（材料加工工程专业论文）面向web服务的框架木箱参数化设计系统的研究与开发.pdf

山东大学硕士学位论文 摘要 框架木箱在大型产品包装件中使用广泛，其结构设计是影响框架木箱使用的 关键问题。由于框架木箱种类繁多，设计时需要查阅大量手册和标准，且计算过 程复杂繁琐，导致设计效率较低，正确性也难以保证。开发参数化c a d 系统， 可提高框架木箱设计的专业化和标准化，然而传统的参数化c a d 系统仅限于本 地主机，导致应用范围狭小，影响了使用价值。利用网络化实现技术，建立基于 w e b 服务的框架木箱参数化c a d 系统，是解决上述问题的有效途径。本文利用 v i s u a lb a s i c 语言，在s o l i d w o r k s 软件平台上通过二次开发实现了框架木箱的参 数化设计，解决了建立参数化c a d 系统的关键技术：在此基础上，利用p h p 语 言，并结合m y s q l 数据库，开展基于w e b 服务的框架木箱参数化c a d 系统开 发研究，提出并解决了网络化实现的整体结构框架及关键技术。本文主要工作与 结论如下： ( 1 ) 讨论了s o l i d w o r k s 二次开发方法，利用v i s u a lb a s i c 语言，并结合 s o l i d w o r k sa p i 应用接口，编程建立了框架木箱的参数化c a d 系统。 ( 2 ) 提出了基于w e b 服务的框架木箱参数化c a d 系统总体开发框架，解决 了系统接口、数据存储与访问、事务处理、可执行文件调用等关键技术，实现了 框架木箱参数化c a d 系统的网络化服务。 ( 3 ) 本文建立的基于w e b 服务的框架木箱参数化c a d 系统，能够实现用户 对框架木箱的查询浏览、在线生成、木箱下载等功能，用户只需访问网站，查询 所需框架木箱种类，输入木箱基本参数，即可在线生成符合要求的木箱模型，并 可进行二维、三维浏览及下载，实现了框架木箱设计共享化、快捷化。 关键词：框架木箱：c a d ：参数化设计；网络服务；客户端 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h ef r a m e dw o o d e nb o xi sw i d e l yu s e di np a c k a g i n g ，o fw h i c ht h es t r u c t u r a ld e s i g n i sak e yf a c t o rf o rt h es u c c e s s f u la p p l i c a t i o n d u r i n gt h ed e s i g np r o c e s s ，l o t so f h a n d b o o k sa n ds t a n d a r d sn e e dt ob er e f e r r e dt oa n dt h ep a r a m e t e r sc a l c u l a t i o ni sq u i t e c o m p l i c a t e d , r e s u l t i n gi nt h el o we f f i c i e n c ya n dd i f f i c u l t y t oe n s u r e a c c u r a c y d e v e l o p i n gt h ep a r a m e t r i cc a ds y s t e mf o rt h ef r a m e dw o o d e nb o xc a ni m p r o v et h e s p e c i a l i z a t i o na n ds t a n d a r d i z a t i o no ft h ed e s i g np r o c e s s h o w e v e lt h et r a d i t i o n a l p a r a m e t r i cc a ds y s t e ma l w a y sr u n so nt h el o c a lh o s tc o m p u t e r , w h i c hg r e a t l yl i m i t s i t sa p p l i c a t i o n o n eo ft h ea v a i l a b l ea p p r o a c h e si st oe s t a b l i s ht h ep a r a m e t r i cc a d s y s t e mf o rt h ef r a m e dw o o d e nb o xa i m i n gt ow e bs e r v i c e i nt h et h e s i s ，t h e p a r a m e t r i cd e s i g ns y s t e mf o rt h ef r a m e dw o o d e nb o xw a sd e v e l o p e db a s e do n s o l i d w o r k sb yv i s u a lb a s i c f u r t h e r m o r e ，t h ea p p l i c a t i o no fw e bs e r v i c eo nt h e p a r a m e t r i cc a ds y s t e mf o rt h ef r a m e dw o o d e nb o xw a sp r e s e n t e dc o m b i n i n gp h p a n dm y s q l t h em a i nc o n t e n t sa n dc o n c l u s i o n sa r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) t h es e c o n d a r yd e v e l o p m e n tt e c h n o l o g yo fs o l i d w o r k sw a sd i s c u s s e d t h e p a r a m e t r i cc a ds y s t e mf o rt h ef r a m e dw o o d e nb o xw a sb u i l tb yi n t e g r a t i n gv i s u a l b a s i cw i t hs o l i d w b r k sa p i ( 2 ) t h ew h o l es t r u c t u r a lf r a m e w o r ko ft h ep a r a m e t r i cc a ds y s t e mf o rt h ef r a m e d w o o d e nb o xa i m i n gt ow e bs e r v i c ew a s p r e s e n t e d t h ek e yt e c h n i q u e ss u c ha ss y s t e m i n t e r f a c e ，s t o r a g ea n da c c e s so fd a t a , t r a n s a c t i o np r o c e s s i n ga n dd o c u m e n ti n v o k i n g w e r es o l v e d t h e nt h ew e bb a s e dd e s i g ns y s t e mw a s s u c c e s s f u l l ya c h i e v e d ( 3 ) t h ep a r a m e t r i cc a ds y s t e mf o rt h ef r a m e dw o o d e nb o xa i m i n gt ow e bs e r v i c e p r o v i d e se n r i c h e df u n c t i o n w h i l et h eu s e r sv i s i tt h er e l e v a n tw e bp a g e ，t h e yc a l l i n q u i r ea n db r o w s et h en e c e s s a r yf r a m e dw o o d e nb o x e s o n c et h eb a s i cp a r a m e t e r so f b o x e sf i r ei n p u t , t h eb o xm o d e lm e e t i n gt h er e q u i r e m e n tc a nb ec r e a t e do nl i n e i n a d d i t i o n ，t h eb o xm o d e lc a nb ev i e w e di n2 da n d3 df o r m s 1 1 1 ed o w n l o a do ft h eb o x m o d e li sa l s oa v a i l a b l e h e n c e ，t h es h a r ea n ds h o r t c u to ft h ed e s i g np r o c e s so ft h e f r a m e dw o o d e nb o xa l ei m p l e m e n t e d k e yw o r d s ：f r a m e dw o o d e nb o x ；c a d ；p a r a m e t r i cd e s i g n ；w e bs e r v i c e ；c l i e n t 山东大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 课题研究背景及国内外的研究现状 1 1 1 研究背景 随着科学技术的发展，包装制品行业发展迅速。改革开放多年以来，我国的 包装工业从有到无，从d , n 大，取得了令人瞩目的发展成就。包装是商品经济的 必要环节，包装工业是国民经济的配套行业，至关重要。中国包装行业的发展首 先表现在包装材料的发展上，纸质包装、塑料包装、金属包装以及玻璃包装都发 展迅速，现代包装技术的发展更是促进了各种新型包装的出现。木材作为一种传 统的包装材料，很久以前就被用来制作木质包装箱作为产品包装箱或运输包装器 具。在当今各种新型包装材料陆续涌现的形势下，木材由于具有多种优良性能， 仍然在包装制品行业中占有举足轻重的地位。首先，木材作为包装材料制作的包 装箱具有强重比高的特点，不易变形；其次，木制包装箱具有较强的抵抗损伤和 变形的能力，能够承受比较大的堆码载荷；再次，木材的存在区域较为广泛，取 材方便，制作比较简单，且由于木材的物理化学性能，具有良好的可回收性能i i , 2 l 。 基于以上特点，木制包装箱在产品包装以及运输包装领域仍然应用广泛，在轻工， 机械等包装领域起着不可替代的重要作用。 资料调查表明，每年我国的包装木材使用量大概为5 0 0 - 8 0 0 万立方米；木 箱在出口商品包装中的使用率为2 3 8 ，连同木质底盘、托盘、铺垫与固定材料 等工具，中国现阶段直接或间接使用木质包装的出口商品比例为二分之一【3 】。由 于木材被大量应用于各种生产制造领域，再加上我国本来就是一个森林资源十分 缺乏的国家，因此，如何节约资源利用，提高森林资源的利用率成为当今经济发 展的一个重要课题。但是，由于国内木箱制作理论标准的欠缺，在制订一些必要 标准的时候缺乏相关的实验研究，只是大量借鉴国外的同类标准的制定信息，因 此导致了木箱设计不当，在实际应用过程中出现质量不过关或利用不充分等问 题，在流通过程中，就会出现由于破损导致对包装产品保护不当的现象，造成重 大的损失。也有很多厂商，为了单方面加强包装木箱的使用强度，不惜大大增加 木材的使用量，这样不仪使得木箱体积和重量增加，使得运输过程难度增大，而 山东大学硕士学位论文 且造成了资源的大量浪费，有悖于我国可持续发展的经济发展策略。 在机械产品等大型物品的包装应用中，滑木箱和框架木箱应用广泛，且种类 多设计过程复杂，因此木箱的制作过程需要耗费大量的时间进行设计。目前为止， 国内加工木制包装的大小型企业众多，但是，一般为规模较小的乡镇企业或私营 企业，企业员工少，技术设备水平较低，一部分还存在手工生产阶段，因此生产 加工流程简易，条件不够且员工的整体素质和技术水平跟不上。各种原因导致木 制包装箱的生产效率低下，质量安全性也不能被保证，很容易引发各种问题。 总之，目前为止，虽然我国的包装产业发展迅速，包装产业和出口在国际包 装产业中也已占有很重要的地位，但是，与世界领先水平相比，国内的包装行业 还存在很多问题，尤其是木制包装箱的发展更为落后，例如很多产品形状单一， 工艺技术比较落后，质量不能保证，缺乏专业技术人员等问题，对满足国内外市 场需求还存在着很大的差距【4 】。因此，开发新的技术改进包装制造业生产方式， 对于提高行业的整体素质和国际竞争力，进而实现包装工业的可持续发展具有很 迫切的要求。在这种木制包装箱发展形势的大背景下，木箱制作c a d 软件应运 而生，目的在于节省大量的重复性设计工作，利用科学的设计方法节省木材使用 量，提高木箱设计效率及其安全性和合理性，节约资源。 随着计算机技术的飞速发展，c a d 技术在包装行业已经得到广泛应用，包 括包装造型、包装结构以及包装装潢设计等方面。包装木箱的c a d 软件是根据 参数化设计的思想实现木箱在c a d 软件中的参数化设计，所谓参数化设计是指 将系列化、通用化和标准化的定型产品中随产品规格不同而变化的参数用相应的 变量代替，通过对变量的修改，从而实现同类结构机械零件设计的参数化。包装 用框架木箱也具有严格的分类和不同的规格，木箱的参数化设计就是通过改变同 利，箱型中各部件特征的尺寸值而生成的一系列形状相同或相似大小不用的木箱， 这样每种箱型只需按照国家标准设计一个基本模型存入模型库中即可，其它尺寸 的木箱造型时只需将基本模型中相应特征的参数值改变成所需尺寸即可生成目 标模型。这样就避免了木箱设计过程中大量繁琐的重复性工作，同时也保证了木 箱设计的科学性和准确性，避免设计错误或设计不当引起的原材料浪费，从而大 大缩短木箱的设计时间，提高产品生产效率，降低生产成本。 基于网络化的木箱c a d 系统是在传统木箱设计c a d 软件的基础上进一步 2 山东大学硕士学位论史 发展而来的。现在，国际上的包装设计方法和创意不断创新，越来越多的借助于 计算机技术，并且，随着网络技术的不断发展和成熟，网络化制造( d i s p e r s e d n e t w o r km a n u f a c t u r i n g ，d n m ) 的概念在制造行业已经日趋深入，所谓网络化制造 是指通过采用先进的网络技术、制造技术以及其它的相关技术，构件面向企业特 定需求的基于网络的制造系统，并在系统的支持下，突破窄间和取悦对企业生产 经营范围和方式的约束，开展覆盖产品整个生命周期全部或部分缓解的企业业务 活动( 如产品设计、制造、销售、采购、管理等) ，实现企业间的协同和各种社会 资源的共享和集成，高速度、高质量、低成本的向市场提供所需的产品和服务i s l 。 在网络化制造理念的支撑下，各种制造业产品实现网络化服务的趋势已经十 分可观，国内外涌现出了众多的网络化零件库或标准件库，即利用i n t e m e t 技术， 利用工程数据的可重用性，将处在不同地理位置的企业或零部件供应商的零件数 据库集中在一个固定的网络平台上，从而实现零部件或标准件设计资源的最大化 共享，大大提高设计效率m 】。对于木箱的设计，由于其设计过程的复杂性和应 用的广泛性，为了节省各种人力物力财力，避免设计过程巾的大量重复性劳动， 我们也迫切需要一种有效的手段加大其资源的共享程度，使其设计过程变得快速 简捷，从而提高生产效率，增强企业的市场竞争力。 综上所述，课题基于网络服务的木箱参数化系统，就是在这种大背景下被 提出来的，着重于木箱完整的参数化设计过程和网络服务的实现。 1 1 2 国内外的研究现状 在信息和网络技术飞速发展的今天，各种以计算机技术为载体的设计和生产 模式已得到全世界各个领域的高度重视，各个国家和政府纷纷设立研究机构加大 投入钻研新技术。 对于木箱设计软件，美国、加拿大等国家早在上个世纪末就已研发上市了， 而且已经实现了商业化。 最为典型的木箱设计公司有美国d e p l o yt e c h 公司，该公司研究木箱设计系 统已经有2 0 多年的时间，它的以木箱为代表的木质包装容器设计范围极其广泛， 包含了从造型最为简单的普通木箱到8 0 英尺长的板条箱。以c r a t ep r o5 软件为 例，该软件提供了丰富的标准模型库，强大精确的木箱设计过程和软件功能。此 3 山东大学硕士学位论文 外，较为典型的软件还有p a c k a g i n ge x p e r t 和e a s yc r a t e5 。其中e a s yc r a t e5 是 e a s yc r a t e 系列软件的最新版本，对于木箱经销商来说，e a s yc r a t e5 速度惊人， 功能强大，是不可多得的性价比极高的木箱设计软件【6 】。 美国t r a n s p a k 公司发布了c r a t e m a s t e r 木箱设计系统，这个软件适用于设计 电子产品、机械设备等的包装物流运输木箱，三维造型平台为a u t o c a d ，软件 可以快速灵活的设计满足设备说明及客户要求的包装木箱，降低生产成本，节省 生产时吲7 1 。 此外，加拿大的i n d u s t r i a lc r a t i n g & h e a v yd u t yp a c k a g i n g 公司开发了木箱 设计系统r e c o ，用户输入正确的数据，系统就可以自动为用户提供最佳的包装 方案，可以大大节省时间和成本【引。 随着各种计算机技术的普遍应用，网络化制造的生产理念也得到了世界各个 领域的广泛重视，发展速度和前景十分乐观。其中，以网络为平台建立的各种零 件库已经得到广泛的研究发展和应用。 号称世界第一大零件库的w e b 2 c a d ( w w w w e b 2 c a d c o r n ) 集中了超过数十家 的世界主要的零件制造商加盟，有6 利语言支持，可以为用户免费提供4 0 0 0 多 万个2 d 和3 d 的机械零件c a d 模型1 。 由美国s o l i d w o r k s 公司提供的w e b 零件库3 d c o m e n t c e n t e r ( w w w 3 d c o n t e n t c e n t e r c o r n ) 也规模甚大，可以提供数百万个三维零件模型供用户下载。 德国的一家w e b 零件库c a d c l i c k ( w w w c a d c i i c k d e ) 采用直接上传零件模 型的方式存储零件，成为一个存储了几十万个零部件模型的网络零件库1 4 4 1 。 此外，i n p a r t ( w w w c l e a r p a t h m e d i a c o m ) 、c a d l i b ( w w w c a d l i b c o u k ) 、 p a r t s o l u t i o n s ( w w w p a r t s o l u t i o n s c o m ) 、c a t d a si n c ( w w w c a t d a s c 锄) 等也是国外典 型的规模比较大的网络化零件库。 相比于国外的发展水平来说，国内的发展差距还是很大，虽然c a d 技术已 经得到广泛应用，但是木箱的c a d 系统一般都只是停留在院校的研究和设计水 平上，还没有进一步达到商业应用的水平。 早在1 9 9 5 年，西北轻工业学院的张华良和刘乘提出了木制品包装容器c a d 软件包的设计理念，软件采用“菜单模块”形式，层次分明，中文提示，操作简单 方便，可根据产品的特性及要求设计出满足条件的包装木箱，使传统的木箱设计 4 山东大学硕士学位论文 实现程序化和自动化1 12 1 。 株洲工学院的袁友伟运用计算机辅助设计手段，研制了包装用木箱的c a d 系统，系统以a u t o c a d 软件作为三维造型平台，利用b o r l a n d c + + f o rw i n d o w 和a u t o c a d 内嵌的a u t o l i s p 语言编程，采用a d s 开发方法，实现了本系统的 设计计算和参数化绘图，借助于f o x b a s e 等数据库管理软件编写应用程序，实现 了数据库的建立【1 3 1 。 2 0 0 6 年，张华良等人研制了包括普通木箱、滑木箱和框架木箱的包装用木 箱c a d 系统，实现了木箱的全封闭自动设计过程1 1 4 】。 江苏科技大学机械与动力工程学院的毛兴，张胜文等人在u g 本身强大的 c a d c a e 功能的基础上，利用u g a p i 二次开发接口，针对某厂各种运输大型 零件用包装箱( 包括框架木箱、铁木箱、简易木箱、简易铁箱、铁箱) 的设计、应 力分析难题，开发了一个包装箱专用c a d c a d e 系统，实现了包装箱设计、应 力分析、工艺资料生成的自动化【15 1 。 大连水产学院的周家章等人利用a u t o c a d 软件研制了框架木箱设计c a d 系统，为木箱设计工作的自动化提供了手段【1 6 1 。 随着网络制造生产模式的深入，国内也有越来越多的学者着眼于这一新型生 产模式的研究和开发，网络化零件库等基于网络服务的信息资源不断涌现。 在2 0 0 3 年，南京航窄航天大学机电学院的鲁泳等人对零件库标准及其信息 建模技术进行了研究，基于p l i b 标准，采用b s u 机制，以面向对象的方法通 过通用模型类、功能模型类和功能视图类，以中性文件的形式表达零件库信息， 建立了面向零件族的零件库信息模型【m 。 华中科技大学国家c a d 支撑软件工程技术研究中心的吴义忠等人为了提高 对各平叶一异构c a d 平台的适应性，提出了一利，基于x m l 的三维参数化标准件库 系统的体系结构，对三维c a d 参数化特征造型系统巾常用特征的x m l 描述进 行了探讨，提出了基于x m l 特征表达的三维标准件库方法，通过在不同三维 c a d 系统下的a p i 接u 组件的开发，实特征的零件描述和基于本体的零件描述， 阐述了w e b 零件库的体系结构。整个系统利用p r o t 6 9 d 建立零件初始本体库，采 用j a v a 语言开发，网络服务器使用t o m c a t l l9 1 。 2 0 0 7 年，西安理工大学的李世龙等人以s o l i d w o r k s 、s o l i d e d g e 等软件为开 s 山东大学硕士学位论文 发平台进行了在网络环境下a s p n e t 技术与w e b 数据库技术相结合的多平台虚 拟零件库的开发，实现了使中d , n 造企业用户在网络环境下得到标准件图库应用 服务和机械零件图形远程生成服务的目的1 2 0 1 。 随后，大量关于基于网络零件库的研究出现了，比较有代表性的零件库网站 也相继出现，如中国机械网、3 d s o u r c e 网络零件库( w w w 3 d s o u r c e e n ) 等等。但是， 由于各方面的限制，国内的研究现状一直落后于国外，在零部件数量、模型格式 以及所支持的c a d 系统等方面明显落后于国外。因此，网络化模型库在国内的 发展空间还很大。 综合参数化设计与网络化服务的发展现状，大量的框架木箱参数化设计系统 虽然已经出现，但是都只是局限于本地机系统，而众多的国内网络化模型库也都 没有涉及框架木箱的模型设计，因此，开发一个基于网络化服务的框架木箱参数 化设计系统显得十分必要。2 0 0 9 年山东大学的杨丹丹师姐完成了基于本地服务 的滑木箱的参数化设计系统，作者在此基础上完成了框架木箱的本地参数化设计 系统，并进一步实现了框架木箱参数化设计系统的网络化服务。 1 2 课题研究内容、目的及意义 6 本文的研究内容主要包括以下几个方面： ( 1 )研究了s o l i d w o r k s 软件及其二次开发方法，通过比较选用v i s u a l b a s i c 语言结合s o l i d w o r k s a p i 应用编程接口实现框架木箱参数化设 计。研究分析了网络化发展现状及其相关技术，提出了基于网络化 服务的框架木箱参数化系统的总体构架。 ( 2 )利用m y s q l 数据库管理技术，对系统的各种数据进行存储管理，方 便了程序代码的编写和系统的操作管理。 ( 3 )利用s o l i d w o r k s 软件建立了框架木箱各个构件的基本模型库，采用 v b 语言编写了木箱的尺寸计算过程及其三维造型过程，实现了框架 木箱的参数化设计。 ( 4 )对实现网络化服务的各项关键技术包括p h p 技术、m y s q l 数据库技 术、接口技术等进行了深入研究，完成了整个系统的设计，并通过 实例对整个系统功能进行了完整展示，用户只要访问网站输入基本 山东大学硕士学位论文 参数，即可浏览下载符合要求的模型。 1 3 本章小结 本章系统地介绍了课题的研究背景，木箱设计过程复杂且应用范围广泛，加 之我同森林资源不足的大背景下，十分需要一种简易科学的木箱设计系统实现节 约原材料，提高设计效率的目的。随着计算机技术的飞速发展，各种网络化资源 在现代的生产过程中发挥了越来越大的作用，网络化制造的生产模式已经越来越 深入，因此，对开发框架木箱的参数化系统并实现网络化服务，更加提高了其共 享程度和共享范围，使其发挥更大的作用。 7 山东大学硕士学位论文 第二章s o l i d w o r k s - - 次开发及零件库网络化实现方法研究 2 1 基于v b 的s o l i d w o r k s 二次开发 2 1 1s o l i d w o r k s 简介 s o l i d w o r k s 软件是世界上第一个基于w i n d o w s 开发的三维机械c a d 软件系 统，由于技术创新、软件功能以及软件的高性能符合c a d 技术的发展潮流和趋 势，使得s o l i d w o r k s 软件在c a d 行业成为领先的、主流的三维c a d 解决方案。 选择s o l i d w o r k s 软件作为系统的三维c a d 平台，不仪因为它具有强大的功 能，且易学易用，相比较其它三维软件，它的优势还表现在【2 l 】： ( 1 )s o l i d w o r k s 软件易学易用，对于设计、制造和交流非常方便。软件 提供了一整套完整的动态界面和鼠标拖动控制，减少设计步骤和多 余的对话框。s o l i d w o r k s 独有的拖拽装配功能使用户在比较短的时 间内完成大型装配设计。 ( 2 )清晰、直观、整齐的用户界面使设计过程变的非常轻松， f e a t u r e m a n a g e r 设计树设计人员可以更好地通过管理和修改特征来 控制零件、装配和工程图：p r o p e r t y m a n a g e r 属性管理器，提供了 非常方便的查看和修改属性操作；减少了图形区域的对话框，使设 计界面简捷、明快；c o n f i g e r a t i o n m a n a g e r 属性管理器很容易地建立 和修改零件或装配的不同形态，大大提高了设计效率。 ( 3 )特征建立和装配的控制能力强，利用零件和装配体的配置不仅可以 利用现有的设计，建立企业的产品库，而且解决了系列产品的设计 问题；按照同心、重合、距离、角度、相切等关系的丰富多样的装 配约束，动画式的装配和动态查看装配体运动，在装配中可以实现 智能化装配，可以进行动态装配干涉检查和间隙检测，以及静态干 涉检查，在装配中可以利用现有的零件相对于某平面产生镜像，产 生一个新零件或使用原有零件按镜像位置装配。 ( 4 )提供了自由、开放、功能完整的a p i 开发工具接口，用户可以根据 实际情况利用v c 、v b 、v b a 或其他o l e 开发程序对s o l i d w o r k s 进 8 山东大学硕士学位论文 2 1 2s o l i d w o r k s 二次开发方法 在s o l i d w o r k s 中，机械零件参数化设计主要通过两种方法实现：一是尺寸 驱动法，通过更改现有的模型库中的标准模型参数而进行重建模来实现新模型的 造型方法；二是编程法，即用程序描述建模的过程的方法，此方法需要用需要用 s o l i d w o r k sa p i 函数描述模型造型的全过程。比较两种方法，编程法需要调用大 量的s o l i d w o r k sa p i 函数，对程序编写要求高，程序编写量大导致效率低下，尺 寸驱动法程序编写简单，设计效率明显提高，因此在本文中我们选用尺、j 驱动法 对框架木箱进行参数化设计。 s o l i d w o r k s 通过c o m ( c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ，组件对象模型) 技术为用户 提供了a 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 ) 应用编程接口，a p i 接口是一个强 大的二次开发接口，是一个基于o l ea u t o m a t i o n 的编程接口，此接口为用户提 供了自由、开放、功能完整的开发工具，其中包含了数以百计的功能函数，这些 函数可以直接访问s o l i d w o r k s 。a p i 中的函数可以被v i s u a lb a s i c 、c c + + 、v b a 或者s o l i d w o r k s 宏文件以及其它支持o l e 的开发程序调用，从而可以扩展 s o l i d w o r k s 的功能1 2 2 1 。 s o l i d w o r k s 软件的二次开发工具通过使用a c t i v e xa u t o m a t i o n 技术，使用户 可以快速自定义或自动s o l i d w o r k s 操作，也就是用户根据可以根据自己的需求 进行特定的操作来满足要求，例如模型的参数化设计，可以减少很多重复性工作， 提高设计效率。实际上，a c t i v e x a u t o m a t i o n 技术是利用用户程序操控服务程序 的对象、方法和属性进而实现某种功能的。s o l i d w o r k s 软件的二次开发都足通过 调用s o l i d w o r k s 的对象体系结构来进行的，a p i 编程接口封装了所有的a c t i v e x 对象，其对象层次结构是自上而下的树型结构模型，最底层的根对象是s l d w o r k s 对象，其余的都是该对象的子对象【2 2 1 。s o l i d w o r k sa p i 对象树型结构模型如图 2 1 所示： 9 山东大学硕士学位论文 s o h d f l 白r k s a t t r i b u t e d e 丝2 坐! 三! l s u 7 p r o p e r l y s h e e m a t h p o m t _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 一 - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 一 m a t h t r a n s f o r 一 一 m a t l l u l l i t v m a t h v e c t o r m o d e i d o c 2 磊司医习际面 f e a t h e r - a n n o t a t i o n 、f e a t m g v i e w 、 m o d e l v i e w d i m e n s i o n 、s k e t c h 孳。 图2 1s o l i d w o r k sa p i 树型对象模型图j j 总体上来说，s o l i d w o r k sa p i 对象可分为用户接口相关对象和a p i 独立对象。 最底层的根对象s l d w o r k s 对象属于用户接口相关对象，用于实现应用程序最基 本的操作，而且在访问其它对象之前需要先连接s l d w o r k s 对象，而它可以直接 或间接的访问其它对象。m o d e l d o c 对象是s l d w o r k s 对象下一级的子对象，同时 也是p a r t d o c 、a s s e m b l y d o c 等的父对象。它可以完成视图设置、轮廓线修改、 参数控制、对象选择、打开和保存文档、生成编辑特征参量、生成框架等实体模 型相关的各类操作。f r a m e 对象用于s o l i d w o r k s 用户界面的自定义功能，可以实 现修改、检查、添加s o l i d w o r k s 的下拉菜单和弹出菜单。e n v i r o n m e n t 对象用于 分析文本和几何关系。p a r t d o e 对象允许创建实体和特征，包括草图绘制以及拉 伸、旋转等特征操作，并且执行禁止操作。a s s e m b l y d o e 对象用于对装配体文件 进行操作，例如在装配体中插入新的零件、增加配合要求等，最终完成整个模型 的装配，得到完整的三维模型。d r a w i n g d o c 对象用于完成工程图的操作，比如 生成、排列、访问视图，创建标注、说明、明细表说明等操作。f e a t u r e 对象提 供了访问特征造型、特征名称、参数以及特征管理器中设计树的下一级特征的函 数【2 4 2 5 1 。此外，比较常用的对象还有d i m e n s i o n 对象、c o n f i g u r a t i o n 对象、a t t r i b u t e 对象等等，在此不一一介绍。 芸 山东大学硕士学位论文 s o l i d w o r k s 软件提供了众多的二次开发编程接u ，包括d e l p h i 、v i s u a l b a s i c 、c 类语言等等。d e l p h i 是基于o b j e c tp a s c a l 的开发工具，能够最终生 成可单独执行的d l l 与e x e 文件能方便地进行多媒体、动画、网络和数据库 等应用程序的开发：c 类语言包括c 语言、c + + 、v i s u a lc + + 6 0 、c 拌等；此外还 有v b 、v b a 和v b n e t 等【2 6 1 。其中，最简单的二次开发工具为v b a ，在涉及 e x c e l 时用v b a 最方便，它在一般情况下用于宏文件的录制，得到基本的程序 框架。v i s u a lc + + 语言功能强大，但是往往较难掌握。d e l p h i 功能强大且入门容 易，但是s o l i d w o r k s 在d e l p h i + o l e 的支持问题上还有待于完善1 2 3 】。v b 语言易 学易用，本文选用v b 语言作为s o l i d w o r k s 二次开发的工具，其优点主要有： ( 1 ) 面向对象的可视化编程语言 v b 语言采用了面向对象的设计思想，其基本思路是把复杂的设计问题分解 为多个能够完成独立功能且相对简单的对象集合，所谓“对象”即可操作实体，比 如窗体、窗体中的命令按钮、标签、文本框等等，面向对象的编程语言是指程序 设计员可以根据界面设计要求直接在界面上设计出窗口、菜单、按钮等类型对性 并为每个对象设置属性。 ( 2 ) 事件驱动的编程机制 v b 语言在w i n d o w s 环境下是以事件驱动方式运行的。每个对象都能响应多 个区别事件，每个事件都能驱动一段代码事件过程。这种事件驱动的编程机制可 由用户操作触发也可以由系统或应用触发。 ( 3 ) 软件s o f t w a r e 集成式开发 v b 语言为编程提供了集成开发环境。在这个环境中，编程者可以设计界面、 编写代码、调试程序直至把应用程序编译成可在w i n d o w s 中运行的可执行文件， 这为后来的网络程序调用提供了很大方便。 ( 4 ) 结构化设计语言 v b 语言具有丰富的数据类型，是一种符合结构化设计思想的语言，而且简 单易学。 ( 5 ) 强大的数据库访问功能 v b 语言利用数据c o n t r o l 控件可以访问多利t 数据库，包括d b a s e 、f o x p r o 和a c c e s s 、以及m y s q l 数据库等，且易操作，访问速度快。 山东大学硕士学位论文 ( 6 ) 支持动态数据交换( d d e ) 矛f l 动态链接库( d l l ) 技术 t u r nd d e 拉术，v b 应用程序可以与其它w i n d o w s 应用程序间建立数据通 信。利用d l l 技术可以在v b 程序中方便的调用其它汇编语言程序，也可以调 用w i n d o w s 应用程序接l j 函数【2 7 1 。 2 2 网络服务实现技术研究 2 2 1 网络化系统服务构架 所谓网络化服务是指以i n t e r n e t 为平台，实现各种资源更大范围的共享和利 用，以提高生产效率，促进社会经济的发展。实现产品的网络化服务，是在计算 机技术和互联网技术迅速发展的今天，各个行业和领域不可避免的一种发展趋 势。各种生产和服务资源采用通信技术、计算机技术和先进的制造技术，通过网 络实现远程异地模式的共享和利用，即实现了网络化服务，人们通过互联网络在 i n t e m e t 浏览器上对所需资源和信息进行必要的操作，即可得到各自需求的目标 资源。 本文的网络化系统是将本地c a d 系统通过网络化技术实现了网络化服务， 用户可以通过i n t e m e t 上的客户端界面访问站点，根据各自需求进行查询、浏览 或者下载等操作，其基本服务系统构架如图2 2 所示： 服务器端 中间层 客户端 飞模吞 1；。1灞 。 麓 在到 模垄 【一一一。一j 童堕曼! ；i 惶羹。，。；蠢。，毒。二i 】 k 一。* 一”“_ “m l 必 图2 2 网络化系统服务框架图 含询服务 预览服务 生成服务 下载服务 山东大学硕士学位论文 2 2 2 网络化服务实现技术 2 2 2 1b s 网络应用系统 基于网络服务的框架木箱c a d 系统的总体构架采用b s ( b r o w s e r s e r v e r ) 模式的三层分布式结构，即客户端、中间层和服务器端三层【2 0 1 。客户端即用户 通过i n t e m e t 浏览器访问网站，实现框架木箱三维模型的查询浏览、提交请求和 下载等操作：框架木箱参数化c a d 系统存储于服务器内，用户提交请求之后， 服务器经过分析处理将设计结果反馈给客户端，完成一次访问：介于两者之间的 中间层足连接客户端与服务器的桥梁，中间层通过应用程序完成传递信息的功 能，实现系统的正常运行。b s 模式系统构架如图2 2 所示。 b s 模式具有以下几个特点1 3 3 】： ( 1 )分布式应用：b s 结构模式通过应用服务器、数据服务器的分布以及 前端客户机的简化，解决了分布式应用的问题。 ( 2 ) 跨平台应用：可跨操作系统平台、跨数据库平台。 ( 3 )容易部署和管理：整个系统的管理、资源分配、数据库操作、业务 逻辑不见的管理及动态加载更新等工作集中于应用服务器。这可以 降低客户机的管理难度，有效提高整个系统的运行效率，降低应用 系统部署和管理的难度。 利用b s 模式设计网络系统，具有以下几个优势： ( 1 )客户端的独立性，客户端只需要通过浏览器即可完成相应的操作； ( 2 )服务器端的独立性。在维护时，用户只需要更改服务器端的代码即 可，便于维护和管理； ( 3 )无需开发客户端软件，使用w i n d o w s 操作系统内置的t c p i p 协议和 i e 就可浏览网上资源： ( 4 ) 采用公开的标准和协议，可使原有的系统甲滑地升级到i n t e r n e t 。基于以上优 点，本系统采用b s 模式的网络系统结构。 2 2 2 2 数据库技术 随着计算机技术的发展，网络数据库技术也已成为一种关键技术。在理论上， 网络数据库是重要的电子资源，实现w e b 与数据库的交互，是实现全方位信息 服务的重要途径；在实际应用方面，网络数据库作为一种主要的电子资源，其特 山东大学硕士学位论文 有的优势在网络环境改善下日益突显【3 4 】。 网络数据库是按一定的结构和规则组织起来的相关数据的集合，是综合各用 户数据形成的数据集合，是存放数据的仓库。因此，能否对数据库进行快速有效 的访问成为实现网络服务的关键因素。在b s 模式中，实现对数据库访问的主要 方法有c g i 、o d b c 、j d b c 以及服务器的扩展i s a p i ( 微软) 或者n s a p i ( s y b a s e ) 。 这些方法都有一个共同点，都需要提供数据库链接字( 主要内容包括：数据库服 务器的i p 地址、数据库名字、数据库访问账号以及数据库访问账号密码) 来访问 数据库。因此，如何存放数据库链接字成了维护数据库安全性的重要课题之一。 一方面，需要将链接字以加密的方式存放：另一方面，应用程序在调用链接字时， 还要安全、方便；另外，还应当允许系统维护人员能够更改数据库链接字，即是 更改数据库服务器的i p 地址、数据库访问账号和数据库访问账号密码，并能防 备对数据库服务器的恶意攻击。因此，数据库链接字的访问对程序设计人员和使 用人员将是透明的。程序设计人员和使用人员在链接数据库时，不必知道链接的 是哪个i p 地址的数据库服务器，使用的是哪个数据库访问账号进行链接及相应 的数据库访问账号密码【3 4 】。 在本文中，数据库系统选用m y s q l 数据库，m y s q l 是一