机械设计说明书—基于solidworks球阀参数化设计

摘要本科毕业设计(论文)题目：基于solidworks球阀参数化设计基于solidworks球阀参数化设计摘要 制造科学与工程学科是一门古老的传统学科，随着计算机技术的不断渗透和融合于工程设计、制造、检测、管理等方面，制造学科正在发生革命性的变化，涌现出许多以计算机为基础的新理论、新技术和新方法，形成了一系列计算机应用技术和自动化信息系统。信息技术就是一门处理资料、信息的新兴学科。CAD也就是信息技术在工程与制造业中的应用。 三维CAD技术作为数字化设计的主体成为工业领域普遍应用的关键技术，是现代产品开发的核心手段和主导环节，对提高企业的产品开发能力，增强产品的市场竞争力具有巨大的作用。特征造型是CAD建模方法的一个重要的里程碑。特征的引用直接体现了设计意图，使得产品模型更易于为人理解和组织生产，为开发新一代的基于统一产品信息模型的CAD集成系统创造了条件。国内开发的阀门CAD系统大部分都是二维的，已经无法满足用户的方便、易学、直观的需求，因此迫切需要开发出一个功能完善且价格适中的阀门CAD系统以满足工程人员的需求。基于上述存在的问题，本文开发了基于solidworks球阀参数化设计。按照软件工程的方法，采用面向对象的开发技术和关系型数据库，开发的一套商品化、大型的阀门设计CAD系统。本文以数据库为支撑，并基于soliworks实现零部件的参数化设计、零件模型及装配模型的建立和主要零件工作图的绘制；实现球阀设计、绘图和标准化、可视化、自动化。本文对三维参数化技术及利用面向对象编程语言VB对soldworks的二次开发技术在阀门CAD系统上的应用做了探讨与研究。建立了以模板零件为数据驱动源的二次开发方式，实现了阀门零部件设计结果及任意修改的尺寸参数均可驱动模板零件作相应的更新，生成用户所需的零件。实践证明。本文采用的此方法是一种较为理想的参数驱动方法。其开放性强。运行速度快，便于管理与维护、尤其适用于系列化、品种多样化的阀门行业。关键词：球阀 ；参数化；可视化；数据库；solidworks;Based on Parametric Design Solidworks BallAbstractManufacturing Science and Engineering is one of the oldest traditional disciplines , with the penetration and integration of computer technology in engineering design, manufacturing, testing , and management , manufacturing discipline is undergoing revolutionary change , the emergence of many computer-based the new theories, new techniques and new methods , forming a series of computer application technology and automated information systems. IT is a process the data , the emerging discipline of information. CAD is the application of information technology in the engineering and manufacturing of . 3D CAD technology as the digital design industry body become a key technology in general use , are the core of modern product development tools and leading sectors , to improve enterprise product development capabilities , and enhance market competitiveness of products has a huge role. Feature-based modeling is an important milestone CAD modeling methods . Referenced directly reflects the characteristics of the design intent , making the product easier for people to understand and model the organization of production , for the development of a new generation of integrated CAD system based on a unified information model to create the conditions . Most of the domestic development of the valves are two-dimensional CAD system , has been unable to meet the users convenience , easy to learn , intuitive needs, there is an urgent need to develop a fully functional and affordable CAD system to meet the needs of valve engineering staff .Based on the above problems , this paper developed based on parametric design solidworks ball . The method according to software engineering , object- oriented development and relational database technology , the development of a commercialization of a large valve design CAD system . In this paper, database support, and soliworks achieve parametric design components based on building parts models and assembly models and key parts work diagram drawing ; realization ball design, drawing and standardization , visualization and automation.IIn this paper, three-dimensional parametric techniques and the use of object-oriented programming languages VB on soldworks secondary development technology in the CAD system to do a valve to explore and research. Established a template for data-driven part of the secondary source development methods to achieve the results and any valve component design parameters can modify the size of the corresponding part of the drive to update the template to generate the user the necessary parts . Practice has proved that . This method is used in this paper is an ideal parameter-driven approach . Its openness and strong . Fast, easy to manage and maintain , especially for the series, species diversity in the valve industry .Keywords : ball;parameterization;visualization ;database ;solidworks;II目 录1 绪论1 1.1 论文背景1 1.2 CAD技术发展概述2 1.3研究球阀设计系统的意义4 1.3.1基于solidworks的球阀CAD技术现状4 1.3.2课题意义4 1.4本文研究的主要内容和方法5 1.4.1 设计CAD系统5 1.4.2 三位建模5 1.4.3 建立球阀所需要的标准零件库52 球阀设计系统的开发平台与工具6 2.1系统开发语言Visual Basic6 2.1.1 VB 6.0语言特点6 2.1.2 VB 6.0 面向对象开发技术6 2.2 SQL关系型数据库体系结构及基本数据模型7 2.3VB 6.0访问SQL Server数据库的技术与方法9 2.3.1Visual Basic数据访问技术9 2.3.2DAO数据访问技术10 2.3.4ADO ActiveX数据对象10 2.3.5DBC数据库访问技术11 2.4 VB 6.0访问SQL Server数据库技术在本课题中的应用12 2.5 本章小结133 参数化理论与实现方法14 3.1 三维CAD及三位开发平台选择14 3.2 参数化理论及其在本课题中的应用14 3.2.1 参数化设计与参数化绘图15 3.2.2参数化设计与绘图的实现16 3.3 Solidworks二次开发技术17 3.3.1 Solidworks二次开发的关键技术17 3.3.2 Solidworks二次开发在本课题应用中的实现方法18 3.3.3本系统建模实例19 3.4本章小结20III4 球阀设计与计算22 4.1 球阀的设计22 4.2 球阀的计算23 4.3 阀杆强度计算25 4.3.1 浮动球阀杆的强度计算25 4.3.2 固定球阀阀杆强度计算27 4.3.3 阀杆连接件（平键或花键）的强度计算29 4.4本章小结315 阀门CAD系统的构成32 5.1系统构成32 5.1.1系统主界面32 5.1.2 系统功能界面33 5.2功能简介35 5.2.1设计校核35 5.2.2零件绘图356 结论43参考文献44致谢45IV1 绪论1.1 论文背景计算机辅助设计（Computer Aided Design,简称CAD）是计算机科学与工程设计学科相结合形成的新兴技术，是计算机在工程中最有影响力的应用技术之一，也是先进制造技术的重要组成部分。它的迅速发展和广泛应用，给古老的工程设计制造业带来了蓬勃生机，使传统的产品设计方法与生产组织模式发生了深刻的变革，计算机技术的发展所带来的一系列变革是任何一项技术无法比拟的。现代信息技术是建立在计算机技术的飞速发展之上的，计算机硬件技术不断成熟，为CAD技术的发展提供了可能。近年来，以微机平台、Windows操作系统以及Internet网络技术为特征的新一代企业信息化体系正在深刻的影响和指导CAD的应用发展，CAD理论研究与软件开发成果日新月异1。CAD技术为企业缩短产品设计周期、增强市场应变能力、参与国际市场竞争提供了强有力的技术手段，已经产生、必将继续产生巨大的社会经济效益。在日益激烈的、全球性的市场竞争中，竞争的焦点是如何利用不断涌现的新技术，在最短的时间内开发出高质量低成本、高附加值的新产品，以最快的速度响应市场的需求。成功的设计是开发出能竞争取胜的产品的前提，随着产品更新换代速度的加快，使得设计者已经不能仅仅依赖经验来设计了，而需要获取更多的关于新设计所需要的新知识。制造科学与工程学科是一门古老的传统学科，随着计算机技术不断渗透和融合于工程设计、制造、检测、管理等方面，制造学科正在发生革命性的变化，涌现出许多以计算机技术为理论的新理论、新技术和新方法，形成了一系列计算机应用技术和自动化信息系统。今天的信息是多元化的，通过不同的媒介传递，接受，存储和处理。信息技术（Information Technology ,IT)就是一门处理资料，信息的新型学科。CAD也就是信息技术在工程与制造业中的应用2。阀门是石油，化工，电站，冶金，核电，航空，国防，城建等国民经济各部门不可缺少的流体控制设备，是一种涉及门类多，品种繁杂，量大面广的产品。其技术水平的高低，品种规格是否齐全，直接，间接的影响到国民经济建设各部12门的发展。当前，随着技术的进步，用户对新产品的需求不断提高，传统的设计方法已越来越不能适应，为此有必要将计算机辅助设计这一高新技术引入阀门行业，以提高产品设计，工艺设计的能力，缩短产品设计，制造的周期，适应市场瞬息多变的要求。1.2 CAD技术发展概述1.2.1CAD技术CAD是工程技术人员与计算机相结合、各尽所长、应用多学科的技术方法综合的进行问题求解的先进信息处理技术。它把人类的决策判断、创造能力与计算机的高速运算、信息存储处理等功能有机的结合起来，从而达到缩短工程产品设计周期，提高设计质量的目的。CAD系统是以计算机硬件为基础，系统软件和支撑软件为主题，应用软件为核心组成的面向工程设计问题的信息处理系统。面对高速发展的计算机技术，CAD系统在理论方法、体系结构与实施技术上均在不断更新和发展。CAD系统可以用图1.1所示的分层体系结构描述，总体上是由硬件和软件锁组成。图1.1 CAD系统分层体系结构计算机辅助产品设计过程是指从接受产品功能定义开始到设计完成产品的结构形状功能、精度灯光技术要求，并且最终以零件图、装配图的形式作为可见媒体表达出来的过程。CAD系统的功能模型见图1.2所示，主要是通过硬件和软件的合理组织来体现的。图1.2 CAD系统功能模型目前流行的CAD造型技术主要是参数化造型和变量化造型技术。这两种造型技术的主要特点分别表现为：参数化设造型是由编程者预先设置一些几何图形约束，然后供设计者在造型时使用。与一个几何图形相关联的所有尺寸参数可以用来产生过其他几何图形。其主要技术特点是：基于特征；全尺寸约束；尺寸驱动设计修改、全数据相关。工程关系如质量关、载荷、力、可靠性等关键性设计参数，在参数化系统中不能作为约束条件直接与集合方程建立关系，它需要另外的处理3。变量化技术是在参数化设计的基础上又做了进一步的改进后提出的设计思想。变量化造型技术的特点是保留了参数化造型技术基于特征、全数据相关、尺寸驱动设计修改的优点，但在约束定义放个面做了根本性的改变。变量化技术是将参数化技术锁定义的尺寸“参数”进一步区分为形状约束和尺寸约束，而不是像参数化技术那样只用尺寸来约束全部几何图形。这两种造型技术的共同点在于都属于基于约束的实体改造型系统，都强调基于特征的设计、全数据相关，并可实现尺寸驱动设计修改，也都是提供方法与手段来解决设计时所必须考虑的几何约束和工程关系等问题。这两种造型技术的基本区别在于： （1）约束处理的区别参数化技术在设计全过程中，将形状和尺寸联合起来一并考虑，通过全尺寸约束来实现对几何形状的控制；变量化技术将形状和尺寸约束分开处理。 (2)应用的区别参数化系统适应于技术稳定成熟的零配件行业；而变量化系统造型的过程是一个类似工程师思考设计方案的过程，满足设计要求的几何形状是第一位的，尺寸细节是后来才逐渐完善的。 (3)特征管理的差异参数化技术在整个造型过程中，将结构形体所用到的全部特征是按先后顺序串联模式排列，这主要是为了检索方便；变量规划技术则突破了这种限制4。它采用了历史树表达方式，个特征以树状结构挂在零件的“根”上，每个特征除了与前面的特征保持关联外，同时与系统全局坐标系建立关系。前面的一个特征更改时后面的特征会自动更改，保持全过程相关性。同时，一旦发生前一个特征被删除后，后面特征失去定位基准时，两特征之间的约束随之解除，系统会通过联立求解方程式在全局坐标系下给他确定位置，后面特征不会受到任何影响。1.3研究球阀设计系统的意义1.3.1基于solidworks的球阀CAD技术现状统计资料表明，我国工程技术人员用于产品设计的工作量大约为40%，其余时间用在查阅技术标准、手册和一些辅助工作上。而产品设计工作只有30%属于新产品开发，70%左右的设计都是在原有基础上进行的，从阀门行业的情况跟看更是如此。大多数企业在目前市场经济的的环境下，形成多品种，小批量及轮番生产形式，因此产品设计较大工作量是补充系列设计与改型设计任务。根据这种情况跟，进行阀门系统的CAD设计尤为重要。就目前阀门行业状况看，国内开发的阀门CAD系统大部分都是二维的，已经无法满足用户的方便，易学，直观的要求，因此迫切需要开发出一个功能完善，且价格适中的阀门CAD系统以满足工程人员的需要5。本课题即是为解决这一问题而设计开发的阀门CAD系统。1.3.2课题意义CAD技术是随着计算机硬件的高速发展而不断进步的。交互式CAD绘图方式在产品开发中的应用大部分属于相似设计或迭代设计，它所起的最大作用是改变了工程技术人员传统的靠涂板和丁字尺的设计方法，但不适应高层次的新产品开发。因此，国内外一些集编程和交互式两者优点并可以实现三维实体造型和模拟仿真的参数化活着变量化设计的高档软件如solidworks等对CAD技术在工程类行业所起到的变革性作用不容忽视。而对于现代企业来说怎样提高产品能质量、降低产品成本、缩短设计周期使设计达到智能化是至关重要的。本课题就是本着这个原则，并应用现代设计方法，开发的一套功能强大，价格适中的球阀CAD系统。1.4本文研究的主要内容和方法 1.4.1 设计CAD系统本课题是利用面向对象的编程语言VB以及SQL Server来完成球阀的参数设计计算软件的开发；通过输入阀门设计的基本的参数，系统会通过优化分析计算，确定出符合阀门行业标准的阀门零部件的几何参数以及生成设计计算的技术文件。另外，系统的校核部分可以对已知参数的阀门零部件进行校核，以确保设计结果的正确性，同时用户还可以对设计结果进行修改，以确保设计结果的正确性，同时用户还可以对设计结果进行修改，已获得个性化的阀门产品，但是必须进行校核，来确保设计的零件的正确性。如不满足要求可以返回设计部分重新进行设计，这对于经验设计占有很大比例的阀门行业来说具有很重要的意义。1.4.2 三位建模本课题以Solidworks为主要的建模软件，来建立阀门产品的数字化三维模型，保证模型的精确性，可重用性。由于Solidworks智齿OLE和COM，并完全实现了OLE自动化，因此任何支持OLE和COM的编程语言都可以对Solidworks进行二次开发。在参数化建模过程中，利用了Solidworks提供的大量API函数，实现了设计产品的的可视化。同时也实现了三位产品模型与设计参数的实时相关性，即设计参数的改变直接影响了三维实体，后续产品装配以及二维工程图的尺寸。在阀门各个零部件设计完成以后，还可以进行产品的装配，并进行装配干涉检查等功能。同时，还可以根据需要自动生成零件的工程图，方便加工。1.4.3 建立球阀所需要的标准零件库 阀门产品有些特有的标准零部件以及通用的零部件，本课题为一球阀建立一个标准件库，为阀门三维设计提供辅助支持功能，方便设计开发，以加速设计过程。2 球阀设计系统的开发平台与工具2.1系统开发语言Visual Basic2.1.1 VB 6.0语言特点Visual Basic最早是由Microsoft公司在1991年推出的一种高级编程语言。Visual Basic是从Basic进化而来的，Visual意为“可视化的”，指的是一种开发图形用户界面的方法，所以Visual Basic是基于Basic的可视化程序设计语言，在Visual Basic中既继承了Basic所具有的程序设计语言易用的特点，同时它又是很独特的语言，提供了强大的注入图形用户界面，事件处理，访问Win32API，面向对象，错误处理，结构化编程等特性。并蚕蛹面向对象，事件驱动的编程机制，用一种巧妙的方法把Windows的编程复杂性封装起来，提供了一种所见即所得打的可视界面设计方法。2.1.2 VB 6.0 面向对象开发技术Visual Basic 6.0 有许多智齿面向对象设计和实现的功能，其主要功能如下： (1) 类模块中定义类类模块是Visual Basic观景的面向对象功能。类模块含有类的定义，可以用变量和Property过程定义类属性，用类模块中国的Sub和Function过程实现类型为，也可以在类模块中定义事件和变量以完全封装类的代码。 (2) Property过程提供公共访问Property过程向类中的私有熟悉in个提供了公共接口。利用Property过程可以设置并获得一个对象属性的值，或设置对象的引用，也可以定义类的只读属性。 (3) 定义多动态性的方法方法是提供对象行为实现的类中的Sub和Function过程，可以给过程取任意的名字，但是，如果使用相似属性的同意名字和不同类中的方法，就可以影响多态性。 (4) 用Object Browser浏览类Object Browser提供了当前项目中的所有类和每个类的属性，方法，事件和常量的列表。可以使用Object Browser列出包含在其他库中的类，例如VB本身，列出包含在ActiveX组件中的类。 (5) 窗体用作对象提供该类的许多功能也在窗体中可以得到。可以向在窗体模块中定义的窗体类添加公共属性和方法，随后可以从窗体类创建窗体对象，或当加载窗体时VB将为用户创建窗体对象。 （6）使用多组对象很多时候一个类必须引用一组对象而不是单一对象。我们在编程时并不是向应用程序说明集合的细节，而认识时常将集合封装在一个类中，该类专门开发用来管理集合，称为集合类。 （7）定义多个接口类的属性和方法定义了他的缺省接口。如果该接口包含许多属性和方法，它可以更容易的将属性和方法划分或将因子划分为多个逻辑功能集。每个功能集可以定位为独立接口，通过利用相关接口简单的访问对象就可以使用一个具体的功能集，接口也通过接口继承提供再利用。最后，接口提供了在已经开发类之后向类添加功能集的机制。添加新的接口而不是更改已有的接口，确保了使用类的对象的已有应用程序不受更改的影响。 (8)开发以Web为基础的应用程序为了开发简单的以Web为基础的应用程序，可以了解如何使用HTML，JavaJavaScript等。活着，可以简单的使用VB创建ActiveX文档并将他显示为Web页面。2.2 SQL关系型数据库体系结构及基本数据模型数据库系统的体系结构是数据库系统的一个总框架，为了提高数据库的逻辑独立性和物理独立性，制订了标准化的数据库系统结构，包括数据库系统的总体结构，标准化数据库系统的特征，数据库系统的接口和各部分男男女女男男女女所提供的功能。此标准化的系统结构将数据结构分为三级：面向用户或应用程序员的用户级；面向建立和维护数据库人员的概念机；面向系统管理员的物理级。此三级结构 也称为数据库系统机构的三级模式外模式，概念模式和内模式，如图2.1所示。图2.1 数据库系统结构图在数据库系统中，数据库设计的核心问题就是设计一个好的数据模型，数据模型的好坏直接影响数据库的性能；数据模型的设计方法决定数据库的设计方法。当前最流星的方法是关系方法。2.2.1 SQL Server 2000 数据库概述SQL Server 2000 是个客户/服务器计算模型，即中央服务器用来存放数据库，该服务器可以被多台客户机访问，数据库应用的处理过程分布在客户机和服务器上。客户/服务器计算模型分为两层的客户/服务器结构和多层的客户。在两层高的客户中，客户机通过网络与运行SQL Server 2000 实例的服务器相连，客户机用来完成数据表示和大部分业务逻辑的实现，服务器完成数据的存储，这种客户机被称为“胖客户机”SQL Server 2000采用的是交互式SQl查询语言。查询语言是数据库管理系统的重要组成部分。许多关系数据库系统拥有作为高级查询语言的结构化查询语言。交互式SQL是SQL Server的查询语言。他与ANSI92 SQL标准兼容，并对其进行了扩展。如果希望开发的程序有更好的可移植性，那么应尽量使用标准的ANSI SQL，否则就应考虑使用T-SQL，因为T-SQL可以带来更好的性能。2.3VB 6.0访问SQL Server数据库的技术与方法2.3.1Visual Basic数据访问技术Visual Basic使用的数据访问技术如图2.2所示。图2.2Visual Basic使用的数据访问技术示意图由图2.2可知，VB访问数据库技术分为以下几个部分A.Microsoft可视化数据工具。使用VB 6.0可以创建将每个步骤封装在数据库访问系统中的部件。从数据源开始，Microsoft可视化数据工具提供了在SQL Server和Oracle系统中查看并操作表，视图，存储过程和数据库结构描述的功能；B.中间层部件和Microsoft Transaction Server。在生成自己的ActiveX DLL和EXE时，还可以在应用程序中使用VB创建中间层部件。VB现在的增强功能允许自定义应用程序，以便同Microsoft Transaction Server一起使用；C.ActiveX Data Objects。数据提供程序和数据使用者之间的桥梁就是数据源，数据是使用Microsoft ActiveX Data Object创建额，而Microsoft ActiveX Data Object是VB在任何数据源中访问数据的主要方法。为了向后兼容和工程维护方便，他仍然支持远程数据对象和数据访问对象D.数据源和数据控件。在客户端，有几种新的数据源是可用的，其中包括数据环境，它是一种图形设计器，允许快速创建ADO Connection和Command来访问数据。数据环境设计器为工程中的数据反问对象提供了动态可编程界面。此外，数据环境还提供了高级额数据定型服务，即创建相关数据的层次结构，合计以及自动分组等功能，这些都是不需要代码的。2.3.2DAO数据访问技术DAO是VB最先采用的面向对象的数据库访问接口。它正是通过一系列的DAO对相来访问Microsoft Jet数据库引擎，使得用户能方便快速的创建新的数据库、表、查询、索引和关系，并对数据库进行修改和数据的编辑等。Microsoft Jet引擎是VB与数据库连接额中间层，它为VB提供了进行数据库访问的基本方法。在VB中可以直接使用DAO，也可以使用VB内部提供的Data控件。Data控件其实就是可视化的DAO，通过Data空间和相关的数据绑定控件，包括数据绑定额ActiveX控件，可完成对数据库的操作。2.3.3RDO远程数据对象RDO远程数据对象是一个到ODBC的面向对象的数据访问接口，形式上展示出所有ODBC的底层功能和灵活性，尽管RDO在访问Jet或ISAM数据库方面收到限制，而且它只能通过现存的ODBC驱动程序来访问关系数据库。但是RDO已经被证明是许多数据库开发者经常选用的最佳接口。RDO宿舍位于ODBC API之上的一个对象模型薄层，它依赖ODBC AIP、选定的ODBC驱动程序以及后端的数据库引擎来实现大部分功能，因此短小、快速、强健。RDO控件实现对数据源的访问。使用RDO控件提供了对标准数据库格式的无缝访问，用户不必编写任何代码就可以创建数据库识别的应用程序，Remote Data控件与Data控件在很多方面相似，其主要区别在于：Remote Data控件使用RDO连接到ODBC驱动程序管理器，而Data控件使用DAO连接到Jet引擎。2.3.4ADO ActiveX数据对象ADO是一种新的数据访问方法，他提供了一种统一、通用的访问数据源的接口。ADO结构如图2.3所示图2.3ADO结构通过OLE DB可以实现对任何数据源的高性能数据访问，也就是说OLE DB并不局限于Jet、ISAM或关系数据库，它能够处理任何类型的数据，而不考虑他们的格式和存储方法。OLE DB技术的优势在于：一是执行效率高，二是可访问多种类型的数据库。由于在OLE DB中提供了很多COM接口，结构非常复杂，因此在应用程序中直接使用OLE DB不太容易，然而ADO提供了一个访问OLE DB的方法。ADO封装并实现了OLE DB的所有功能，ADO放高温数据库是通过访问OLE DB数据进行的，是以中国高层访问技术，ADO可以访问任何类型的数据源，包括关系型、非关系型、结构的、非结构的数据源。由于ADO是基于COM的访问技术，因此，使用ADO的应该用程序对磁盘和存储容量的要求更小。还犹豫ADO包含一个比DAO和RDO更简单的对象模型，使用起来更容易，产生的代码更简洁，访问速度更快。另外采用该ADO所基于的OLE DB技术，可以对电子邮件、文本文件、数据表格等各类数据通过统一的API接口进行存取，正因为ADO具有上述技术优势，成了日前被广泛推荐的数据库访问技术。本课题也采用了这种技术。2.3.5DBC数据库访问技术ODBC是Microsoft公司开放服务结构中有关数据库的一个组成部分，它制订了一套标准，并提供了一组对数据库访问的标准API。使得应用程序只要根据这些标准就能够自由的使用API函数。API利用SQL来完成其大部分操作。ODBC本身也提供了对标准SQL语言的支持，用户可以在ODBC中直接使用过SQL语句。各部件之间的关系如图2.4所示。图2.4ODBC各部件关系图应用程序要访问一个数据库，首先必须用Windows控制面板的ODBC管理注册一个数据源，管理器根据数据源提供的ODBC驱动程序、数据库位置、数据库类型等信息，建立起ODBC与具体数据库的联系。这样只要应用程序将数据源名提供给ODBC，救恩那个建立起与制定数据库的连接。2.4 VB 6.0访问SQL Server数据库技术在本课题中的应用在本文中工程计算部分所有的性能参数以及计算结果都存储在关系型数据库中。本系统的绘图部分也需要这个数据库的支持，进行数据交换，由于数据交换的频率高，数量大，所以数据库技术的使用在本课题尤为重要。而VB 6.0具有强大的数据库访问功能，并且是面向对象的可视化编程语言，对于本课题的实现提供了较大的优势。由于本课题使用了大型关系型数据库SQL Server 2000，在进行数据源配置之前必须建立为本课题提供数据支持的数据库系统，本系统称为“阀门数据库”。在本课题中，首先对ODBC数据源进行配置，使得应用程序能够链接到SQL Server 2000数据库系统。在Windows 2000 Server中的控制面板-管理工具中找到数据源，打开选择SQL Server的ODBC驱动程序，然后进行创建ODBC数据源。在本系统中数据源名为“阀门数据库”，在向导的引导下完成ODBC数据源的配置，最后测试数据源是否成功配置。接下来就可以利用应用程序对数据库进行访问，编出强大功能的应用程序了。其主要语法为： Dim cn As ADODB.Connection Set cn=New ADODB.connection cn.Open “DSN=阀门数据库”,”song”.”197711143027” ADO编程模型使用Connection对象使连接概念得以具体化。这样就可以从应用程序访问数据源了。连接是交换数据所必须的环境。 Dim rsdn As ADODB.Recordset Set rsdn=New ADODB.Recordset rsdn.Open”select字段名rom表名”,cn,adOpenStatic,adLockPessimistic Dim dn as double Dn=rsdn!字段名 此为定义记录集对象。记录集是在进行汇总检查和修改数据最主要的方法。记录集对象的功能是包含某个查询返回的记录，以及那些记录中的游标，并且将表中按信息行返回数据的查询存储在本地。至此，应用程序已经成功的连接了数据库，并将数据库中的数据存储在了本地，接下来就可以对其进行操作了。2.5 本章小结本课题是使用面向对象的可视化编程工具VB 6.0和大型关系型数据库为阀门设计的支撑工具。尤其是大型数据库SQL Server 2000，它支持联合数据库服务器，数据库中的表可以横切，并将横切后的各部分保存在联合中的不同服务器中。这个特性很适应数据量很大的应用，比如大型Web站点和大型企业数据处理系统。而CAD发展的趋势是实现远程的协同设计和网络化制造，那么采用SQL Server 2000数据库，对于完善本系统提供了强大额技术支持，并具有现实的后续意义。 本章通过对阀门系统开发平台与工具进行全面的技术分析，确定了阀门智能设计系统实现的理论结构体系和系统开发的关键技术与实现方法。并对各种现行的各种先进的开发工具的优缺点进行了比较，依据阀门设计的特点，最终确定出了系统的开发工具和实施方案。而利用VB 6.0通过ODBC数据源配置访问数据库的关键技术应用在了本课题中，并证明是行之有效、功能强大的方法。为本课题向网络化设计与制造的进一步研究上做了极为有力的铺垫。3 参数化理论与实现方法3.1 三维CAD及三位开发平台选择三维CAD技术作为数字化设计的主体成为工业领域普遍应用的关键技术，是现代产品开发的核心手段和主导环节，对提高企业的产品开发能力，增强产品的市场竞争力具有巨大的作用。特征造型是CAD建模方法一个重要里程碑。过去CAD建模技术都是着眼于完善产品的几何描述能力，而特征造型则是着眼于更好表达产品完整的功能和生产管理信息，为建立产品的集成信息建模服务。特征造型包括产品的特征几何形状特征、拓扑关系、典型功能、绘图表达方法、制造技术和公差要求等内容。特征造型技术使得产品设计在更高层次上进行，设计师的操作对象不再是原始的线条和体素，而是产品功能要素。特征的引用直接体现了设计意图，使得产品模型更易于为人理解和组织生产，为开发新一代的基于统一产品信息模型的CAD/CAPP/CAM集成系统创造了条件。建模技术上三维CAD的核心技术，三维CAD的建模技术经历了三维线框造型、曲面造型、实体造型和特征造型四个阶段，如今基于特征的参数化和变量化设计是CAD技术的新发展。参数化设计（也叫尺寸驱动）是CAD技术在实际应用中提出的课题，它不仅可使CAD系统具有交互式绘图功能，还具有自动绘图功能。目前它是在CAD技术应用领域的一个重要的研究方向。参数化设计一般用于设计对象拓扑结构比较定型，可以用一组参数来约束尺寸关系，并且参数的求解比较简单，设计结果的尺寸修改受参数驱动。生产中最常用的系列标准件就是这一类；变量化设计是指设计对象的修改需要更大的自由度，通过求解一组约束方程来确定产品的尺寸和形状。约束方程可以使用某种几何关系，也可以使用公式表示的计算条件，设计结果的尺寸修改受到约束方程驱动。目前，国内市场上流行的三维CAD软件主要有Solidworks公司的Solidworks、Autodesk公司的MDT、EDS公司的UG、PTC公司的Pro/Engineer、SDRC公司的I-DEAS以及国内自主版权的高华CAD和开目CAD等，根据用户的实际情况对这些三维CAD软件比较以后，选用Solidworks作为智能阀门设计系统的三维支撑软件平台。3.2 参数化理论及其在本课题中的应用513.2.1 参数化设计与参数化绘图参数化设计是指参数化模型的尺寸用对应的关系表示，而不需要确定的数值，通过调整参数将自动改变所有与他相关的尺寸及位置，自动实现产品的精确造型。参数化的本质是加约束和约束满足。参数化设计的过程可以认为是改变模型参数值后，对约束进行求解的过程。用户无需进行干预，而由CAD系统对整个图形的约束集进行分析和求解。例如：在几何参数化模型中，必须是尺寸约束参数和几何约束参数都同时满足，并求解，才能获得准确的几何形状。参数化设计一般用于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，参数的求解比较简单，参数与设计对象的控制尺寸有显式对应关系，设计结果的修改受尺寸驱动。生产中最常见的系列化标准件就是属于这一类型。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，可以大大提高设计速度，并减少信息的存储量。参数化设计有一种驱动机制称为参数驱动，参数驱动机制是基于对图形数据的操作。通过参数驱动机制，可以对图形的几何数据进行参数化修改，但是，在修改的同时，还要满足图形的约束条件，需要约束间关联性的驱动手段来约束联动，约束联动是通过约束间的关系实现的驱动方法。参数驱动是基于对图形数据的操作，因此绘制一张图的过程就是在建立一个参数模型。绘图系统将图形映射到数型数据库中，设置出图形实体的数据结构，参数驱动时将这些结构中填写出不同的内容，以生成所需要的图形。参数驱动可以被看作是驱动树操作数据库内容，不同的驱动树决定了参数驱动的不同操作。由于驱动树是根据参数模型的图形特征和相关参数构成的，所以绘制参数模型时，有意识的利用图形特征，并根据实际需要标注相关参数，就能在参数驱动时，把握对数据库的操作，以控制图形的变化。绘图者不仅可以定义图形结构，还能控制参数化过程，就像用计算机语言编程一样，定义数据、控制程序流程。这种建立图形模型、定义图形结构、控制程序流程的手段称作图型编程。在图形参数化中，图形编程是建立在参数驱动机制、约束联动和驱动树基础上的。利用参数驱动机制对图形数据进行操作，由约束联动和驱动树控制驱动机制的运行。这与以往的参数化方法不同，它不把图形转化成其他表达形式，如方程、符号等；也不问绘图过程，而是着重理解图形本身，把图形看作是一个模型，一个参数化的依据。绘图者通过图形把自己的意图“告诉”参数化程序，参数化程序返回绘图者所需要的图形。它关心的是图形，也就是图形数据库的内容，运行方便、快捷，实现起来也比较容易。参数化绘图是相对于交互式绘图而言的。交互式绘图是早期的CAD系统的绘图功能，它只能是对手工绘图的简单代替。而参数化绘图是将图形尺寸与一定的设计条件或约束条件相关联，即把图形的尺寸看成是“设计条件”的函数。当设计条件发生改变时，图形尺寸也会随之得到相应的更新。参数化设计的两种不同表现形式为： (1)参数化绘图指软件本身具有参数化功能。我们可以方便地重定义模型和更新显示结果，任何交互式的尺寸都会立即导致整个模型的变化。 (2)参数化绘图指由应用程序生成的图形具有参数化的功能。即所有的图形尺寸是可参数化的，可以修改的，但是这一过程是借助应用程序来实现的。应用程序负责与用户进行交互，用户想修改某一尺寸时，应用程序来更新这一尺寸和相关尺寸。参数化绘图的基本实现方法有尺寸驱动法和程序驱动法。 (1)尺寸驱动法是指绘图软件本身具有的参数化绘图功能。这种方法不需用户变成、操作方便，但程序设计难度大。 (2)程序驱动法是指在CAD软件额基础之上使二次开发的程序具有参数化绘图功能。它是通过人机交互或其他形式相应地用程序传递参数，采用程序驱动方式，由程序用参数化方法生成图形，用户可以生成图形中的尺寸进行修改，程序按照新尺寸更新图形。这种方法适合于标准化、系列化、小批量的产品设计。3.2.2参数化设计与绘图的实现根据上节所述两种参数化技术的优缺点，在本课题中针对阀门设计的特点以及对阀门CAD系统的要求，采用程序驱动法的参数化绘图方法，以面向对象的编程语言Visual Basic 6.0作为开发工具，以Solidworks 2003为图形系统平台，实现参数化图形的绘制。这种方法的总体思想是先绘制好阀门零部件的模版图形，然后由程序读取经过设计校核后存储在数据库中的尺寸，并对模版图形尺寸进行修改。这种方法建立在三维实体模型开放性好、易于系统维护。其具体工作步骤如下： (1)分析阀门零部件结构特征，建立模版图形。 首先针对要建立的阀门零部件实体，分析其结构特征。根据Solidworks 2003创建实体的特点，确定先建立哪个特征，后建立哪个特征，每个特征怎么利用Solidworks 2003建立，并且使所建立的特征要尽可能的简单，使参数尺寸尽可能少，然后利用Solidworks的建立特征的功能（如拉伸、旋转、扫描等）根据分析结果创建三维实体模版。 在绘图的过程中，不需要严格确定图形的几何参数，只需设计者画出图形的大致结构形状即可。 (2)然后在实体模版建立的基础上，对模版零件进行参数尺寸标注。主要是对驱动各个特征的尺寸进行标注。这些尺寸包括描述特征大小的定型尺寸和确定特征位置的定位尺寸。标注尺寸的大小是模版零件的实际尺寸，Solidworks会自动对标注的尺寸进行标识，并按标注顺序给尺寸起名（如：D1，D2等）。同时还需要图形添加定位约束以保证图形之间的位置关系（如同心、重合、等距等）。 (3)最后建立用户界面、读取设计参数、驱动三维造型。利用VB 6.0这个面向对象的编程语言可以建立良好的用户交互界面，方便用户输入阀门零部件的主要驱动参数，或者可以利用VB 6.0连接数据库的功能从数据库中读取驱动参数，利用上述步骤驱动模版零件参数绘制更新符合用户的三维模型。3.3 Solidworks二次开发技术3.3.1 Solidworks二次开发的关键技术Solidworks作为三维CAD设计软件，为用户提供了强大的二次开发能力，使用户能按照自己的需要，开发出适合自己需要的应用软件。作为一个OLE服务器，Solidworks提供了大量的OLE对象，以及这些对象所拥有的方法和属性，用户通过在客户应用程序中对这些OLE对象及其方法和属性的操作，可以在自己开发的应用软件中实现诸如生成直线、构造实体、检测曲面参数等几乎所有的Solidworks软件的功能。Solidworks API提供了大量的OLE对象用于用户的二次开发，这些OLE对象涵盖了全部的Solidworks的数据模型和基本操作。他们之间的关系简图如图3.1所示。图3.1 OLE对象关系简图在开发中常用的OLE对象有Solidworks顶层对象窗体对象、模型文档对象、零件文档对象、装配体文档对象、工程图文档对象、草图对象和尺寸对象等。图3.2所示的是Solidworks API对象的一个梗概。图3.2 Solidworks API对象梗概3.3.2 Solidworks二次开发在本课题应用中的实现方法在Solidworks中的用户化二次开发中，可以通过COM对象或者OLE Automation来访问Solidworks服务器中的OLE对象。用户化开发的应用程序可以是对立的EXE可执行文件活着Solidworks进程内的动态链接库DLL文件。可执行文件可以通过OLE Automation使用Visual Basic、VBA和C+等开发语言进行开发，使用OLE Automation方法以Variant类型作为输入和返回参数；动态链接库DLL通过COM对象使用VC+开发，使用COM对象方法以HERSULT类型值作为返回值。用户开发的动态连接库DLL和Solidworks在同一进程控件中运行，能直接访问Solidworks底层的对象和数组，因此访问效率高并且可以访问更多的函数。用VB开发时，首先要建立与Solidworks的COM服务器的连接，创建Solidworks的应用对象，下面是其主要语法代码： Dim swApp as Object Dim Part as Object Dim Assembly as Object Sub main() Set swApp = CreatObject(Solidworsk.Application) Set Part = swApp.NewPart Set Assembly = swApp.NewAsssembly End sub本课题使用了Solidworks的二次开发技术，实现了设计零件的三维造型显示，并且实现了根据阀门零部件的设计参数进行对三维实体造型的实时参数驱动。又Solidworks具有的全数据相关技术特性，可以完全保证尺寸的修改直接影响到二维工程图的变化。 (1)首先利用Solidworks提供的API函数建立VB和Solidworks的COM服务器 (2)然后提取存储在数据库中的阀门零件部件的设计参数。并以此参数驱动三维实体模型6。3.3.3本系统建模实例经过上述参数化设计和特征建模后，本系统就实现了设计校核模块所设计的产品参数化为产品模型的过程。球阀主要零部件模型包括零件的三维模型和平行图形，但只有在三维模型建立以后，才能由其自动生成二维工程图。图3.3和图3.4列出了本系统中阀体的三维模型和工作图。图3.3 阀体三维模型图3.4 右阀体工程图3.4本章小结本章分析了参数化建模以及特征建模技术的特点，并探讨了基于Solidworks 2003的阀门零部件参数化建模及特征造型技术的实现方法，并对其进行二次开发的关键技术做了详细的阐述。在此基础上，根据阀门CAD系统的特点及对阀门CAD系统的要求，开发了球阀主要零件和标准件的设计建模程序，实现了阀门零部件的三维参数化设计、建模和装配，通过三维模型也可以自动生成零部件的二维工程图，实现了阀门设计过程的自动化和可视化。4 球阀设计与计算