副標題#e# 0 引 言
薄膜蒸發(fā)器是一種新型高效的蒸發(fā)設備,目前國內薄膜蒸發(fā)器的結構設計基本上采用的是二維系統(tǒng)。隨著計算機技術及三維機械設計軟件的發(fā)展,CAD技術已逐步由二維向三維轉化,三維模型不僅可以更加直觀、全面的反映設計意圖,還可以方便地生成工程圖紙,并在此基礎上進行裝配、干涉檢查、有限元分析、運動分析等高級計算機輔助設計工作。網絡技術的迅猛發(fā)展,要求現(xiàn)代制造企業(yè)更加注重對市場需求的快速反應和對各種資源的合理利用,虛擬企業(yè)、網絡制造隨之誕生。為了快速響應市場變化,減小投資風險,優(yōu)質、高效、低成本地進行薄膜蒸發(fā)器的設計開發(fā),在自行開發(fā)的二維薄膜蒸發(fā)器參數(shù)化設計系統(tǒng),和目前國內遠程設計相關研究的基礎上,以Visual Basic的WebClass部件為平臺,實現(xiàn)了薄膜蒸發(fā)器的遠程三維設計系統(tǒng)。系統(tǒng)的開發(fā)大大提高了設計效率,縮短了開發(fā)周期,為網絡化制造和進一步優(yōu)化分析奠定了基礎。同時,薄膜蒸發(fā)器的遠程三維CAD系統(tǒng)設計思想也適用于其它機械零件及設備的開發(fā),具有一定的通用性。
1 開發(fā)平臺
1.1 WebClass
在Visual Basic應用程序中,與Internet信息服務器IIs交互的方式是利用一種特殊的類,即WebClass,它聯(lián)合活動服務器網頁AsP來提供基于服務器的請求處理。WebClass是一個駐在web服務器上并響應瀏覽器輸入的VB部件。當創(chuàng)建一個IIs應用程序時,使用設計器創(chuàng)建它的WebClass。WebClass一般包含webitem和向客戶交付這些webitem的代碼。WebClass是開發(fā)基于IIs應用程序的基本平臺,它結合了ASP的服務器端技術以及處理VB代碼的能力。
1.2 SolidWorks
Solidworks是基于windows平臺開發(fā)的全參數(shù)化三維實體造型軟件,其功能強大、使用簡單。它以參數(shù)化和特征建模技術為設計人員提供了良好的設計環(huán)境。為了方便用戶進行二次開發(fā),Solidworks提供了幾百個API函數(shù),這些API函數(shù)是Solidworks的0LE或COM接口,用戶可以使用VB、VBA、Vc等高級語言對Solidworks進行二次開發(fā),建立適合用戶需要的、專用的soIidworks功能模塊。
2關鍵技術
薄膜蒸發(fā)器的遠程三維設計系統(tǒng)包括用戶界面、零部件設計、裝配圖設計、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及系統(tǒng)管理等模塊,系統(tǒng)結構如圖l所示。
2.1 用戶界面
用戶界面是聯(lián)系后臺與用戶的重要紐帶,它具有3個基本功能:(1)參數(shù)輸入和修改。(2)檢查參數(shù)合法性。(3)為后臺計算和設計傳遞參數(shù)。在WebClass中,有兩種方式創(chuàng)建用戶界面:創(chuàng)建HTML模板和直接輸出網頁代碼。HTML模板是標準的HTML頁面,其中包含一些WebClass能夠在運行時用自定義信息替換的定界字段。根據(jù)薄膜蒸發(fā)器零部件關系及特點創(chuàng)建了如圖2所示的網頁模板,右面空白處設置類似<tagprefix tagname>tagcontents</taprefix tagname>的替換標記,在輸出模板時執(zhí)行替換,給出參數(shù)輸入界面。
2.2設計數(shù)據(jù)庫系統(tǒng).
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在設計過程中起著非常重要的作用,本系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫主要有如下作用:
(1)提供參考設計數(shù)據(jù)為了方便用戶設計,系統(tǒng)根據(jù)工程實例提供了一套設計參數(shù),它們存儲于相應數(shù)據(jù)庫中,輸出用戶界面時供系統(tǒng)檢索調用。
(2)維持狀態(tài)設計過程中有大量參數(shù)需要傳遞,如果僅用Session變量保存整個記錄集甚至記錄集數(shù)組,它將很快消耗大量內存,勢必影響應用程序的響應性和擴展性。因此,系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)庫維持狀態(tài)。用戶在界面中輸入參數(shù)后,系統(tǒng)將其存人數(shù)據(jù)庫,待用戶返回時輸出到界面中供修改。
(3)為三維設計系統(tǒng)提供基礎數(shù)據(jù)系統(tǒng)設計過程,特別是零部件設計和組裝過程中,需要查找相關裝配關系和尺寸,這些數(shù)據(jù)都分類存儲于數(shù)據(jù)庫中。
2.3參數(shù)化設計方法
在solidworks中參數(shù)化建模通常有兩種方法:程序驅動法和尺寸參數(shù)驅動法。根據(jù)薄膜蒸發(fā)器的結構特點和常規(guī)設計思路,系統(tǒng)采用尺寸參數(shù)驅動法實現(xiàn)參數(shù)化建模,所謂尺寸驅動法就是根據(jù)尺寸約束,用計算的方法自動將尺寸的變化轉換成幾何形體的相應變化,并且使變化前后的機構約束保持不變。它具有不用重復圖形的生成過程,程序代碼量少,便于獲得系列化零件圖形等優(yōu)點。
裝配建模通常也有兩種設計方法,自底向上設計(Bottom-Up)和自頂向下設計(up-Bottom)。針對薄膜蒸發(fā)器設備零件多、裝配復雜等特點,系統(tǒng)采用以自頂向下為主、自底向上為輔的方法進行薄膜蒸發(fā)器裝配圖的設計。
2.4參數(shù)化設計過程
薄膜蒸發(fā)器零部件參數(shù)化設計過程如下:
(1)建立薄膜蒸發(fā)器零件庫 基于特征造型的參數(shù)化三維建庫方式,建立薄膜蒸發(fā)器零件庫。首先繪制薄膜蒸發(fā)器各零件模型,對零件草圖標注所有的驅動尺寸,通過更改驅動尺寸大小,實現(xiàn)特征的重新生成;然后定義約束關系,確定草圖中圖、線之間存在的相對位置關系,如平行,垂直等,使得在重新生成的過程中保持這些關系;最后把零件模型以一定的名稱命名。將零件入庫。
(2)建立不同規(guī)格薄膜蒸發(fā)器零件的尺寸數(shù)據(jù)庫利用數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)各個零件尺寸的讀取、存儲和修改。
(3)創(chuàng)建用戶界面,編寫代碼通過調用數(shù)據(jù)庫中的尺寸,自動更改驅動尺寸,生成所需零件。
薄膜蒸發(fā)器是一種新型高效的蒸發(fā)設備,目前國內薄膜蒸發(fā)器的結構設計基本上采用的是二維系統(tǒng)。隨著計算機技術及三維機械設計軟件的發(fā)展,CAD技術已逐步由二維向三維轉化,三維模型不僅可以更加直觀、全面的反映設計意圖,還可以方便地生成工程圖紙,并在此基礎上進行裝配、干涉檢查、有限元分析、運動分析等高級計算機輔助設計工作。網絡技術的迅猛發(fā)展,要求現(xiàn)代制造企業(yè)更加注重對市場需求的快速反應和對各種資源的合理利用,虛擬企業(yè)、網絡制造隨之誕生。為了快速響應市場變化,減小投資風險,優(yōu)質、高效、低成本地進行薄膜蒸發(fā)器的設計開發(fā),在自行開發(fā)的二維薄膜蒸發(fā)器參數(shù)化設計系統(tǒng),和目前國內遠程設計相關研究的基礎上,以Visual Basic的WebClass部件為平臺,實現(xiàn)了薄膜蒸發(fā)器的遠程三維設計系統(tǒng)。系統(tǒng)的開發(fā)大大提高了設計效率,縮短了開發(fā)周期,為網絡化制造和進一步優(yōu)化分析奠定了基礎。同時,薄膜蒸發(fā)器的遠程三維CAD系統(tǒng)設計思想也適用于其它機械零件及設備的開發(fā),具有一定的通用性。
1 開發(fā)平臺
1.1 WebClass
在Visual Basic應用程序中,與Internet信息服務器IIs交互的方式是利用一種特殊的類,即WebClass,它聯(lián)合活動服務器網頁AsP來提供基于服務器的請求處理。WebClass是一個駐在web服務器上并響應瀏覽器輸入的VB部件。當創(chuàng)建一個IIs應用程序時,使用設計器創(chuàng)建它的WebClass。WebClass一般包含webitem和向客戶交付這些webitem的代碼。WebClass是開發(fā)基于IIs應用程序的基本平臺,它結合了ASP的服務器端技術以及處理VB代碼的能力。
1.2 SolidWorks
Solidworks是基于windows平臺開發(fā)的全參數(shù)化三維實體造型軟件,其功能強大、使用簡單。它以參數(shù)化和特征建模技術為設計人員提供了良好的設計環(huán)境。為了方便用戶進行二次開發(fā),Solidworks提供了幾百個API函數(shù),這些API函數(shù)是Solidworks的0LE或COM接口,用戶可以使用VB、VBA、Vc等高級語言對Solidworks進行二次開發(fā),建立適合用戶需要的、專用的soIidworks功能模塊。
2關鍵技術
薄膜蒸發(fā)器的遠程三維設計系統(tǒng)包括用戶界面、零部件設計、裝配圖設計、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及系統(tǒng)管理等模塊,系統(tǒng)結構如圖l所示。

2.1 用戶界面
用戶界面是聯(lián)系后臺與用戶的重要紐帶,它具有3個基本功能:(1)參數(shù)輸入和修改。(2)檢查參數(shù)合法性。(3)為后臺計算和設計傳遞參數(shù)。在WebClass中,有兩種方式創(chuàng)建用戶界面:創(chuàng)建HTML模板和直接輸出網頁代碼。HTML模板是標準的HTML頁面,其中包含一些WebClass能夠在運行時用自定義信息替換的定界字段。根據(jù)薄膜蒸發(fā)器零部件關系及特點創(chuàng)建了如圖2所示的網頁模板,右面空白處設置類似<tagprefix tagname>tagcontents</taprefix tagname>的替換標記,在輸出模板時執(zhí)行替換,給出參數(shù)輸入界面。

2.2設計數(shù)據(jù)庫系統(tǒng).
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在設計過程中起著非常重要的作用,本系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫主要有如下作用:
(1)提供參考設計數(shù)據(jù)為了方便用戶設計,系統(tǒng)根據(jù)工程實例提供了一套設計參數(shù),它們存儲于相應數(shù)據(jù)庫中,輸出用戶界面時供系統(tǒng)檢索調用。
(2)維持狀態(tài)設計過程中有大量參數(shù)需要傳遞,如果僅用Session變量保存整個記錄集甚至記錄集數(shù)組,它將很快消耗大量內存,勢必影響應用程序的響應性和擴展性。因此,系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)庫維持狀態(tài)。用戶在界面中輸入參數(shù)后,系統(tǒng)將其存人數(shù)據(jù)庫,待用戶返回時輸出到界面中供修改。
(3)為三維設計系統(tǒng)提供基礎數(shù)據(jù)系統(tǒng)設計過程,特別是零部件設計和組裝過程中,需要查找相關裝配關系和尺寸,這些數(shù)據(jù)都分類存儲于數(shù)據(jù)庫中。

2.3參數(shù)化設計方法
在solidworks中參數(shù)化建模通常有兩種方法:程序驅動法和尺寸參數(shù)驅動法。根據(jù)薄膜蒸發(fā)器的結構特點和常規(guī)設計思路,系統(tǒng)采用尺寸參數(shù)驅動法實現(xiàn)參數(shù)化建模,所謂尺寸驅動法就是根據(jù)尺寸約束,用計算的方法自動將尺寸的變化轉換成幾何形體的相應變化,并且使變化前后的機構約束保持不變。它具有不用重復圖形的生成過程,程序代碼量少,便于獲得系列化零件圖形等優(yōu)點。
裝配建模通常也有兩種設計方法,自底向上設計(Bottom-Up)和自頂向下設計(up-Bottom)。針對薄膜蒸發(fā)器設備零件多、裝配復雜等特點,系統(tǒng)采用以自頂向下為主、自底向上為輔的方法進行薄膜蒸發(fā)器裝配圖的設計。
2.4參數(shù)化設計過程
薄膜蒸發(fā)器零部件參數(shù)化設計過程如下:
(1)建立薄膜蒸發(fā)器零件庫 基于特征造型的參數(shù)化三維建庫方式,建立薄膜蒸發(fā)器零件庫。首先繪制薄膜蒸發(fā)器各零件模型,對零件草圖標注所有的驅動尺寸,通過更改驅動尺寸大小,實現(xiàn)特征的重新生成;然后定義約束關系,確定草圖中圖、線之間存在的相對位置關系,如平行,垂直等,使得在重新生成的過程中保持這些關系;最后把零件模型以一定的名稱命名。將零件入庫。
(2)建立不同規(guī)格薄膜蒸發(fā)器零件的尺寸數(shù)據(jù)庫利用數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)各個零件尺寸的讀取、存儲和修改。
(3)創(chuàng)建用戶界面,編寫代碼通過調用數(shù)據(jù)庫中的尺寸,自動更改驅動尺寸,生成所需零件。

2.5虛擬裝配
薄膜蒸發(fā)器的虛擬裝配設計過程如圖3所示。
(1)確定裝配模型裝配模型是表達組成裝配體的零件及零件間關系的數(shù)據(jù)結構。系統(tǒng)利用層次結構模型建立薄膜蒸發(fā)器的裝配模型。
(2)確定裝配順序系統(tǒng)采用自下而上的順序進行分層規(guī)劃,確定整個薄膜蒸發(fā)器的裝配順序。
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