（机械设计及理论专业论文）动态虚拟零件库的研究与开发.pdf

摘要 动态虚拟零件库的研究与开发 学科：扭越遮让丛堡迨 作者：奎世蕴签名： 导师：壹嗑垦职称：数援签名： 答辩日期： 摘要 a s p 模式由于低成本、易操作、便于管理等优点，越来越受到中小企业的关注，而 c a d c a m c a e 技术作为制造业保持竞争力的有力工具，在缩短产品上市时间、提高产品质量、 降低成本等方面可发挥重要作用。本文基于a s p ( a p p l i c a t i o ns e r v i c ep r o v i d e r ) 服务的思想，结 合c a d c a m c a e 技术的优势，以s o l i d w o r k s 、s o l i d e d g e 等软件为开发平台，进行了网络环境 fa 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。论文主要完成了以下工 作： 1 对系统的结构进行了研究，采用b s ( b r o w s e r s e r v e r ) 网络结构模式，建立了系统的网 络架构和体系架构，并且将系统分为几个主要的功能模块，通过分析系统模块间的接口关系， 得到系统集成实现的途径。 2 研究基于族表技术和数据库技术的标准件库建立和管理，实现了网络环境下标准件库的 应用，对通用件库建立的方法进行了分析，选择最为合适的通用件库的建库方法。对数据库在 零件库建立和维护中使用的有关技术进行了分析。 3 分析了使用v b 语言和a c t i v e x a u t o m a t i o n 技术开发图形代理程序的主要方法。结合s o l i d w o r k s 和s o l i d e d g e 的接口对象，成功地实现了图形代理程序根据用户的选择( s o l i d w o r k s 或s o l i d e d g e ) 对图形软件进行调用。 4 借助数据库技术实现了服务器和图形代理之间的通信，保证了系统的稳定运行和对系统 运行中信息的统计。 动态虚拟零件库系统的建成将有助于中小企业提高设计效率、降低设计开发成本，可以支 持网络化设计与制造以及进行企业间协作等，达到有效地实现行业或区域资源共享、优势互补， 提高中小企业的敏捷性及响应市场能力以及行业企业群的整体竞争力的目的。 【关键词】：a s p ：虚拟零件库；c a d ：数据库 a b s t r a c t r e s e a r c h & d e v e l o p m e n to nd y n a m i cv i r t u a l p a r t sl lb r a r y s p e c i a l t y ：m e c h a n i c a ld e s i q na n dt h e o r y a u t h o r ：l l 墨b l ! q 凸g a d v i s o r ：jix i a o mi n s i g n a t u r e s i g n a t u r e ： a b s t r a c t w i t ht h ea d v a n t a g e so fl o wc o s t ，c o n v e n i e n to p e r a t i o na n de a s yt om a n a g e m e n te t c ，a p p l i c a t i o ns e r v i c e p r o v i d e ( a s p ) m o d eh a sb e e nm o r ea n dm o r ep a i da t t e n t i o nt os m a l la n dm i d d l ee n t e r p r i s e s ( s m e s ) m e a n w h i l e ，t h ec a d c a e c a mt e c h n i q u e ，a st h ep o w e r f u lt o o lf o rt h em a n u f a c t u r i n gi n d u s t r yk e e p i n gi t s c o m p e t i t i o na b i l i t y , h a sp l a y e da ni m p o r t a n tp a r tt os h o r t e nt h ep r o d u c td e s i g nt i m e ，i m p r o v et h ep r o d u c t q u a l i t ya n dr e d u c et h ec o s t b a s e do nt h ec o n c e p to f a s pa n dt h ea d v a n t a g eo f c a d ，c a e ，c a mt e c h n o l o g y , am u l t i p l a t f o r md y n a m i cv i r t u a lp a r tl i b r a r yw a sd e v e l o p e do nt h ep l a t f o r m so fs o l i dw o r k s ( s w ) a n d s o l i de d g e ( s e ) i nt h i sp a p e rb yi n t e g r a t i n ga s r n e ta n dw e bd a t a b a s e t h em a i np o i n t so ft h ep a p e ra r e d e s c r i b e da sf o l l o w s 1 t h es y s t e mc o n f i g u r a t i o nw a sr e s e a r c h e d b ya d o p t i n gt h eb sn e t w o r kc o n f i g u r a t i o nm o d e ，t h e n e t w o r kf r a m ea n ds y s t e mf r a m ew e r ee s t a b l i s h e d ，a n ds e v e r a lf u n c t i o n a lm o d u l e so ft h es y s t e m w e r ed i v i d e d a t i e rt h ea n a l y s i so f t h ei n t e r f a c er e l a t i o n sb e t w e e nt h es y s t e mm o d u l e s ，t h er e s o l u t i o n o f t h es y s t e mi n t e g r a t i o nw a so b t a i n e d 2 b a s e do ng r o u p - t a b l ea n dd a t a b a s et e c h n i q u e ，t h ee s t a b l i s h i n ga n dm a n a g e m e n to fs t a n d a r dp a r t l i b r a r yw a ss t u d i e da n dt h ea p p l i c a t i o no ft h es t a n d a r dp a r tl i b r a r yw a sr e a l i z e du n d e rt h en e t w o r k e n v i r o n m e n t ，t h e nt h eb u i l d i n gm e t h o df o rt h eg e n e r a lp a r tl i b r a r yw a sa n a l y z e da n dt h eb e s t b u i l d i n gm e t h o dw a ss e l e c t e d t h e r e l a t i v e t e c h n i q u e s w e r ea n a l y z e df o r e s t a b l i s h i n ga n d m a i n t a i n i n gt h ep a r tl i b r a r yb yu s i n go f d a m b a s e 3 t h em a j o rm e t h o d st od e v e l o pt h eg r a p h i c sa g e n tp r o g r a mb yu s i n go fv ba n da c t i v e xa u t o m a t i o n t e c h n i q u ew e r ea n a l y z e d b yc o m b i n i n g t h ei n t e r f a c eo b j e c t so fs wa n ds e ，ap r o g r a mw a sw r i t t e n f o rg r a p h i c sa g e n tp r o g r a mt oc a l lt h eg r a p h i c ss o f a v a r ea c c o r d i n gt ot h eu s e r sc h o i c e ( s wo rs e ) 4 t h ec o m m u n i c a t i o nb e t w e e nt h es e w e ra n dg r a p h i c sa g e n tp r o g r a mw a sr e a l i z e db yu s i n go ft h e d a t a b a s et e c h n i q u e t h es t e a d yr u n n i n go f t h es y s t e mc o u l db ei n s u r e da n dt h ei n f o r m a t i o ns t a t i s t i c s i nt h es y s t e mr u n n i n gc o u l db eo b t a i n e d t h ee s t a b l i s h m e n to ft h ed y n a m i cv i r t u a lp a r tl i b r a r yc o u l db eh e l p f u lf o rs m e st oi m p r o v et 1 1 e e f f i c i e n c ya n dt od e c r e a s et h ed e v e l o pc o s to ft h ep r o d u c t s i tc o u l da l s os u p p o r tt h ed e s i g n ，m a n u f a c t u r ea n d c o o p e r a t i o nb e t w e e nt h ee n t e r p r i s e so nw e b f u r t h e r m o r e ，i tw o u l db eh e l p f u lt or e s o u r c es h a r i n gb e t w e e n i n d u s t r ya n dd i s t r i c t ，c o m p l e m e n t i n ga d v a n t a g e se a c ho t h e ra n di m p r o v i n g t h ep r o m p t i t u d ea sw e l la st h ea n d a b i l i t yo fm a r k e t r e s p o n d i n gf o rs m e s a sar e s u l t t h ec o m p e t i t i o nf o ra ni n d u s t r y a st o t a lw o u l db e e n h a n c e d k e yw o r d s ：a s p , v i r t u a lp a r tl i b r a r y , c a d ，d a t a b a s e 独创性声明 秉承祖国优良道德传统和学校的严谨学风郑重申明：本人所呈交的学位论文是我个 人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人的研究成果。与我一同工作的同志对本文所论述的工作和成 果的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并已致谢。 本论文及其相关资料若有不实之处，由本人承担一切相关责任 _ i ， 论文作者签名：垒筐! 釜 2 固年专月历日 学位论文使用授权声明 本人i 垒垫叁在导师的指导下创作完成毕业论文。本人已通过论文的答辩，并 已经在西安理工大学申请博士硕士学位。本人作为学位论文著作权拥有者，同意授权 西安理工大学拥有学位论文的部分使用权，即：1 ) 已获学位的研究生按学校规定提交 印刷版和电子版学位论文，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生上交的 学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；2 ) 为教学和 科研目的，学校可以将公开的学位论文或解密后的学位论文作为资料在图书馆、资料室 等场所或在校园网上供校内师生阅读、测览。 本人学位论文全部或部分内容的公布( 包括刊登) 授权西安理工大学研究生部办 理。 ( 保密的学位论文在解密后，适用本授权说明) 论文作者签名：趸蕊导师签名：拦塞鱼、洲年1 月龉日 1 绪论 1 绪论 1 1 课题的研究背景和意义 计算机网络是现代计算机技术与通信技术相结合的产物作为一个信息共享和高效率 的通信手段，网络正在以令人惊奇的深度和广度影响制造业。随着网络技术的超高速发展， 科学技术的交流更多地在网络上进行，同时市场化的经济体系要求科学研究及开发的产品 只有应用到实际的生产实践中才能发挥它的生命力。我国是一个制造业信息化水平较低的 制造业大国。加入1 盯o 后，我国企业正在面临更激烈的市场竞争，急需提升制造业信息化 的水平。改革开放以来，我国的制造业取得了长足的进步，但是不可忽视的是我国的制造 业力量还集中在分布广泛的中小企业，统计表明，中小企业占我国注册企业总数的9 0 以 上，其工业总产值，销售收入，实现利税，出口总额分别已占全国的6 0 ，5 7 ，4 0 和5 0 左右，并提供了约7 5 的城镇就业机会，在促进国民经济和社会发展发挥中起着重要作用 “1 。但这些中小企业成长周期短，缺乏资金，全部的工作是以销售和获利为核心，大都没 有管理系统，没有专业计算机人员。而且目前的信息化模式并不适合中小企业信息化，传 统的“高投入、长周期”的信息化模式，以及“先建局域网，后上互联网”的老路，都不 能满足中小企业的实际需求。瑚。为了解决这种现实矛盾，必须探求新的更好的、适合中 国国情的服务模式。 在这种情况下，a s p 模式由于低成本、易操作，便于管理等优势，越来越受到中小企 业的关注圈。a s p ( a p p l i c a t i o ns e r v i c ep r o v i d e r ) 是指配置、租赁和管理应用解决方 案，为商业、个人提供服务的专业化服务公司。通俗地说，a s p 是一种业务租赁模式，企 业用户可以直接租用a s p 的计算机及软件系统进行自己的业务管理，任何用户只要有网络 浏览器，就可以向a s p 租用所需要的软件，而不必在本地的机器上安装该软件。从而节省 一大笔用于i t 产品技术购买和运行的资金。由于上述特点，使基于a s p 的运行模式满足 了广大中小企业的需求旧。a s p 的应用提供模式将成为未来我国中小企业运营和管理的基 本模式之一国家“十五”攻关计划和“8 6 3 ”计划中均将a s p 作为制造业信息化的研究 课题之一。a s p 的发展非常迅速，据d a t a q u e s t 统计，a s p 市场规模2 0 0 3 年达到2 2 7 亿美 元，2 0 0 4 年全球a s p 产业的增长率为8 0 ，国内的a s p 业务也迅速的开展起开，2 0 0 0 年， 中国a s p 市场的销售额是3 3 0 0 万美元，约占全球总销售额的0 3 ，2 0 0 0 - 2 0 0 4 年大中国 区a s p 市场的年平均增长率是6 4 9 6 ，到2 0 0 4 年，大中国区a s p 市场的容量将达到2 4 3 亿 美元m ，并且已经形成了一定的规模，一些大型企业如中国网通，中国最大的财务软件公 司用友等已经拥有了大量的a s p 业务旧。但是当前a s p 所提供的应用服务领域还主要集中 在商务分析、商务管理、企业资源管理、客户关系管理、协作沟通、行业应用等领域，c a d 、 c a m 、c a p p 等方面开发应用较少。 c a d c a m c a e 技术作为制造业保持竞争力的有力工具，在缩短产品上市时间、提高产 品质量、降低成本等方面发挥重要作用。引入网络技术，把i n t e r n e t 作为系统的扩展部 西安理工大学硕士学位论文 分，是几乎所有c a d c a h t c a e 系统的发展方向“小“”在设计的各个时期，让设计团队的 成员和用户能够通过w e b 浏览器来浏览产品模型，是这些系统提供的基本网络功能。中小 企业在应用三维c a d 技术进行机械产品设计时，往往将大量的时间和精力花在大量标准 件、通用件、外购件以及企业内部系列化产品等的设计上，其工作重复而繁琐，大大延缓 了产品开发周期，不能充分体现c a d 技术的优越性。基于某个软件平台的虚拟零件库能够 给用户带来一些方便，但是目前分布广泛的中小企业在设计、生产中并不局限于具体的软 件平台，不同的企业可能有不同的零件格式需求。虚拟零件库如果能够根据用户需求提供 基于不同软件平台，不同图形格式的零件，将会受到企业的欢迎，也会有很广阔的市场应 用前景。因此，为使机械行业获得最新、最快捷的零件资料信息的查询、浏览，开发网络 环境下w e b 数据库技术与a s p 技术相结合的基于多软件平台的虚拟零件库就显得尤为必 要。 1 2 国内外有关研究现状概述 1 2 1 参数化驱动造型技术 计算机辅助设计即c a d 技术已经成为企业提高创新能力，提高产品开发能力，增强 企业竞争能力的一项关键技术。随着计算机技术的不断发展，单纯的基于软件平台的建模 技术已经不能满足企业发展的需要。而基于参数化特征的动态建模技术有助于解决大量标 准件、通用件等的三维设计问题，有助于提高设计效率。目前存在着三种参数化造型技术： ( 1 ) 采用e x c e l v b a 技术操纵软件平台的变量表；( 2 ) 采用v b 、v c 编程技术操纵软件 平台的变量表；( 3 ) 采用v b 、v c 编程技术操纵软件平台的特征造型。国内在这一方面 研究较多，技术应用也逐渐趋于成熟。 文献“”详细研究了i - d e a s 所具有的参数化特征造型技术，并在此基础上开发了冲裁 模c a d 的三维标准件库。减轻了设计过程中建模工作量，提高了模具设计的效率，缩短 了设计周期；文献“”阐述了基于特征和约束的参数化驱动技术建立图形库的方法，在s o m w o r k s2 0 0 3 环境下开发基于三层c s 模式的三维冲模标准零件库系统；文献“”基于三维 c a d 软件p r o e n g i n e e r ，利用模型中尺寸标识i d 唯一的特点，通过加载p r o e 的二次开发 应用程序，建立几何模型特征与尺寸i d 之间的映射。利用这种映射关系，再读取零件详细 设计后的尺寸数据，由m 关联驱动模型尺寸，实现了零件设计时从初始几何模型到最终 模型的自动更新；文献“”利用面向对象的开发工具v c + + 对s o l i dw o r k s 进行二次开发， 通过a p i 函数实现零件的快速参数化驱动，从而节省大量的人力物力。 上述方法中的第一种方法无需设计专门的数据管理程序，零件库数据管理方便，程序 设计简单清晰，但是使用时需要同时运行e x c e l ，零件库的运行、管理、维护不方便。该 方法一般用于零件库中零件数量较多、零件结构复杂、零件数据较多的场合，如企业通用 件库的设计。第二种方法一般用于零件库中零件数量较多、零件结构复杂、控制变量的数 量较少，且各变量之间的关系较为简单的场合。第三种方法不需事先建立复合零件，零件 2 1 绪论 库的独立性较高，便于零件库的运行、维护，但程序设计较为复杂，一般用于零件库中零 件数量较多、零件结构较为简单的场合，如标准零件库的设计。综合考虑。本文选用第二、 三种方法相结合的参数化造型技术。 1 2 2 虚拟零件库技术的研究现状 制造业企业的工程设计中，常常涉及到大量的标准件或专业零件，建立标准件和常用 件图库，可以将设计人员从重复性劳动中解放出来，提高设计效率，更好的进行创造性工 作。一些企业经常自己建立一些小型的标准件库或专业零件库“。例如广州黄埔发电厂 开发的工程图纸及技术资料管理系统可以实现零件浏览查询；常州机床总厂组织技术 人员开发了产品工程图纸档案管理系统对图纸资料进行查询、浏览、使用。但是这样 做往往导致大量人力、物力和时间被耗费在重复的工作中。而且由于各单位条件限制及使 用目的不同，很难有一个完整、准确的零件库存，对由于标准改变等情况引起的零件库需 要更新的问题也无法很好地解决。 将标准件和常用件图库放在因特网上一个专业的网站即虚拟零件库( l ) 形成了一 个新的思路，可以通过访问网站搜索在设计中所需要的图纸，对图形文件进行预览，把符 合需要的图纸下载到本地计算机上使用o ”咖。一些著名的c a d 软件公司已经开始提供虚拟 零件库的服务。例如a u t o c a d 在你的浏览器安装一个特定插入模块的情况下，可以在洌 览器中打开一个图形文件，并且保存在本地的计算机中嘧1 1 ；s o l i de d g e 内置的i n s i g h t ，基 于s q ls e r v e r ，并且联合微软的n e t 技术，安全的管理用户有价值的设计数据，网络插 件允许s o l i de d g e 浏览器能够添加到网页中，用户可以通过一个网络浏览器，在任意时间 任意地点，浏览零件、装配体、图纸、产品结构；s o l i dw o r k s 中p d mw o r k s 高级服务 器其中一类w e bp o r t a l 允许通过标准的网络浏览器对库数据进行查看和打印访问矧。这 些和相应c a d 软件紧密联系的零件库理所当然的要求在用户端进行相关软件的安装，且 内容杂乱无序，不便于检索，对于用户来说吸引力不大，移植性不强。 国外在虚拟零件库的开发方面发展很迅速。在美国已经有相当规模的v p l 在运作，如 著名的p t c 公司所属的i np a r t 就是这样一个虚拟零件库，该公司与著名机械零件生产厂 商合作，收集他们的零件图纸及相关文件，将二维( d w f 格式) 及三维( v r 札格式) 图形 放在网上向用户有偿发布。客户数秒种就可以从w e b 上得到零件，直接插入本地终端上设 计的图中。国内的一些c a d 软件也开始提供零件图库，新洲三维( s o l i d 3 0 0 0 ) 的标准件 库提供完备的国际标准件，同时附有标准件的示意图和标准的注解说明，用户可以完全抛 开手册。这些虚拟零件库要么价格昂贵，要么覆盖率低，不适合中国具有特殊国情的中小 企业。 国内的许多研究单位也运用软件平台二次开发技术进行了图库的研究设计，开发了相 当多的虚拟零件库。文献1 建立了基于数据库与网络应用的夹具图档管理系统，实现夹具 图纸和技术文档的编辑、管理计算机化，在节省存储空间与人力资源的同时，能够很好地 满足用户需要时方便、快捷地查询与获取所需资料的要求；文献研究开发基于网络数据 3 西安理工大学硕士学位论文 库的标准件库和基于族表技术的标准件库，通过开发标准件库管理工具，实现对这两类标 准数据库的管理，并实现这两类标准件库的相互关联；文献嘲实现了图纸管理的实时性、 网络化，充分利用了原有的信息资料，避免重复工作，集图纸的输入、编辑、修改、查询 和图纸相对应的设备的计划、统计、报价等管理于一体；文献鲫建立了基于c s 结构的网 络环境下的可参数化三维零件库系统，建立了标准件库和非标准件库。以”联轴器、键、轴 的装配体为例，对部件参数化技术进行了介绍，并且对i n t 锄e t 环境下零件库的建立进 行了研究。该零件库具有可扩充性，涵盖机械领域中所有标准零件以及企业内部要经常使 用或加工的非标准件；文献嘲论述了以s o l i d w o r k s 为平台的三维网络图形数据库的开发， 以及建立标准件库的思想和方法，提出了基于s t e p 标准的跨平台异种c a d 系统的通用标 准件库的开发思想，分析了分布式网络化图形库的建立、实现方法，实现了在s o l i dw o r k s 中对模具标准件的快速绘制与显示。 这些已经成功开发的零件库大多针对专门的c a d 平台，利用系统本身的零件族功能 和参数化特征造型技术建立零件的三维模型库或者利用v b 或v c 编程技术操纵系统的变 量表建立模型库，有的甚至考虑到了跨平台通用标准件库的思想阍，但是这些零件库要 么对于零件没有统一的描述格式，不能进行彼此间的信息交换，对于重复几何形状的标准 件造成了资源浪费。要么相对共享的文件格式在实现了浏览打开后，难以进行参数化的再 设计，数据库文件不能进行扩充或者很难进行即时的扩充。 1 2 3 网络技术在队d c 朋领域的应用 数据库体系结构随着计算机的发展不断的发生着改变，随着世界范围内 i n t e m e t i n t r a n e t 网络环境形成，w e b 数据库系统在规模、结构、功能层次及设计实现等方 面与传统数据库系统相比均发生了很大变化。现代企业采用标准的t c p i p 作为通信协议， 以w e b 为中心，形成b s ( b r o w s e r s e r v e r ) 架构。在c s ( c l i e n t s e r v e r ) 模式基础上演 化而来的b s 具有前者难以比拟的优点，它的结构是开放式、跨平台的，通过浏览器可 以访问多个应用程序服务器，开发环境和应用环境相分离；系统维护方便，费用低。b s 模式具有三个层次：客户端浏览器、中间功能层、数据库服务器。客户端浏览器提供可视 化的用户接口，处理用户界面和负责与用户会话的交互；中间功能层是整个业务逻辑处理 的核心，是连接前端用户和后端数据库的桥梁；后端数据库服务器负责管理数据的定义、 维护、访问与更新，并响应来自中间层的数据库请求。 将网络技术和c a d c a m 技术相融合，是c a d c a m 技术发展的重要方向，早在2 0 世纪9 0 年代初，先进国家就开始致力于网络化制造的研究。1 9 9 1 年，美国里海大学联合 国防部、工业界和学术界提出了“敏捷制造”的概念。网络技术在许多企业已经取得了成 功的应用，美国波音公司就基于因特网进行设计、制造、项目管理和营销。一些软件公司 也在最新版本的软件中增加了有关w e b 的功能内容：p r o d u c tv i e we x p r e s s 是p t c 公司新 推出的基于w e b 的文件浏览器，可以实现在不安装p r o e 的情况下方便的浏览二维制图， 图表及三维模型，能实现动态旋转、平移、缩放功能。美国e d s 公司在其推出的最新版 4 1 绪论 本的u g 软件中增加了有关w e b 技术的内容，为用户提供了一套工具，该工具将u g 连接到w e b 服务器上，可通过浏览器来修改u g 模型嘲。法国d a s s a u l t 公司的c a t i a 系统v 5 3 提供了应用于w e b 的解决方案( c a t w e b ) ，审核人员可在i n t e m e = t 上通过 w e b 浏览器审查产品设计结果，并可对其中的问题进行批注，提示设计人员进行相应 的修改。 我国在c a d c a m 与网络技术的结合研究中也取得了一些成果，包括虚拟现实建模、 团队协同设计、虚拟零件库、敏捷制造项目网站等。文献o ”建立了基于a s p ( 应用服务) 的网络化协同产品开发平台，平台采用基于j 2 e e 的多层架构技术来实现，分为客户层、 w e b 服务层、应用服务层和数据服务层。该平台的开发不仅为面向制造业整合制造资源提 供了应用参考，同时为跨行业、跨地域为企业服务提供了应用示范，大大扩展了网络化制 造的应用空间；文献嘲研究了网络环境下c a d c a m 的集成，其主要内容是在将企业的 应用c a d c a m 在总体设计的指导下以数据库为核心，网络技术为支持，用现代的计算 机接口方法，把各有关的单项c a d c a m 应用软件系统连接成一个有机整体，相互支持、 相互调用，共享资源和数据信息，发挥单项应用所起不到的整体效益；文献嘲基于a s p ( 应用服务) 网络化制造的发展历程，提出了两种运行模式：基于a s p 的网络化制造联 盟模式和基于a s p 的网络化制造星型模式。前者是多个机构组成一个组织，具有协作和 联盟的关系，能共享知识和资源，并能协同提供产品和服务后者主要是为不同类型的企 业提供不同类型的服务，并根据市场的变化，不断升级或开发出新的应用程序供用户使用； 文献m 1 在对传统电子商务探索的基础上，对产品设计传统的试制、修改设计和规模生产提 出质疑，提出了将虚拟产品设计和电子商务相结合，使产品的开发设计同用户的需求和市 场实时联系在一起，使得新产品能很快的产生经济效益；文献通过研究现代网络技术、 c a d c a m 与数控制造技术集成在模具制造的可行性，证实了网络制造这一先进制造技术 在数据传输、故障诊断、远程控制以及大容量数控程序加工等方面较传统数控制造技术具 有很大的优越性。 1 3 课题研究的主要目的和内容 本课题的研究目的是基于a s p 服务的思想，进行网络环境下w e b 数据库技术与a s p 技术相结合的基于多软件平台的虚拟零件库的开发，以便使广大的中小制造企业在网络环 境下得到标准件图库应用服务和机械零件图形远程生成的服务。 本课题的具体研究内容分为以下几个方面： ( 1 ) 系统的总体架构设计 首先对网络零件数据库的特殊性进行分析，对零件数据信息、系统功能、系统安全性 做全面的研究，分析得出实现本系统应解决的关键技术。 ( 2 ) 对系统实现的关键技术进行研究 包括用户端和服务器端的通信策略，机械零件图库的开发，w e b 服务器与数据库之间 的连接，图形服务器对系统数据库的调用等。 西安理工大学硕士学位论文 ( 3 ) 网络数据库组成部分之间的连接，系统功能的实现 在对系统关键技术全面研究开发的基础上，进行w e b 服务器和数据库之间的连接。 通过开发图形驱动器，完成图形服务器对数据库的图形调用，实时将新图形数据存入 数据库，并且经过w e b 服务器实时反馈给客户端浏览器。完成系统预先设计的功能。 ( 4 ) 系统功能的调试和发布 通过对系统测试过程中出现的错误进行分析，找到出现错误的组件，对组件进行改进， 实现系统正确顺畅的运行。最后将调试完毕的系统在网上发布，通过用户的使用发挥 系统的效用。 网络化机械零件图库系统的建成，不但可以使远程用户方便的存取零件数据和检索所 需的零件，实现在a s p 环境下给用户提供标准件图库的服务，而且如果标准件图库不能满 足用户的请求，用户可以将其有关的资料和需求与该系统进行交互操作，即时的进行零件 的参数化设计，得到符合要求的零件图形。本系统在发布的初期，数据库的数据较少，只 有标准件和通用件的原始模型，在用户的使用过程中会不断扩充数据，最终形成完善的标 准件库和通用件库。达到最大限度地利用已有资源来降低中小企业的设计开发成本，支持 网络化设计与制造以及进行企业间协作的目的，从而实现行业或区域资源共享、优势互补， 降低中小企业信息化成本，提高中小企业的敏捷性及响应市场能力，以及行业企业群的整 体竞争力。 6 2 基于多软件平台的虚拟零件库系统架构 2 基于多软件平台的虚拟零件库系统架构 2 1 系统需求分析 近年来，随着i n t e m e f f l n w a n e t 技术和w e b 技术的日益成熟，企业纷纷采用 i n t e t n c t i n w a n c = t 技术来实现信息通信，企业管理和电子商务，这些都适合当今社会高效， 实时、高速的发展需求。然而在c a d c a m 技术与网络技术相结合来实现企业内部和企 业之间的开发资源共享和技术合作交流方面始终不能形成很好的应用，迫切需要一个完整 的解决方案，动态虚拟零件库应运而生。 虚拟零件库是利用网络环境为广大制造业企业提供机械零件图形远程生成服务，包括 标准件和通用件。它基于浏览嚣服务器结构，需要建立支持多用户平台，数据库和图形 软件的应用系统架构，充分利用已有的系统资源，实现系统的开放性、重用性、可扩展性 和操作的交互性和透明性。 系统实现采用b s ( b r o w s e r s o e v e r ) 模式的三层分布式结构，建立系统的网络架构 和体系架构，在此基础上将系统分为几个主要的系统功能模块，通过分析系统模块问的接 口关系，得到系统集成实现的最佳途径。 2 2 基于b s 结构的系统总体设计 早期的c s ( c l i e n t s e r v e r ) 结构在基于网络技术的c a d 应用上发挥了重要作用，但 是它存在以下缺点：， ； 1 使用受到地域限制，只有安装相应应用程序的工作站才可以使用，而且使用对机器 也有一定的要求。 2 各系统之间相互隔阂，不同的系统之间不通用。 3 系统的修改、维护、升级复杂，对程序的任何一点修改都必须在整个系统的每一台 机器上进行 b s 结构，即b r o w s e r s e r v e r ( 浏览器服务器) 结构，是随着i n t e m e t 技术的兴起，对 c s 结构的一种变化或者改进的结构。在这种结构下，用户界面完全通过w w w 浏览器 实现，一部分事务逻辑在前端实现，但是主要事务逻辑在服务器端实现，形成所谓3 - t i e r 结构。b s 结构，主要是利用了不断成熟的w 、) 1 w ，浏览器技术，结合浏览器的多种s c r i p t 语言( 、，b s c r i p t 、j a v a , s c r i p t ) 和a c t i v e x 技术，用通用浏览器就实现了原来需要复杂专用 软件才能实现的强大功能，并节约了开发成本，是一种全新的软件系统构造技术。随着 g r m d o w s2 0 0 0 w m d o w s x p 将浏览器技术植入操作系统内部，这种结构更成为当今应用软 件的首选体系结构。显然b s 结构应用程序相对于传统的c s 结构应用程序是巨大的进 步。b s 结构采用星形拓扑结构建立企业内部通信网络或利用i n t e m e t 建立网络。前者的 特点是安全、快捷、准确，后者则具有节省投资、跨地域广的优点。动态虚拟零件库面向 对象主要集中在中小企业，基于我国广大中小企业投资规模较小、分布地域广的特点，本 7 西安理工大学硕士学位论文 课题采取i n t e m e t 来构建应用网络企业内部通过防火墙接入i n t e m e t ，整个网络采用 t c p i p 协议。网络结构如图2 1 所示。 i 外部用户li n t e r n e t i 雩婴嚣h 黼b 数搌库服务器l ib r o w s e rl l 塑蒌j ! 防 一 炙l 内部用户 墙 j b r o w s e r i 图2 1 网络结构 f i g 2 - 1n e t w o r ks t r u c t m e 2 2 1 b s 结构模式的选择 b s 体系结构模式也在随着网络技术的发展而不断的发展，现在其主要模式有j a v a b s 模式和n e tb s 模式。 在本课题组前期研究工作中，已经开发了一个基于j a v a b s 模式的a s p 系统原型汹1 ， 系统以a p a c h e 和s u n 公司推出的a p a c h et o m c a t 作为w e b 服务器，以s o l i d e d g e 作 为图形服务器，采用a p p l e t 和s e r v l e t 并结合j a v a b e a n 技术进行应用程序的开发。系 统使用j a v a a p p l e t 构造b r o w e r 端，a p p l e t 使用j d b c 直接访问数据库服务器，这种方式 虽然便于移植，但是存在以下几个缺陷： ( 1 ) 各个a p p l e t 之间存在着重复操作，增加了开发和维护工作量； ( 2 ) a p p l e t 使用j d b c 绕过w e b 服务器，直接与数据库服务器交互，降低了系统 的安全性。j d b c 以明文方式在网上传输用户名和口令，导致这类系统只能应用在企业内 部专用网上； ( 3 ) 数据库服务器必须和w e b 服务器位于同一台服务器上，否则j a v a 的安全机制 将禁止j d b c 连接，严重影响了系统的灵活性； ( 4 ) 由于a p p l e t 不能灵活的选择j d b c 数据源，很难扩展数据库服务器，一旦系统 内的数据量增长到一台服务器无法容纳或处理的程度，就要使用集群技术或专用硬件来保 证系统正常工作，致使系统代价急剧上升。 使用n e t 开发的b s 模式则可以克服以上缺点，在n e tb s 模式中，整个软件只需安 装在服务器端，企业内部和外部的用户都可以访问，真正的实现了客户端的“零”安装。 所有的系统管理和升级只在服务器端进行，客户端无需做任何的设定或改变。客户端的浏 览器通过w e b 服务器同数据库服务器进行数据交互。这种结构本身也是一种可以扩展的 结构，可以方便的实现应用程序和数据的升级以及移植。 鉴于上述原因，本课题采用n e t 开发的三层b s 结构模式，分为业务外观层、中间 2 基于多软件平台的虚拟零件库系统架构 逻辑层和数据访问层。具体结构如图2 2 ： 匿一橱 l 。 l o 图2 - 2 三层b s 结构 f i g 2 - 2t h r e el a y e r so f s t r u c t u r e 业务外观层：为用户提供对应用程序的访问，完全通过网络浏览器实现，用来与用户 进行交互。 中间逻辑层：实现程序的业务功能，用于封装商业逻辑和规则。 数据访问层：为中间逻辑层或外观层提供数据服务，通过中间逻辑层中的数据访问与 数据库进行交互，所有数据获取依靠存储过程来实现。 2 2 2 系统的结构设计 系统以m i c r o s o f t 公司的i i s 作为w e b 服务器，s q ls e r v e r2 0 0 0 作为数据管理系统， 网络应用程序采用v i s u a ls t u d i o n e t 开发，用户界面上采用a s p n e t ，编程语言采用c 群。 图形服务器支持多种软件平台( s o l i dw o r k s 、s o l i de d g e 、p r o e 等) 。w e b 服务器和图 形服务器之间的图形代理程序采用v b 开发，采用a d o n e t 连接w e b 服务器和数据库， a d o 连接图形代理程序和图形服务器。框 架模型如图2 - 3 所示。 在业务外观层即用户界面上采用 a s p n e t ( a c t i v es e r v e rp a g e s n e t ) 开发， 它是一种基于服务端的动态网页技术。以 往的由c g i ( c o m m o ng a t e w a yi n t e r f a c e ) 或i d c ( i n t e m e td a t a b a s ec o n n e c t o r ) 动态 生成的页面仅仅是数据的显示，功能单一， 而且没有交互功能。a s p n e t 技术完全摆 脱了c g i 技术和i d c 技术的局限性，它不 但可以进行复杂的数据库操作，而且生成 的页面具有很强的交互性，允许用户方便 l 甲啪f 图形代理程序l 辱= 每 素杀蕾 岖尸 篡 图2 - 3 框架模型 f i g 2 3f r a m em o d e l 的控制和管理数据，从而使用a s p n e t 可以建立高效的w e b 应用程序。 w e b 服务器和数据库采用a d o n e t 连接，a d o n e t ( a c t i v e xd a t ao b j e c t s n e t ) 是一组用于和数据源进行交互的面向对象类库，用来创建分布式应用以实现数据共享。由 9 西安理工大学硕士学位论文 于它具有的可操作性、可维护性、可编程性、高性能以及可扩展性，将会对零件库的建立 提供很多便利。 图形代理程序采用v b 开发，用以驱动软件平台( s o l i d w o r k s 、s o l i d e d g e 、p r o e 等) 完成相应的工作，包括软件平台的选择、用户需求图形的生成、模型文件类型选择、 模型存储等。 用户在使用服务时，首先登录网站根据网站地图或者检索功能找到所需要的零件，然 后根据零件样图，选择零件参数，向服务器提交请求。w e b 服务器收到请求后，将用户 信息和零件信息存入数据库中的特定表中，同时启动图形代理程序。图形代理程序收到请 求后，先从数据库的表中提取所请求的零件信息，再根据零件信息从数据库相应的零件表 中提取零件参数，驱动软件平台生成用户所请求的零件图，存放在w e b 服务器为用户设 定的目录下，同时提示用户下载。 2 3 系统功能模型 随着网络化机械零件国库的发展，单纯的图 形服务已经不能够