（机械电子工程专业论文）网络环境下钣金零件的展开设计及绘图.pdf

两华大学硕士研究生学位论文 网络环境下钣金零件的展开设计及绘图 机械电子工程专业 研究生岳春娥指导教师廖敏 钣金零件广泛应用于汽车、电子、 上近百分之九十的金属制品是钣金件。 计速度和质量进一步提高。 轻工、航空航天等行业，据统计，市场 市场需求的日益加大，需要钣金件的设 钣金件设计的首要工作就是正确地展开钣金件。传统的钣金件展开都由手 工完成，近年来，在一些c a d 设计系统中或多或少集成了一部分钣金件设计 功能模块，但存在着对设计和制造者的要求过高、易出错、废品率高、设计和 编程的工作量过大等问题。 在信息化技术备受瞩目的今天，为了促进钣金设计行业的信息化发展，缩 短钣金零件的设计周期，提高板材的利用率，本文以钣金件展开设计为对象， 研究了在网络环境下钣金件的展开计算、绘图和数据存储等问题，开发了基于 w e b 的钣金件展开设计原型系统。它简单的操作界面和快速准确的设计过程， 满足了当今钣金件展开计算、绘图多样化和复杂化的需要，使其不再局限于繁 复的手工计算作图或繁琐的程序代码编写。 在本文的研究过程中，主要取得了以下进展： 首先，利用网页技术和w e bs e r v i c e 技术构建了钣金展开设计系统的基础 b s 模式架构，实现了用户的角色管理机制。 然后，将钣金件进行了展开前的基于特征的分类。在研究钣金件的展开计 算方法的基础上，通过v i s u a lc 拌n e t 高级编程语言实现了网络环境下 西华火学硕士研究生学位论文 a u t o c a d 和s o l i d w o r k s 二次开发技术的中间件设计。 最后，利用a d o n e t 实现了把用户资料和钣金展开数据存储到s q ls e r v e r 数据库中的过程。 在该系统中，权限内的用户只需将已知的展开参数输入到浏览器界面内， 就可以轻松地得到相应钣金件的展开图和三维建模图，大大减轻了设计任务， 有助于提高生产效率和经济效益，易于为中小型企业提供设计服务，解决其产 品设计能力不足的问题，适应了现代制造业信息化、网络化的需要。 关键词：钣金，展开，w e b 技术，二次开发 i i 西华大学硕十研究生学位论文 u n f o l d m e n td e s i g na n dd r a w i n go fs h e e tm e t a l p a r t sb a s e do nn e t w o r ke n v i r o n m e n t m a c h i n e r ya n de l e c t r o n i c se n g i n e e r i n g m d c a n d i d a t ey u ec h u n e s u p e r v i s o rl i a om i n s h e e tm e t a lp a n sa lew i d e l ya p p l i e di nt h e s ei n d u s t r i e s ，s u c ha sa u t o m o b i l e ， e l e c t r o n i c ，l i g h ti n d u s t r y , a e r o s p a c e ，a n ds oo n a c c o r d i n gt os t a t i s t i c s ，s h e e tm e t a l p a r t sh o l dn e a r l y9 0 o ft h em e t a lp r o d u c t sm a r k e t a sm a r k e td e m a n dg r o w i n gu p d a y - b y - d a y , t oi m p r o v ed e s i g ns p e e da n dq u a l i t yf u r t h e ri sn e e d e d t ou n f o l dt h es h e e tm e t a lc o r r e c t l yi st h em o s ti m p o r t a n tw o r ko fs h e e tm e t a l d e s i g n n l et r a d i t i o n a lm e t h o dt ou n f o l ds h e e tm e t a li sc o m p l e t e da l lt h r o u g h a r t i f i c i a l ，i nr e c e n ty e a r s ，s o m ec a dd e s i g ns y s t e mi n t e g r a t e dp a r t so fs h e e tm e t a l d e s i g nf u n c t i o n a lm o d u l em o r eo rl e s s ，b u ti ts t i l le x i s t ss o m ep r o b l e m s ，s u c ha s r e q u e s t i n ge x c e s s i v e l yh i g ht od e s i g n e ra n dm a n u f a c t u r e r , e a s yt om a k eam i s t a k e ， h i 曲r e j e c t i o nr a t e ，o v e r s i z e dw o r kl o a do ft h ed e s i g na n dp r o g r a m m i n g i n f o r m a t i z a t i o n t e c h n o l o g y a t t r a c t sm u c ha t t e n t i o nn o w a d a y s ，i no r d e rt o p r o m o t ei n f o r m a t i z a t i o nd e v e l o p m e n to ft h es h e e tm e t a ld e s i g np r o f e s s i o n ，r e d u c e d e s i g nc y c l eo fs h e e tm e t a lp a r t s ，e n h a n c eu t i l i z a t i o nr a t i oo ft h ep l a t e ，s h e e tm e t a l u n f o l dd e s i g na st h et a r g e ti nt h ea r t i c l e ，i t su n f o l dc a l c u l a t i o n ，d r a f t i n ga n dd a t a s t o r i n gu n d e rn e t w o r ke n v i r o n m e n ta r es t u d i e d ，a n di t sp r o t o t y p es y s t e mb a s e do n w e bi sd e v e l o p e d i t ss i m p l eo p e r a t i o ni n t e r f a c ea n df a s ta c c u r a t ed e s i g np r o c e s s s a t i s f i e st h en e e do fd i v e r s i f i c a t i o na n dc o m p l i c a t ed e s i g na n dc a r t o g r a p h y n o w a d a y s ，w h i c ha l s on ol o n g e rt ol i m i t e dt oc o m p l i c a t e dm a n u a lc o m p u t a t i o n m a p p i n go rt e d i o u sp r o c e d u r ec o d ec o m p i l a t i o n i i i 西华人学硕士研究生学位论文 s u c hp r o g r e s sh a sb e e nm a i n l ym a d et h r o u g ht h es t u d y i n go ft h ea r t i c l e ： f i r s t ，t h ef o u n d a t i o n a lb sp a t t e mc o n s t r u c t i o no ft h es h e e tm e t a lu n f o l d i n g s y s t e mi sc o n s t r u c t e du s i n gt h eh o m e p a g ea n dw e bs e r v i c et e c h n o l o g i e s ，a n dt h e u s e r sr o l em a n a g e m e n tm e c h a n i s mi sr e a l i z e d t h e n ，s h e e tm e t a li sc l a s s i f i e db a s e do nc h a r a c t e r i s t i cb e f o r eu n f o l d i n g i n f o u n d a t i o no f r e s e a r c h i n g s h e e tm e t a l u n f o l d i n g c a l c u l a t i o n m e t h o d s ，t h e m i d d l e w a r ed e s i g nt ot h ea u t o c a da n ds o l i d w o r k sr e d e v e l o p m e n tu n d e rn e t w o r k e n v i r o n m e n ti si m p l e m e n t e dt h r o u g hh i 曲- l e v e lp r o g r a m m i n gl a n g u a g eo fv i s u a l c 群 f i n a l l y , u s e r ss u b s c r i b e rd a t aa n ds h e e tu n f o l d i n gd a t aa r ea l ls t o r e di ns q l s e r v e rd a t a b a s et h r o u g ha d o n e t r i g h tu s e ro n l yn e e di n p u tt h ek n o w nu n f o l d i n gp a r a m e t e r st ot h eb r o w s e r i n t e r f a c ei nt h es y s t e m ，t h e nt h ec o r r e s p o n d i n gs h e e tm e t a lu n f o l d i n gd r a f ta n dt h r e e d i m e n s i o n a ld r a w i n gc a nb eo b t a i n e de a s i l y , w h i c hr e d u c e dt h et a s ko fd e s i g n g r e m l y b e n e f i c i a lt oi m p r o v ep r o d u c t i o na n de c o n o m i ce f f i c i e n c y , e a s yt op r o v i d e d e s i g ns e r v i c ef o rm i n o re n t e r p r i s ea n ds o l v ei t sp r o b l e mo fl a c k i n gp r o d u c td e s i g n a b i l i t y , a d a p t e d t h en e e do fn e t w o r k i n ga n dm o d e mm a n u f a c t u r i n g i n d u s t r y i n f o r m a t j z a t i o n k e yw o r d ：s h e e tm e t a l ，u n f o l d i n g ，w e bt e c h n o l o g y ，r e - d e v e l o p m e n t 西华大学硕士学位论文 声明 本人声明所呈交的学问论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经 发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西华大学或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论 文中作了明确的说明并表示谢意。 本学位论文成果是本人在西华大学读书期间在导师指导下取得的，论文成 果归西华大学所有，特此声明。 作者签名：善钾氐汹年岁月m 日 导师签名：赓钒：莘罗日 两华大学硕士学位论文 西华大学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，西华大学可以将本论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印 手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书； 2 、不保密酗适用本授权书。 ( 请在以上口内划4 ) 学位论文作者签名：兵衣嘁 指导教师签名： 夕穆孓觚 日期： 。( s 切 日期： 如护7 岁乙 两华大学硕士学位论文 l 绪论 1 1 引言 机械制造行业是经典的传统行业。随着上个世纪半导体、计算机、激光器 等相继发明，给机械制造行业注入了新的活力，也大大推动了航空、汽车、造 船、通讯电子和精密仪器和机床等行业的发展。钣金加工行业的逐步形成和发 展，大大加速了制造行业的发展。钣金加工产业对提升国内的机械制造行业、 通讯电子行业、汽车和造船等行业有一定的重要性，随着国内这些行业的逐步 兴起，也带动了钣金加工行业的快速发展。目前国内在经济发展较快的地区和 制造业发达地区都出现了钣金行业集群；在珠江三角洲的深圳、长江三角洲的 苏州和环渤海经济区的沧州等地，都出现了几十家甚至上百家的产业集群，已 经形成了当地的一个产业链，钣金行业的出现主要是为国内外机械制造企业做 配套加工，内外资机械制造企业培育了钣金加工行业，而钣金加工行业又促进 了机械制造企业的快速发展；在中国从制造业大国变成制造业强国的同时，机 械制造行业和钣金加工行业将会形成一个快速发展的闭环，从而带动国内制造 行业的腾飞。 由于钣金件具有重量轻、易成型和成本低等独特优点，新型钣金产品的钣 金件的比例日益增加。钣金设计的首要任务就是钣金的展开，如何迅速、正确 展开计算和绘制钣金件展开图是提高钣金的加工质量和劳动生产率的关键【1 】， 同时也是后续排样下料工艺的基础。传统的钣金件生产中展开下料通常是人工 采用作图法和凭工人师傅的实践经验来进行，不仅效率低，而且误差大，成本 高。特别是对于放大样展开下料，前面两种方法有时风险很大【2 】。这种落后的 生产方式很难满足产品更新换代周期日益缩短的要求和增强产品在市场上的竞 争能力。c a d 技术正是解决这一问题的有效手段，它不仅大大提高钣金工展开 的效率，而且也大大提高产品质量。因此，研制钣金展开c a d 系统是非常必要 的。 近年来，计算机网络技术、w e b 技术和数据库技术的出现和飞速发展， 给现代机械设计注入了新的生机和活力，机械设计逐渐向数字化、网络化方向 发展。基于w e b 的远程设计正是在这种条件下产生的。它的出现，使得各制 造企业可以充分利用i n t e m e t 和w e b 的国际互联性和资源共享性，组建企业 西华大学硕士学位论文 间的动态联盟或虚拟设计小组，通过组合分散在各个地域企业的技术优势，发 挥各个企业的局部特长，同时不同专业的技术人员可以不受地域的限制，在一 个统一且易于访问的平台下进行异地的合作与设计，实现信息的交流和共享， 进而快速开发出所需产品，提高产品设计的一次成功率。 作为现代设计的一个重要组成部分，远程机械设计是一个综合了多学科、 多技术的研究领域，涉及到机械工程及计算机技术等诸多知识领域。从机械设 计的角度来说，主要研究设计过程的建模、设计优化理论等。从计算机技术方 面来说，应研究如何对现有的设计资源进行组织和发布，使得这些资源能方便 异地的设计人员进行查询和调用。这些资源包括各种专业化的计算、分析程序， 供设计使用的数据库和知识库等，所以要研究网络环境下设计资源的获取与调 用，设计过程中设计人员之间信息的交流和反馈等，为远程设计中分布式资源 的获取和调用提供基础和借鉴。 1 2 研究背景 钣金至今为止尚未有一个比较完整的定义，根据国外某专业期刊上的一则 定义可以将其定义为：钣金是针对金属薄板( 通常在6 m m 以下) 一种综合冷加 工工艺，包括剪、冲切复合、折、焊接、铆接、拼接、成型( 如汽车车身) 等。 其显著的特征就是同一零件厚度一致【3 】。 目前国内钣金行业主要有以下两大特点： ( 1 ) 设备陈旧，技术落后 就设备情况而言，目前国内很大一部分的钣金企业基本上还停留在小作坊 的生产模式，一般只有一两台冲床加一台折弯机，条件好一点的可能会增添一 台激光切割机。目前冲床基本上都还是比较低端的冲床，没有设置自动落料口， 吹气装置等，甚至有些机器的编程软件仍然停留在d o s 时代，只是在比较大的 一些外企以及高新技术企业才会使用f m s 等设备，这些极大地影响了企业的竞 争力。 近几年来国内的数控技术的应用已经日趋深入，各种数控机床也日益普及， 但是国内目前缺乏大量富有经验的高级技工，正因为此类人才的缺乏，国内的 数控设备大部分没有将性能发挥到最大化。数控软件更新缓慢，通用性差。企 西华大学硕士学位论文 业使用的数控编程软件大多为随机捆绑销售的o e m 软件，很多旧机床仍然在使 用d o s 版本的软件，功能比较落后，使用者的技能也需提高。若企业里拥有多 套来自不同机床厂商的软件，无论在人员培训、设备以及作业管理、编程效率、 设备任务切换等方面带来诸多不便。加之多半没有使用d n c 软件，软盘损耗、 工作人员在现场和办公室之间的来回奔走就不可避免地极大地降低了工厂的生 产效率。 ( 2 ) 信息闭塞，信息化程度不高 现今，信息更新速度之快令人应接不暇，但是国内大多数钣金设计部门仍 是采用人工展开计算，真正被企业所使用的钣金设计系统也只局限于单机版本 的小模块，集成化的钣金制造系统则是微乎其微，造成了产品开发和生产周期 长，效率低下的现状，信息化程度之低显而易见，这很大地制约着企业的生产 以及发展。 伴随着计算机技术和先进的钣金加工设备，如数控剪床、数控冲床和数控折 弯机等机床在企业中应用的普及和发展，系统地应用和集成各项技术以达到最 有效地利用资源，已成为钣金制造业中较为突出的问题1 4 。 当前专门面向钣金零件设计与加工的c a d c a m 软件有不少，如美国 m e r r y 公司s m p 8 1 、p r o e 、英国的r a d a n 等，从这些软件的功能和使用情况 来看，通常能较好地满足钣金设计加工的要求，即能自动连接起从产品图设计 到c n c 程序生成的整个过程1 5 。钣金零件c a d c a p p c a m 系统组成框图如图 1 所示。这些专用的c a d c a m 软件系统功能很强大，但是在选型上要求和生 产设备具有高度的可集成性。 西华大学硕士学位论文 f i g u r el 1c a d c ap p c a ms y s t e mc o m p o s i t i o nd i a g r a mo fs h e e tc o m p o n e n t s 图1 1钣金零件c a d c ap p c a m 系统组成框图 目前，钣金c a d c a m 的发展现状表明绝大部分应用系统都是基于单机 w i n d o w s 结构设计和运行的，而基于网络的b s ( 或b s 与c s 混合) 模式的应 用系统则微乎其微。 钣金应用系统大体上有以下几种： 展开设计计算与制造系统的分离的系统。 应用系统中只考虑了钣金展开设计方面的内容。如展开计算和展开绘图等。 这种系统没有涉及c a d 与c a m 集成，大都只提供展开计算结果和展开图。 基于设计与制造的集成系统。 在设计计算过程中考虑了焊接、坡口、板厚等制造工艺的特点，研制集钣 金、展开、三维建模、自动生成数控代码及其仿真等设计与制造于一体的 c a d c a m 系统。 基于各种应用的钣金集成系统。 目前，国外有专业的钣金应用系统，如英国的r a d a n 。一些中高端软件 也可以进行钣金设计，如u g 、p r o e 、s o l i d w o r k s 等。很多企业结合自己的情况， 西华大学硕士学位论文 选择将这些现有系统集成的方法实现钣金制造。 基于b s 模式的钣金设计系统。 b s 计算模式是一种基于浏览器、w w w 服务器和应用服务器的计算模式， 继承和共融了原来传统的c s ( 客户机服务器) 计算模式的网络软、硬件平台和 应用，但它具有传统的c s 模式所不具有的很多特点：更加开放，与软、硬件 无关，开发速度快、生命周期长，应用扩充和系统维护升级方便等，在i e 浏览 器中，用户可以完成钣金设计与制造的有关操作。 对于前三种钣金c a d c a m 应用系统而言，其共同点是运行在单机 w i n d o w s 环境。而第四种是一种分布式应用。在b s 模式下，由给定的展开算 法实现钣金展开设计是没有问题的，但是要完全实现钣金排样设计和数控代码 处理是很困难的。因为在正浏览器中钣金排样对象的交互控制和数控代码的前 后置设置处理非常困难，而且处理很慢。 随着i n t e m e t 技术和电子商务的迅猛发展，产生了一种全新的设计、生产和 商务模式，这种基于网络的协作模式对于企业控制设计与制造成本、提高产品 质量和加快新品上市速度是至关重要的。c a d 技术在国内国际一直处于不断发 展与探索之中，随着人工智能、多媒体、虚拟现实、信息等技术的进一步发展， c a d 技术必然朝着集成化、智能化、协同化、网络化的方向发展，使工程设计 实现自动化，进一步降低企业成本，提高工作效率，赢得市场竞争主动权。 1 3 课题来源及研究意义 1 3 1 课题来源 该课题来源于西华大学人才引进项目“面向中小企业信息化的网络化应用 集成平台研究( 编号：r 0 6 2 0 2 0 4 ) ”。 1 3 2 研究目的、对象 随着以i n t e m e t 为代表的网络技术的不断发展，传统的c a d 系统正在发生 变革，从传统的单机运行、局域网上协同设计制造发展到异地设计制造和全球 设计制造。敏捷化、智能化、虚拟化、网络化的钣金协同设计系统，可以使跨 地域、跨国界的钣金设计和制造专家共同合作，共享钣金设计与制造的信息。 西华大学硕士学位论文 将w e b 技术和c a d 技术相结合，是c a d 系统发展的重要方向之一。在充 分了解钣金行业发展现状和钣金c a d c a p p c a m 发展状况基础上，本文将钣 金展开设计作为研究对象，研究钣金件在网络环境下的展开计算、绘图以及数 据的存储。 本系统是将网络技术应用到机械设计领域的范例，最终目的是实现钣金展 开设计和绘图的分布式协同设计，提供给用户方便直观的操作界面，简化的设 计任务，精确的设计结果，以期使用户在最短的时间内完成最可靠的钣金展开 的设计和三维建模。 1 3 3 研究意义 在矿山、冶金、石油、交通、国防等各部门建设中，经常遇到各种钣金件。 这些构件形状万千，在制造时须先在钣金件上做出其平面展开图，然后才能剪 裁制作。正确地展开放样是制作这些构件的一道重要工序，它的正确与否对构 件精确程度和质量起着重要作用。而传统的展开设计都由手工完成，在设计与 展开过程中计算和画图的工作都很繁重，且容易出错，即使得到了正确的展开 图，当编制的加工程序发生错误时，一批钣金件都会因此成为废品，造成巨大 的损失。因此，提高钣金件的设计效率和展开质量有着重大的学术价值和极大 的社会经济效益。 随着新型产品中的钣金件的比例日益增加，迅速、正确地计算和绘制钣金 件展开图成为人们研究的热点t 6 。目前投入应用的绘制表面展开图的方法有两 种：图解法和计算法。图解法是根据投影原理，用几何作图法画出下料用的展 开图。计算法是由已知的被展开曲面的方程、相贯线方程求出相应的展平曲线 方程，再计算出曲线上一系列点的坐标值，画出曲线的展开图。手工绘制曲面 展开图效率低，精度不高，而计算法很适合用计算机进行计算和控制切割机自 动下料，有助于提高生产效率和经济效益。 目前，在一些三维c a d 设计系统中，或多或少具有钣金设计功能模块。但 是，在制造业信息化进程中，各种产品设计数据都要求数字化，通过w e b 技术 并在网络环境下实现传输和共享，因而现金的三维c a d 设计系统很难做到钣金 件设计的专业化和高效性。在展开计算的灵活性、准确性和经验方面存在一些 西华大学硕士学位论文 问题，同时在设计阶段对于钣金工艺性能难以全面考虑和处理。本项目以钣金 件远程展开设计与三维建模为研究对象，以i n t e m e t i n t r a n e t 为基础和开发环境， 实现了钣金产品异地协同设计求解的功能。 通过该系统的开发，满足了当今钣金件展开计算、绘图多样化和复杂化的 需要，使其不再局限于繁复的手工计算作图或繁琐的程序代码编写。用户只需 输入几个基本参数就可以立即得到所需的展开图和三维模型图，实现了快捷设 计，大大提高了工作效率，为制造业信息化的发展提供了必要的基础。 1 4 论文的主要内容 本论文从钣金展开设计应用系统开发的计算模式和原理开始进行探讨，在 此基础上介绍了系统实现的关键技术、系统的需求分析和总体设计、系统各功 能模块的具体设计以及系统的运行测试等部分，最终实现了钣金基本件在网络 环境下的展开设计和三维建模。 论文共分为七个部分，如图1 - 2 所示： f i g u r ei - 2o v e r a l lf r a m ec h a r to ft h ea r t i c l e 图1 2 本文总体框架图 两华大学硕士学位论文 1 绪论。 简要概括了钣金行业的发展现状和钣金集成设计制造的发展形势，扼要的 说明了课题的来源，研究的目的、对象和意义以及论文的主要内容。 2 系统开发模式与原理。 本章首先介绍了网络计算模式的概念和种类，在此基础上对系统采用的b s 模式进行了详细的介绍，阐述了系统开发的原理。 3 系统实现的关键技术。 本章系统实现的关键技术进行深度剖析，主要包括a s p n e t2 0 动态网站 开发技术、应用软件的二次开发技术、分布式计算的中间件技术、w e bs e r v i c e 技术和数据库技术五种关键技术。 4 系统分析和设计。 按照系统设计的方法和步骤，首先对系统进行了需求分析，在此基础上设 计了系统的总体功能框架。进行了系统的详细设计，包括用户登录角色的设计， 信息交流的功能设计，着重讲述了钣金设计功能体系的设计方法，最后重点介 绍了系统数据库的整体结构设计、需求分析、概念结构设计和逻辑结构设计。 5 系统测试与完善。 本章首先介绍了该系统运行的环境，并通过正圆锥台的展开实例介绍了系 统实现的功能。 6 结论与展望。 对论文进行了总结和展望，阐述论文主要的研究工作和系统进一步要改进 的几个方面。 西华大学硕十学位论文 2 系统开发模式与原理 2 1 网络计算模式 计算模式( c o m p u t i n gp a t t e r n ) ，就是计算机完成任务的一种运行、输入输出 以及使用的方式。迄今为止，计算机应用系统已经历了三种计算模式：单主机 计算模式、分布式客户服务器计算模式( c l i e n t s e w e r ，即c s ) 和浏览器服务器 计算模式( b r o w s e r s e w e r ，即b s ) 。这三种计算模式的出现与计算机、网络及 数据库技术的发展一脉相承，并决定了计算机应用系统的硬件、软件结构的特 征1 7 。 l 、单主机计算模式 此计算模式主要包括主机终端系统和工作站文件服务器系统。主机终端系 统的各种计算主要集中在主机上，工作站文件服务器系统的各种计算主要集中 在工作站上完成。此模式下，所有数据和程序都在主机上进行集中管理，各终 端只相当于一个显示器加键盘的功能。这种系统便于集中处理大量的信息，但 与此同时所有的计算、存储都集中在主机上f 8 】，主机负担过重，一旦主机出故 障，系统将全面瘫痪。而且当用户量不断增加时，不易扩充，必须更换主机， 否则服务质量就要受到影响。此外，系统的购置、安装、维护费用较高，不易 普及。 2 、分布式计算模式 分布式计算模式，它主要指局域网中的客户机服务器系统，其目的是将计 算工作分摊到多部计算机中，降低集中在单部计算机上运算的负载及可能风险。 服务器通常采用高性能的p c 、工作站或小型机，并采用大型数据库系统，如 o r a c l e 、s y b a s e 、i n f o r m i x 或s q ls e r v e r ，客户端需要安装专用的客户端软件【9 】。 c s 模式的计算机应用系统基本结构如图2 1 所示。 f i g u r e2 1b a s i cs t r u c t u r eo f c o m p u t e r a p p l i c a t i o ns y s t e mi nc sp a t t e r n 图2 1c s 模式的计算机应用系统基本结构 西华大学硕十学位论文 c s 模式下，很多工作可以在客户端处理后再提交给服务器，这样能充分发 挥客户端p c 的处理能力，相应地也加快了客户端的响应速度。 c s 模式的缺点主要有以下几个： 只适用于局域网。 客户端需要安装专用的客户端软件。 首先涉及到安装的工作量，其次任何一台电脑出问题，如病毒、硬件损坏， 都需要进行安装或维护。特别是有很多分部或专卖店的情况，不是工作量的问 题，而是路程的问题。还有，系统软件升级时，每一台客户机需要重新安装， 其维护和升级成本非常高。 对客户端的操作系统一般也会有限制。 可能适应于w i n 9 8 ，但不能用于w i n 2 0 0 0 或w i n d o w sx p 。或者不适用于微 软新的操作系统等等，更不用说l i n u x 、u n i x 等。 3 、浏览器服务器计算模式 、 b s 模式适用于局域网、广域网和国际互联网，包括浏览器服务器系统、 浏览器应用服务器数据服务器系统，b s 结构是在传统c s 结构的基础上发展 起来的适用于分布环境的新型网络计算模式，它把c s 结构的服务器端进一步 细化，分解为一个应用服务器( w e b 服务器) 和一个或多个数据库服务器，通常 称之为三层c s 结构模型。如图2 - 2 所示。 b s 模式是三层结构，第一层是用户界面层，即w e b 浏览器层，主要完成 用户接口功能。它负责管理用户的输入和向用户的输出，但并不负责解释其含 义。第二层是业务逻辑层，即w e b 服务器层，主要利用w e b 服务器完成客户的 应用功能。它是上下两层的纽带，建立实际的数据库连接，根据用户的请求生 成s q l 语句检索或更新数据库，并把结果返回给用户。这一层通常以动态链接 库的形式存在并注册到服务器的注册表中，它与用户界面通信的接口符合某一 特定的组件标准( 如c o m ) 。第三层是数据库层，即数据库服务器层，主要利用 数据库服务器完成实际数据的存储和管理功能，数据库服务器应客户请求独立 地进行各种处理。以上三层c s 结构模型各层体系相互独立，当软硬件环境发 生变化时，其适应能力比传统c s 结构更强，更具有可伸缩性和可扩展性【l 们。 两华大学硕士学位论文 r 一： w e b 客户机 一一in心at 一 ( 浏览器) 之 。h t t p 心 j 、 响应 w e b j d b c o d b c c g ia s p f 卜- 服 务 j l 器 s q l s e r v e r r ) a c c 螺s c c 髓s 数据库 o r a c l e f o x p r o f i g u r e2 - 2b ss t r u c t u r e ( t h r e e - t i e rc sm o d e l ) 图2 - 2b s 结构( 三层c s 模型) 第一层 第二层 第三层 此种计算模式，客户机上只要安装一个浏览器( b r o w s e r ) ，如i n t e m e t e x p l o r e r 或n e t s c a p en a v i g a t o r ，服务器安装s q ls e r v e r 、o r a c l e 、s y b a s e 或 i n f o r m i x 等数据库。浏览器通过w e bs e r v e r 同数据库进行数据交互。这种结构 是网络计算模式的发展方向。 2 2 系统开发模式和原理 2 。2 。1 系统的开发模式 系统的总体结构模式的确定是系统在初步设计阶段要完成的一项重要任 务。系统的总体结构模式是系统的基础，只有确定了系统的结构模式之后才能 进行下一步的设计和开发。而应用系统的架构是建立在计算模式基础之上的， 因此，在上面对网络计算模式的种类理解的基础上进行分析各计算模式的优缺 点，进而选择合适的计算模式是必不可少的步骤。 通过对上面三种计算模式的研究和分析，由于单主机计算模式不符合远程 西华大学硕士学位论文 设计的要求，所以首先淘汰掉此模式。较c s 模式，b s 模式具有以下优点： 1 、界面风格统一、可移植。 c s 模式的客户端往往采用不同的开发工具开发，因此界面不统一，一般来 说也互不兼容，难以移植到其它的平台上运行，而b s 模式的客户端使用统一 的w e b 浏览器，根本就不存在移植性的问题，而且使用非常简单。 2 、更好的跨平台性。 b s 模式的系统较c s 模式的系统有更好的跨平台性，客户端可位于任意的 软、硬件平台，因此跨平台的问题得到解决。 3 、易于管理和维护。 c s 模式的系统针对不同的客户端需要开发不同的应用程序，完成的工作量 较大。一旦系统要进行修改或升级，则要修改所有客户端上的应用程序，工作 重复，管理和维护成本较高。反观b s 模式，由于应用软件集中在服务器端的 开发和管理，因此应用系统进行升级时，只需更新服务器端的软件即可，无需 客户端的参与，因此大大减少了系统维护与升级的成本与工作量。 4 、更强的适应范围。 b s 模式建立在广域网之上，具有分布性特点，只要有操作系统和浏览器就 能运行其基础之上的系统架构，可以随时随地进行查询、浏览等业务处理。 5 、信息流向可变。 b s 架构下信息流向可变，b b 、b c 、b g 等信息流向的变化，使得b s 架构更像一个交易中心。 6 、开发成本低。 基于b s 的应用系统建立在浏览器上，表现方式更加丰富，与用户交流更 加便捷，可以相对轻松地掌握用户的需求，减低了开发成本。 鉴于以上分析，我们确定b s 模式作为系统开发的基本架构，这是信息化 的需要，也是网络技术发展的趋势。基于网络的钣金设计系统的基本架构如图 2 - 3 所示。 西华大学硕士学位论文 r ”。，j l ，l 刀、 习篇蔷 。 。 c 4 览器1 ：二i ；l ：一r、 畦i i ；i 酿： 、l l + | h t t p 请求卜 e = 写。i 一| h t t p 响应 少 卜、 数据库 j | l 珂览器2 曩i 、l j | ；， 夕 1t t p 请永卜 应用服务器w w w 服务 皂萎剖】 n h t t p 响应y 一2 0 f i g u r e2 - 3b a s i cc o n s t r u c t i o nc h a r to fs h e e td e s i g ns y s t e mb a s e d o nn e t w o r k 图2 3 基于网络的钣金设计系统的基本架构图 2 2 2 系统开发原理 传统的钣金展开技术多是技术人员手工计算和绘图完成的，以及后来的基 于单机环境的c a d c a m 系统，都需要技术人员耗时耗力来处理。为了解决这一 现状造成的经济成本和人力资源上的无辜耗费，这种无成本的敏捷设计系统便 应运而生。 系统是基于b s 三层架构之上的，系统的b s 模式体系结构图如图2 4 所 示。针对每一层，其开发原理为： h r r p 请求 提交请求 业 查询请求 数 l 中 据 w 曲 务 逻 间库 层 件服 辑 层 层 务 h t t p 响应7 返回响应 结果 器 f i g u r e2 - 4s y s t e md e v e l o p m e n ts c h e m a t i cd i a g r a m 图2 _ 4 系统开发原理图 西华大学硕士学位论文 第一层是用户层，是用户目所能见的部分，也是用户请求与内层数据交接 的由口。这罩的设计主要考虑界面的友好性等比较主观的内容，力争为用户提 供最美观便捷的操作界面。系统的界面设计在v i s u a ls t u d i o2 0 0 5 集成框架下完 成，主要进行钣金展开设计页面和用户登陆以及信息交流界面的设计任务。用 户可以通过浏览器( i e 、n e t s c a p e 等) 访问钣金设计系统，并根据系统的要求提交 钣金展开数据和用户个人信息，阅读钣金展开设计结果，还可以浏览钣金设计 相关信息。 第二层是w e b 服务层，作为中间层，它是连接用户层和服务器的纽带，是 必不可少的，也是系统实现的关键所在。它和w e b 服务层共同完成业务逻辑、 验证和存储的实现。在本系统中该层可分为中间件层和业务逻辑层，业务逻辑 层负责接收和反馈响应给客户端，中间件层负责和钣金展开数据的计算和用户 登录信息的验证，它主要是和数据库服务器交互。 第三层是数据管理层，此层本系统利用s q ls e r v e r2 0 0 5 数据库，用于存放 系统所涉及的展开数据以及注册用户的个人信息。 本系统的基本构想是：任何连入i n t e m e t 的计算机均可通过网络利用w e b 服 务器上的钣金设计系统进行钣金件的展开设计和三维绘图等工作，用户无需购 买及安装软件，系统的升级与维护都由w e b 服务器来完成。其体系结构采用以 网络为中心的b s 模式，与c s 模式相比具有用户端界面统一、跨平台、系统成 本低、维护升级方便、良好的开放性等显著优点，这些正好弥补了传统c a d c a m 系统的诸多不足。 两华大学硕士学位论文 3 系统实现的关键技术 3 1a s p n e t2 o 构建系统架构 动态网站是指网站内容的更新和维护是通过基于数据库技术的内容管理系 统完成，它将企业网站建设从单纯静态页面制作延伸为企业对信息资源的组织 和管理】。 为克服早期的动态网站开发技术容易崩溃的弊端，微软公司提出了a c t i v e s e r v e rp a g e s ( a s p ) 技术，该技术利用“插件”和a p i 简化了w e b 应用程序的开 发。a s p 与c g i 相比，其优点是可以包含h t m l 标签，可以直接存取数据库及 使用无限扩充的a c t i v e x 控件，因此在程序编制上更富有灵活性。 之后，微软又推出a s p n e t ，a s p n e t2 0 ，这不是一个简单的升级过程， 而是全新一代的动态网页实现系统，是用于一台w e b 服务器建立强大的应用程 序，是微软发展的新体系结构n e t 的一部分，是a s p 和n e t 技术的结合。 a s p n e t 可以使用n e t 平台快速方便的部署三层架构。a s p n e t 革命性 的变化是在网页中也使用基于事件的处理，可以指定处理的后台代码文件，可 以使用c 群，v b ，肼作为后台代码的语言。n e t 中可以方便的实现组件的装配， 后台代码通过命名控件可以方便的使用自己定义的组件。显示层放在a s p 页面 中，数据库操作和逻辑层用组件来实现，这样就很方便的实现了三层架构 1 2 1 。 后台代码 c 0 d eb e h i n d 、 ( a s p x 蒯，a s p x v b e t c ) - 业务层中间件层 a s p n e t2 o b u s i n e s sl a y e r ( w e bs e r v i c e ) 数据库 显示贞面一 ( s q l ( a s p x )口 口 s e r v e r ) 显示层 w e b 服务层 数据层 f i g u r e3 - 1t h r e e t i e r sc o n s t r u c t e db ya s p n e t2 0 图3 - 1a s e n e t2 0 构建三层架构 a s e n e t2 0 使用了一个改进的后置代码模型，页面的服务器端代码是完全 西华大学硕士学位论文 己编译和可执行的，并且采用逐行解释的方式，其结果是性能更好，并且也为 在编译阶段检测到更多错误提供可能，而无需等到运