之一，可以采用d l l 方式实现 两者之间的通信。因为在这种方式下的通信是通过直接的函数调用实现的，所以具有 执行速度快的优点。其接口方案如图2 2 所示。 图2 - 2 接口实现方案 f i g 2 - 2t h ep r e c e p to fi n t e r f a c e 2 3 2p r o t o o l k i t 与m f c 的接口技术n 4 1 p r o t o o l k i t 通过d l l 与m f c 通信。d l l 是代码经过编译的库文件，它可以 被其他应用程序调用。d l l 通过导出函数将特定的函数和类暴露给应用程序。v c 可 以创建两