压缩机复杂型面零件三维参数化设计系统的开发

1、分类号 密级学 位 论 文压缩机复杂型面零件三维参数化设计系统的开发作 者 姓 名 于嘉鹏指导导师姓名 高航教授申请学位级别 硕 士 学 科 类 别 工 学学科专业名称 机械制造及自动化论文提交日期 2005年1月 论文答辩日期 2005年02月学位授予日期 答辩委员会主席评阅人东 北 大 学2005年2月A Dissertation in Mechanical Manufacture and AutomationDevelopment of 3D Parameterized Design System for Compressors Complex Partsby Yu JiapengSup

2、ervisor ：Professor Gao HangNortheastern UniversityFebruary 2005独创性声明本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取 得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：日 期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意

3、东北大学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、交流。（如作者和导师同意网上交流，请在下方签名；否则视为不同意。）学位论文作者签名： 导师签名： 签字日期： 签字日期：压缩机复杂型面零件三维参数化设计系统的开发摘 要本论文所做的工作系东北大学与沈阳鼓风机集团的合作项目“压缩机本体敏捷设计系统的开发”中的一部分。压缩机用途很广泛，是各工业领域中的心脏设备。但是由于它包含的零件数量繁多、造型复杂，所以用传统的设计方法任务重、效率低，成为制约产品质量、创新的主要障碍。因此，迫切需要对传统设计方法改良优化、革故鼎新，本论文正是以解决这一需要为目的。论文在综述了CAD 及其二次开发等技术的

4、发展与应用后，分析了压缩机的结构与特点，决定选取叶轮、隔板等一系列有代表性的复杂型面零件为研究对象。论文筛选出一套以SolidWorks 为三维CAD 平台的精良的系统开发软件，并形象地阐述了它们间的交互关系、层次结构。在分析了系统的可行性基础上，规划出“压缩机复杂型面零件三维参数化设计系统”的思路和框架。论文对系统的主要研究内容及成果如下：(1 研究了制作标准三维、二维模板的要点，利用SolidWorks 建立了压缩机复杂型面零件的模板库，为本系统提供了素材支持。(2 以Access 为数据库管理系统，创建了零件分类数据库和尺寸参数数据库，为本系统浏览零件和参数化设计提供了数据支持，并为今后

5、系统扩充提供了框架。(3 以Visual C+为程序设计语言， 结合SolidWorks API二次开发接口和ADO 数据库访问技术，将各软件平台沟通连接。通过编制程序，开发出友好的参数化界面，方便地利用树状控件和组合框选取设计内容；实现对数据库进行零件参数记录的显示、添加、删除、修改和浏览等操作；在此基础上，利用模板技术实现了三维参数化设计，可快速生成零件三维模型、将其智能地转化为高质量的二维工程图，并保存入库；论文通过分析系统的流程特点、测试极限尺寸跨度的工程图效果并进行存储空间和系统性能的对比，验证了模板技术的适用性。(4 本系统的特色之处还在于：针对非标叶轮，给出继承方法和模化算法，实

6、现其快速设计；对由于带有叶片而具有正、反类型的零件，通过复选框使其共享一组记录，保持其参数同步并节省空间；对于隔套等具有相似参数草图的零件，共享同一对话框资源，简化选择步骤；对于叶轮等较为复杂的零件，采用化整为零的思想，分步设计各组成部分，起到良好效果；针对工程图，根据零件对图纸的敏感反向，自动设置优化比例，减少人为干预。本系统填补了国内压缩机零件设计的空白，实践证明，它加速了压缩机设计的自动化，有效地利用各种已有的产品信息，减少资源和空间浪费，对于提高压缩机的设计质量、工作性能有着广泛的应用前景。关键词 压缩机 参数化设计 三维CAD SolidWorks 数据库Development of

7、 3D Parameterized Design System forCompressors Complex PartsAbstractThe work mentioned in the thesis is a part of the project “Development of 3D Agile Design System for Main Part of the 2MCL Series Turbine Compressors”, which is cooperated by Northeast University and ShenYang Turbine Compressor Co.L

8、td.Now, compressor are widely being used in different industrial fields,which is one of the key equipmentAs each compressor includes various parts, whose shape is very complex, its time consuming and lower efficiency using traditional design methods, which have become the main handicap that limit pr

9、oducts quality and innovation Therefore, its urgent to improve and optimize traditional ones, which is the purpose of this thesisAfter summarizing the evolution and application of CAD, secondary development and some relative technology, the thesis analyzes compressors structure and characteristics,

10、and choose a series of typical parts for study, which are provided with complex shape and surface such as impeller, clapboard, etcIt then screen out a suit of excellent software to develop the system, taking the popular three-dimensional CAD software, SolidWorks as platform, and describes the mutual

11、 relation and hiberarchy between themBased on the analysis of the systems feasibility, the thesis conceives the clue and the frame of “3D Parameterized Design System for Compressors Complex Parts”The major research work and the result in the thesis are as follow：(1 The thesis researches the technolo

12、gy for creating standard templates of 3D and 2D, and builds the templates library using SolidWorks, which has provided meterial support for the system(2 The thesis chooses Access as Data Base Management System, and builds the part-classify database and the dimensional parameters database, which has

13、provided dada support for browsing parts and parametric design, and established the frame for systems expansion in the future(3 The thesis chooses Visual C+ as programming language, communicates and links other software platforms with SolidWorkss secondary development interface ,API and databases ac

14、cessing technology,ADOThrough programming, the system shows friendly parameterized user interface, where user can choose design target convenientlyutilizing tree control and combo box；Realizes many kinds database operations that done to parts parametric records such as display, add, delete, modify a

15、nd browse；Based on this, it bring the 3D parametric design to success using template technology , which can create 3D models rapidly, convert them into high quality drawings intelligently and save them into liberary；The thesis also validate the rationality of using this technology by analysing syste

16、ms flow trait, testing utmost-span drawings effect and contrasting memory space consumed and systems performance(4 Whats special of the system also lies in following aspects：Aiming at nonstandard impeller, conceives inherit mothod and modulate arithmetic to realize its rapid design；Aiming at the par

17、t possesses nomal and retrorse types due to its vanes, enable them to share a same record using check box to ensure the coherence of their parameters and save space；Aiming at the part possesses similar parametric sketches such as clapsleeve, enable them to share a same dialog resource to reduce choo

18、sing steps；Aiming at more complex parts such as impeller, adopts the idea that “break up the whole into parts” and designs the parts seprately, whose effect turns out to be good；And for the last one, aiming at drawing, the system can set optimize scale automatically to decrease artificial interventi

19、on according to parts sensitive direction to its drawingThis system is a pioneer in the nation ,for many of its technology are advancedAll the facts in practice prove that it can accelerate the automation of compressors design, efficiently utilize all products information that exist, decrease the wa

20、ste in resource and space, and it also has prosperous applied prospect for improving compressors design quality and working performanceKey words compressor, parameterized design, 3D CAD, SolidWorks, database目 录独创性声明.I 摘 要. II Abstract.IV第一章 绪 论.11.1 课题的提出.11.2 课题的主要研究内容.11.3 CAD技术的发展与应用.21.4 CAD系统的二

21、次开发概述.6第二章 系统开发总体方案的设计.92.1 系统开发遵循的一般原则.92.2 离心式压缩机的结构、特点分析.102.3 现行设计工程中存在的问题.142.4 系统的基本功能与要求.142.5 系统开发软件平台的选择.16第三章 系统主界面的设计及其数据库的创建.213.1 系统主界面设计.213.2 数据库的创建.243.3 树状控件的程序实现.28第四章 叶轮三维参数化设计系统的实现.334.1 叶轮参数化设计的方案.334.2 叶轮设计界面的初始化.364.3 各数据库操作模块的实现.404.4 叶轮三维模型的生成.454.5 零件的保存.494.6 二维工程图的自动生成.50

22、4.7 叶轮参数化设计系统的总体流程分析.56第五章 其它功能模块和其它零件设计系统的实现.595.1 浏览零件数据库.595.2 制作帮助文件.635.3 隔套的参数化设计.635.4 隔板及密封的参数化设计.675.5 系统存储空间及性能的分析.69第六章 结论和展望.716.1 结论.716.2 展望.72致 谢.73参考文献.74第一章 绪 论1.1 课题的提出离心式压缩机是一种叶片式旋转机械，它是通过旋转叶片把机械能变成气体能量，即通过叶片对气体做功而达到气体压力的提高，其排气压力超过3.5大气压以上。压缩机的用途很广泛，特别是在冶金、石油、化工及动力等领域应用很普遍，它是各领域中的

23、心脏设备，能否使其安全稳定地运转对整个装置是至关重要的。而且，压缩机的耗电量巨大1，在当前的高效、节能、绿色的制造环境下，提高压缩机的设计水平是至关重要的。随着国内外压缩机技术不断发展，压缩机市场竞争日益激烈，产品交货期要求越来越短。国外压缩机制造商对产品系列化、通用化、标准化(三化 工作很重视，然而，国内现存的压缩机设计体系主要基于二维手工制图，即使有用三维CAD 平台的，也只是处于起步阶段，未形成快速设计的系统，导致绘图时间占整个设计时间的%60左右，其弊端有：(1 图纸利用率低。零件工程图以图纸的方式存放，既不容易为各设计部门共享、查询，又容易磨损、丢失；(2 设计效率低。二维制图工作繁

24、杂，直观性差，延长了设计周期，使设计人员忙于繁重的设计制图而受限于发挥创造力；(3 标准不一。 设计人员的水平不同，设计习惯和观念不同，导致即使是同型号产品规格也不相同，使校对人员每日应付大量的图纸错误而荒于检验产品的可靠性；(4 技术转型慢。对于形成“三化”的产品，无法有效重用已存的产品信息，无法实现快速设计，向其他CAD 软件转型，所有的工程图数据信息将重新录入，给设计人员增加了更加单调而繁重的工作，使压缩机大厂“船大调头难” 。本课题正是东北大学与沈阳鼓风机集团(以下简称沈鼓 的合作项目“压缩机本体敏捷设计系统的开发”中的一部分。课题针对以上问题，摸索和探讨在制造业企业中推广三维CAD

25、技术，以提高产品设计效率的方法和道路。通过对通用三维CAD 软件SolidWorks 的二次开发，使其本地化，开发出“压缩机复杂型面零件三维参数化设计系统” ，以达到提高压缩机设计速度、改进压缩机设计效率的目的。1.2 课题的主要研究内容本课题以Windows 2000为操作系统，以通用三维软件SolidWorks 2003为CAD 设计平台，通过SolidWorks 提供的API 二次开发接口，结合Visual C+ 6.0(以后简称VC+面向对象编程技术以及Access 2000的数据库技术，对SolidWorks 进行二次开发，开发出“压缩机复杂型面零件三维参数化设计系统” 。课题的主要

26、研究内容有：(1 建立压缩机复杂型面零件的模板库根据沈鼓现有的成熟、完整的工程图纸，用三维软件为零件的每种类型建立三维模型，所有模型尺寸都放映了工程图的实际需要，并且模型被尺寸完全约束。之后将模型转成二维工程图，自动添加模型项目，并手工修改成为符合产品要求的工程图。模板库是本系统开发的基础。(2 零件分类数据库的创建选择合适的数据库管理系统，将压缩机主要零件按种类类型型号进行分类，以方便用户快速浏览零件项目、选择设计内容，还为今后系统的扩充奠定了基础。(3 各类型零件尺寸参数数据库的创建为零件的每一种类型创建尺寸参数库，其中的参数和第一步中的模板约束尺寸相对应，以利于之后的参数驱动。(4 零件

27、三维参数化设计系统的程序编制在上述准备工作的基础上，利用二次开发语言，编制程序、设计该系统，主要包括人机界面设计、数据库的添加、修改、删除功能的实现、参数化自动修改模型尺寸、自动生成符合要求的二维工程图等。白森曾对V 型、T 型叶轮的二维模型及其工程图的自动生成做过一些设计和研究2，取得一定的成果。但是在界面的友好性、数据库的可操作性、零件模型的互动性、工程图的实用性和系统的可扩充性上还存在一定的不足，离软件产品的实际应用尚有差距。本文所做的工作将会有一定的借鉴，更会有很大的超越。由于时间有限，本系统的切入点选择了压缩机的叶轮系列零件，即叶轮、隔板、隔套、密封，因为这部分零件较有代表性，只要这

28、些复杂型面零件的参数化设计成功，数据库框架搭设完成，其他造型较简单的零件自然可以扩充到这一系统内，形成一个全面的、快速的零件参数化设计和数据库管理系统，有效利用各种已有的产品数据信息资源，降低设计成本和缩短开发周期，加速风机设计的自动化，提高压缩机的生产效率，乃至公司在压缩机市场的竞争力。1.3 CAD技术的发展与应用CAD(计算机辅助设计，Computer Aided Design是指工程技术人员以计算机为工具，用各自的专业知识，对产品进行总体设计、绘图、分析和编写技术文档等活动的总称。它将计算机高速而精确的计算能力、大容量存储和数据处理能力与展设计者的综合分析和逻辑判断能力以及创造性思维结

29、合起来，从而大大加快设计进程，缩短设计周期，提高设计质量。同时，CAD 技术是进一步向CAM （计算机辅助制造，Computer Aided Manufacture），CIMS （计算机集成制造系统Computer Integrated Manufacturing System）发展的重要基础34。CAD 技术起源于美国，它经历到了一个由二维设计技术向三维设计技术发展的过程。早期的二维机械CAD 技术实际上是计算机辅助绘图（Computer Aided Drafting ），它只是起到了一个电子图板的作用，因为二维机械CAD 技术没能很好地解决设计中最困难地几个问题，如复杂地投影线生成问题、尺

30、寸漏标问题、机构几何关系和运动关系的分析讨论问题、设计的更新与修改问题等。所以，二维机械CAD 没有起到真正的计算机辅助设计的作用。而人们在设计零件时的思维是三维的，与颜色、材料、硬度、形状、尺寸、位置、相关零件、制造工艺等概念关联，甚至带有相对复杂的运动关系，所以三维CAD 技术千呼万唤始出来。矛盾是事物发展的动力，需求是人们创新的源泉。三维CAD 技术发展的过程同样是解决矛盾和满足用户的过程，它已经历了以下四次革命。第一次技术革命是曲面造型技术，由上世纪70年代出现的CATIA 系统实现。曲面造型技术解决了早期简单线框式系统不能有效表达零件几何数据间的拓扑关系，改变了以往只能借助油泥模型来

31、近似表达曲面的工作方式，使人们可以用计算机进行曲线、曲面的处理操作，首次实现了计算机完整描述产品零件的主要信息。第二次技术革命是实体造型技术。由于自由曲面模型只能表达形体的表面信息，难以准确表达出零件的质量、重心、惯性矩等信息，1979年SDRC 公司开发出了首个实体造型技术的大型CAD/CAE软件I-DEAS ，它精确地表达了零件的全部属性，在理论上有助于统一CAD 、CAM 、CAE 的模型表达。第三次技术革命是上世纪80年代末期出现的参数化技术。其代表是PTC 公司的Pro/E参数化软件，其特点是：基于特征、全数据相关、全尺寸约束、尺寸驱动设计修改，其意义是使产品建模更加快捷、准确，因此

32、很快便获得成功。第四次技术革命可以说是变量化技术，也是由SDRC 公司提出。它以参数化技术为基础，取其精华，并可服了“全尺寸约束”这一制约设计者创造力发挥的不足，为CAD 技术的发展提供了更大的空间5。目前，流行的CAD 技术基础理论主要是以PRO/E为代表的参数化造型理论和以SDRC/IDEAS 为代表的变量化造型理论理论两大流派，它们都属于基于约束的实体造型技术。三维CAD 技术符合人的设计思维习惯，整个设计过程可以完全在三维模型上讨论，直观形象。另外，应用三维CAD 设计能建立充分的设计数据库，并继而进行应力应变、质量属性、空间运动、装配干涉的分析，优质、高效的二维工程图生成，以及产品渲

33、染、宣传等，所以，三维CAD 技术才是真正意义上的计算机辅助设计技术。我国在CAD 技术方面的研究始于70年代中期，当时主要是研究开发二维绘图软件，并利用绘图机输出二维图形，主要研究单位是高校，主要应用单位是航空和造船工业6。西安、成都等飞机制造工业公司都积累了相当的经验，建立了先进的用于飞机设计的CAD 系统，在各型飞机的研制过程中发挥了重要作用。造船行业引入CAD 系统后，开始研制用于船体设计的CAD 软件，显著提高了下斜精度，方便了管路布置、干涉检查，大大提高了效率。80年代初有些大型企业和设计院成套引进CAD 系统，并在此基础上开发和利用，取得了一定的成果。近二十年来，我国许多高校、科

34、研单位及一些大企业都为CAD 系统的研究和开发做出了不懈的努力，推出了许多成功的用于绘图、分析、计算、及图纸档案管理的CAD 软件，例如华中理工大学的Intecad 软件、东大阿尔派的通用机械CAD 软件、大恒CAD 软件、博士CAD 软件、专用于二维绘图的CAXA 电子图板及其他一些专门进行有限元分析和机构运动分析的软件。应用领域也得到了很快的扩展，机械制造、船舶、航空、电力、电子、建筑等领域都开始应用CAD 技术，出现了针对不同行业的CAD 系统。进入90年代以后，随着计算机技术在我国的蓬勃发展，许多高效和一些软件公司根据我国的国家标准进行了大量的二次开发工作，开发出适用于我国国情的CAD

35、 软件。如华中理工大学开发的“开目CAD 系统”，北京宇思机电公司开发的工程机械CAD 系统YS MCAD 5.0等，大大推进了我国CAD 技术的发展。由于我国相较国外CAD 起步较晚，虽然在CAD 技术的普及方面已经取得了一定的成绩，但是大部分企业在使用CAD 技术的水平和效率方面仍然很低7，多数没有体现计算机辅助设计这个概念，盲目地上了三维CAD ，结果成了“展示”企业形象的工具，在用于解决企业生产技术方面却成了“摆设” 。而且，我国的CAD 软件，无论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小的差距，主流的CAD 软件基本上都是国外产品。计算机软、硬件水平的不

36、断提高，为CAD 技术的发展提供了必要条件，全球化激烈的市场竞争为CAD 的普及应用提供了动力。CAD 技术在现代制造系统起着举足轻重的作用，伴随着制造业信息化的进程，CAD 技术将获得更大的发展和更广泛的应用，其发展趋势可概括为如下几方面8：(1 微机化 过去，CAD 主要以工作站为硬件平台，目前，以Windows 体系为主的微机已占有计算机应用的大部分市场，随着微机硬件水平和Windows 技术的发展，使得微机环境的可靠性、安全性和运行效率都得到极大改善。微机作为CAD平台以为广大CAD 用户接受。为占有CAD 市场，不少CAD 软件商将工作站上的CAD 软件从工作站移植到微机上，如I D

37、EAS 、UG 、Pro/E等。还出现不少直接在微机上开发出来的新CAD 软件，如MDT 、SolidWorks 、Solidege 等。微机化促进了CAD 的广泛应用，是CAD 技术发展的一个最重要的特点和趋势。(2 集成化 集成化的目标是提高产品设计和制造的自动化程度，主要体现 在以下三方面：(a 提高CAD 系统的集成度，即要求整个产品在设计过程中的每个阶段、每个步骤都能有效使用CAD 技术，即要求一个CAD 系统功能齐全，软件集成度高；(b CAD和CAM(计算机辅助制造 集成，即要求设计信息能自动地转化成CAM 系统的信息；(c 逐步形成一个以工厂生产自动化为目标的CIMS 。(3

38、智能化 初级的智能化表现在CAD 软件的人性化、使用方便，典型的是应用动态导航技术，引导设计者一步步进行设计。再进一步，系统可以根据具体设计方法、技术及经验，在处理数值性工作的基础上，进行推理型工作，包括方案构思与拟定、最佳方案选择、结构设计、评价、决策及参数选择等。这些工作需要知识、经验与推理，将专家系统技术与CAD 技术相结合，是CAD 系统发展的必然趋势。(4 标准化 标准化除了CAD 支撑软件逐步实现ISO 标准和工业标准外，面向应用的标准构件(零部件库 、标准化方法也已成为CAD 系统中的必备内容，且向着合理化工程设计的应用方向发展。CAD 软件一般应集成在一个异构的工作平台上，这就

39、要求它应有一个开发的系统，主要是靠标准化技术解决这个问题。目前的标准有两大类：一是公用标准，它注重标准的开发性和所采用的技术的先进性；二是市场标准或行业标准，它以市场为向导，注重有效性和经济利益。(5 可视化 可视化技术在CAD 中的应用就是虚拟设计。虚拟产品是一种数字产品模型，它具有所代表的对象所具有的各种性能和特征。这些虚拟产品在投入生产前已经存在，具有明显可视性，可进行并行设计和分析，可与供应商、用户交换信息、评估或互动。除此之外，网络化、并行化等也是CAD 技术的发展方向。参数化设计(Parameterized Design，也叫尺寸驱动 Dimension-Driven 是CAD 技

40、术在实际应用中提出的课题，是新一代智能化、集成化CAD 系统的核心技术之一，是目前CAD 技术应用领域内的一个重要的、且待进一步研究的课题。参数化设计可使CAD 系统具有交互式绘图功能，还具有自动绘图功能，利用参数化设计手段开发的专用产品设计系统，可使设计人员从大量繁重而琐碎的绘图工作中解脱出来，大大提高设计速度，并减少信息的存储量9。参数化设计一般是指设计对象的结构形状比较定型，可以用一组参数来约定尺寸关系，参数与设计对象的控制尺寸有显式的对应，由尺寸驱动修改设计结果10。参数化技术以约束为核心，是一种比约束自由造型技术更新颖、更好的造型技术。该技术将复杂的设计过程分解为三个子过程，即草图设

41、计、对草图施加约束以及约束求解，它具有以下三方面优点：(1 对设计人员的初始设计要求低 无需精确绘图，只需勾绘草图，然后可 通过适当的约束得到所需精确图形。(2 便于系列化设计 一次设计成型后，可通过尺寸的修改得到同种规格零 件的不同尺寸系列。(3 便于编辑、修改，能满足反复设计需要 当在设计中发现有不适当的部 分时，设计者可通过修改约束而方便地得到新的设计结果。参数驱动是一种新的参数化方法，其基本特征是直接对数据库进行操作。因此它具有很好的交换性，用户可以利用绘图系统全部的交互功能及其属性，进而控制参数化的过程；与其他参数化方法相比较，参数驱动方法具有简单、方便、易于开发和使用的特点，能够在

42、现有的绘图系统基础上进行二次开发，而且适用面广，对三维问题也同样适用。本课题所开发的设计系统正是基于参数驱动技术。系统首先对压缩机叶轮系列零件进行特征分析，确定特征建立的顺序，建立零件的三维模板，然后提取使零件草图完全定义的尺寸名称作为参数，利用数据库进行读取和写入尺寸值，通过二次开发实现参数的驱动。1.4 CAD系统的二次开发概述CAD 二次开发是增值开发商或最终用户在CAD 软件开发商所提供的开发环境与编程接口基础上，根据自身的技术要求和特殊需要，进行CAD 新功能开发或环境定制的过程。二次开发几乎遍及整个软件领域，事实上，所有的Windows 程序员都在Windows 平台上为微软做二次

43、开发，CAD 的二次开发只是其中的一个组成部分。CAD 二次开发的目的，在于提高通用CAD 的针对性，以更好地满足企业设计要求，更好地发挥CAD 的效能。通过对CAD 软件的二次开发，使CAD 软件专业化、本地化11。在激烈的市场竞争条件下，企业必须具备创新产品的开发和快速响应市场的能力。创新设计和快速设计已经成为企业普遍关心的两大课题。其中创新是企业持续发展的灵魂，但创新的产品只有快速地设计和制造出来，才能占领市场，为企业创造经济效益。参数化设计技术是实现企业快速设计的有效途径，当前主流的CAD 软件也都实现了参数化功能。但是，由于通用的CAD 软件注重功能的全面性，几乎涵盖了制造业的方方面

44、面，而专业针对性差，并不能很好地满足企业实际设计地要求，参数化设计技术并未真正发挥出应有的效益。现存的问题是，引进的CAD 系统相当于出现了新图板，虽然使得出图质量有了明显提高，但巨额的投资并没有真正达到提高设计质量、缩短设计周期的目的，也并没有带来应有的效益；CAD 软件基本上是外国人开发的，不符合中国的国标，而且还存在部分汉化问题；未与其他软件系统集成，比如数据库系统、产品数据管理系统等，以弥补其在某些方面的不足。所以，必须进行通用CAD 软件的二次开发，实现其专业化、本地化。如今，通用CAD 的二次开发性能优劣，已经成为评价该CAD 软件的重要指标，二次开发已经被视为第四代CAD 系统的

45、一个特色。通用CAD 软件二次开发有以下特点：(1 内容广，情况复杂 CAD二次开发需面向本单位的多种具体产品，涉及 各种产品的构成和设计过程特点，以及各种规范与标准、技术与方法、工具与环境、管理等方面。(2 工作量大 具体产品设计本身比较复杂，内容繁多，其中数据种类多，数据量大，计算公式千变万化，表格众多，并且产品还要不断更新。(3 需面向工程人员 二次开发系统是面向具体工程设计人员进行开发的，是他们进行设计的工具；二次开发系统的设计应符合工程标准，满足工程人员的设计习惯和要求；二次开发系统的运行过程是对具体产品设计过程的模拟7。由于CAD 二次开发的目的主要在于更好地满足企业实际工作地需要

46、，所以企业需求不同，对通用CAD 软件的二次开发的方法也不同。现今比较成熟的CAD 二次开发主要有：参数化CAD 二次开发、成组CAD 二次开发和交互式CAD 二次开发。一些企业的产品比较定型，标准化、系列化和通用化程度较高，产品的设计比较成熟，产品的机构相对固定，仅在尺寸方面有差异，这类企业适合采用前者；有些企业产品虽然结构不同，但有相似性，可以利用成组技术划分为若干零件族，这类企业采用成组CAD 二次开发方法较合适；对于进行单件、小批量生产的企业来说，只能采用交互式CAD 二次开发13。本文正是对通用的CAD 系统进行二次开发，对全部零件采用成组方法，对每种零件又分别采用参数化二次开发方法

47、，建立面向特定零件的参数化设计系统。该系统具备友好的界面、零件的参数化设计功能、完善的数据管理功能，并针对设计中的非标件问题，在系统中实现了有效的、快速的模化，并在此基础上实现了各零件的工程图的自动生成。第二章 系统开发总体方案的设计2.1 系统开发遵循的一般原则为了经二次开发后形成优秀的设计系统，在开发的过程中一般须遵循工程化、模块化、和继承性等一系列原则6，本设计将这一思想贯穿始终。(1 工程化原则二次开发所设计出的软件系统是作为一种工程设计工具来辅助具体的产品设计，所以要用工程化的思想来进行开发。工程化的概念包含两方面含义：一方面，二次开发系统的运行过程是对具体机械设计过程的模拟，所以必

48、须符合机械设计的特点；另一方面，二次开发应按软件工程的方法和步骤进行设计。软件工程是指导计算机软件开发和维护的工程科学，其核心思想是把软件产品看作一个工程产品来处理，综合运用各种技术，采用工程的概念、原理、技术和方法来开发和维护软件。软件工程采用生命周期的方法学，从时间上对软件的开发和维护的问题进行分解，把的软件生命周期依次划分为若干阶段，从对任务的抽象逻辑分析开始，逐一阶段地开发。CAD 软件二次开发的步骤可以概括为以下四个阶段：(a 系统分析 分析、理解整个系统设计的基本要求，确定整个系统的基本框架，形成表达系统基本要求及框架的系统说明书。(b 系统设计 包括系统总体设计(完成模块说明书 和建立模板库与数据库 管理系统。(c