气液增力缸在网络基础下的协同设计系统研究

　　本文探讨了气液增力缸在网络基础下的协同设计相关内容。

　　随着网络技术的不断发展，传统的CAD/CAM系统正在发生变革，Internet和Internet正逐渐的渗入到CAD/CAM技术发展中。开展基于网络的协同设计，使企业与设计者之间突破限制，实现了资源共享，达到协同作业的目的。由于气液增力技术综合了液压及气动的优点，近年在国内外得以应用和发展，在未来工业的发展中发挥作用。针对国内外在网络制造业中的发展和气液增力缸CAD系统设计应用情况，本文利用CAD技术和网络技术相结合，以气液增力缸为例，以绘图软件SolidWorks为平台，采用ASP技术实现网络化协同设计。

　　1 基于网络气液增力缸系统结构框架

　　本系统采用B/S/W三层体系结构，采用Windows系统操作平台、Web服务器，利用Access管理关系数据库。用户端的交互界面一Web页面，采用DreamWeaver开发，其中用到的ASP技术是开发Web动态网页的关键技术，它把脚本、HTML、组件和Web数据库访问功能有机地结合在一起，形成一个能在服务器端运行的交互、动态且高效的Web应用程序。COM组件采用VB对SolidWorks进行二次开发创建。应用体系结构如图1所示。

　　1.1气液增力缸回路工作原理

　　气液增力缸回路工作原理图(如图2)，首先，在二位五通电磁换向阀得电后，气源气体经换向阀的3、4通道进入通道3，工作活塞快速运动至接触工件，这个过程称为快进行程。当接触到工件时，受负载阻力影响，工作油腔压力迅速提高，与气腔2相连的通道4内压力也升高，由于通道l和通道4之间的压差使差压式转换阀自动动作，使气体通过6、8通道进入气腔3，使转换活塞带动转换活塞杆一起向前运动，之后封闭了工作油腔。工作油腔压力升高，推动工作活塞向前运动，产生增力，完成对工件的加工过程，这个过程叫做增力自适应过程。完成对工件加工后快速返回过程，二位五通电磁换向阀接通通道2，气源气体经过通道2进入气腔1，推动工作活塞向右运动，同时，气腔2、气腔3向外排气，转换活塞杆恢复原位，结束一个工作过程。

　　气液增力原理，Pt为气源压力，当气源提供压力气体时，压力为P1的压缩空气推动活塞Dl运动，从而带动小活塞杆d向前运动，产生增大的压力，传递至|上油液，油液推动大活塞D2，产生增大后的作用力F，向外输出。

　　根据帕斯卡原理，推导输出力，的计算公式(忽略了摩擦力，阻尼力等)：

　　由式(2)可知，如果想获得较大的输出力F，可增大Dl、晚和减少d值来实现，在实际的设计中，应根据实际情况，综合考虑来选取，使结构更趋合理化。

　　1.2基于网络的设计计算原理和内容

　　用户必须经过身份验证，才能登录网站设计界面参与气液增力缸系统设计研究。设计页面包括主设计页面，聊天室页面，标题页面。在设计页面首页，通过提交初始参数计算出设计气液增力缸关键参数，包括活塞杆直径，增力活塞杆直径，活塞直径，液压缸压强。根据系统的设计步骤和要求，结合自己的设计尺寸进行设计来完成以下设计过程。最终结果可以通过数据接口文件的形式下载查看。高级用户还可以进行对零件的参数化驱动，通过调用后台SolidWorks软件实现。设计计算初始页面如图3.

　　1.3零件参数化设计

　　本文选定SolidWorks作为CAD的二次开发平台。SolidWorks软件在总结和继承了大型机械CAD软件基础上，在Windows环境下实现了三维实体造型的参数化设计。SolidWorks的API(Application Programming Interface)应用程序接口，是一个基于ActiveX Automation的编程接口，其中包含了数百个API函数。这些API函数是VB开发SolidWorks二次开发COM接口，通过该接口建立图形专有模块，从而实现参数化设计的。

　　下面用参数化方法绘制。型密封圈零件的简单程序实例说明如何利用VB对SolidWorks进行二次开发(主要利用尺寸驱动原理，利用已经建立好的模型，根据用户输入参数重新动态生成O型密封圈模型)。

　　(1)建模。首先在SolidWorks里建立。型密封圈模型，其次设置各关键尺寸的参数变量，然后将文件保存(G：parameterO型密封圈.SLDPRT)。

　　(2)生成.DLL文件。首先启动VB软件，建立一个ActiveX DLL工程，在工程的类中输入驱动SolidWorks的程序，将文件名保存为oxmfq.d11.源代码程序如下：

　　2实现的关键技术

　　2.1网站的安全性技术

　　通过设置用户的使用权限保证网站的安全性。设置用户拥有不同的使用权限，未进行注册登录的用户不能访问该系统页面，普通用户只能访问部分页面，无权查询数据库，也无法完整地完成一次设计过程，高级用户可进入真实的设计系统进行操作。

　　此外，还可利用Session对象防止未授权用户访问系统页面。Session对象最大的优点就是可以把某用户的信息保留下来，让后续的网页读取。源代码程序：

　　另外，也可以限制对页面的访问，当判断发现用户未登陆而直接进入到应用系统界面，则自动跳转到登陆界面。

　　2.2网络数据库技术

　　当客户端浏览器发出HTML请求到Web服务器之后，Web服务器根据客户请求向数据库服务器发出数据查询请求，数据库服务器将返回查询结果到Web服务器，再由Web服务器返回给客户端，作为对HTML页面请求的响应。其执行原理如图4所示。

　　利用ASP(ASP具有强大的服务器端脚本编程环境)内置的ADO组件与数据库建立连接，进行数据的读取添加修改删除操作(如图5所示)。

　　网络数据库中包括用户信息表，材料信息表，密封件表和标准元件表。各表都具有添加，修改，查询，删除功能，这些功能只有管理员和高级用户才能使用和看到，普通用户是不能看到和使用这些功能的。也就是说，管理员和高级用户与普通用户进入的是不同的数据库管理系统界面。

　　(1)用户信息。包括显示用户注册时的所有信息，用户名、性别、密码、邮箱和权限。在这里，管理员可以把普通用户升级为高级用户，使高级用户不受限制访问该网站。

　　(2)材料信息。包括材料的名称、属性。如果设计中应用到了最新的材料，就可以添加此材料入库，还可删除过时不用的材料。

　　(3)密封件。包括格莱圈、QY密封圈、和。型密封圈等。其中包括它们的规格尺寸和沟槽尺寸。沟槽尺寸用于二维图形的设计，规格尺寸用来进行参数化设计建模的。

　　(4)标准元件尺寸。包括活塞杆直径、缸筒壁厚等国家规定的标准参数。供设计者设计标准元件。

　　2.3图形浏览技术

　　当今的三维CAD造型软件很多，如SolidWorks，Pro/E等，但这些软件创建的三维模型文件都比较大，不适合网上传输。实现网络环境下三维实体的显示，常用的方法有VRML语言，Java3D和eDrawings.但是采用VRML浏览器和Java3D显示的图形有一定的失真，而eDrawings浏览器中看到图形仍具有三维图形的一些功能，浏览者可以自由拖放文件，查看文件属性，图像清晰，因而选择了eDrawings的显示方式。

　　SolidWorks文件转换成H删L文件的方法：

　　(1)将SolidWorks(母.sldprt)文件另存为eDrawings(*.eprt)文件格式。

　　(2)打开转换后的eDrawings文件，选择"文件"中的"另存为"命令，将文件存为eDrawings HTML(*.lhtm)文件格式。最后将*.htm文件上传网络，插入到图形浏览页面中，供设计人员查看，批注修改之用(如图6所示)。

　　2.4 COM技术和后台驱动SolidWorks实现

　　零件参数化技术COM是一种组件开发技术，即组件对象模型(Component Object Model)，它实际上是二进制层上兼容的软件开发方法的规范。COM定义了组件互操作性的标准，即组件相互之间交互的能力。

　　组件不需要用指定的语言编写，只需指定组件之间及其与操作系统之间如何通信。因此，可以在很大程度上忽略不同编程语言、应用环境之间的差别，它为各层服务于不同环境的多层分布式应用提供了实现方法。

　　具体做法：在管理工具里打开组件服务，创建一个空的应用程序。然后展开你刚创建的空应用程序的分支，在组件上点击右键，新建一个组件，选择添加已经导入的DLL文件，查找DLL文件添加至COM+应用程序里，以完成COM组件的开发。在客户端的Web页面中，在用户进行尺寸驱动时，只要使用ASP创建的COM组件，就可以调用服务器端的SolidWorks了。

　　驱动程序源代码如下：

　　2.5在线协同设计交流技术

　　通过创建一个聊天室界面，实现设计人员之问的在线交流。与大多数聊天室界面一样，把聊天室界面分为三大块，用户列表区，用户发言区和发言显示区。把它们都嵌入到设计界面中，使他们能随时通过聊天室，电子邮件的方式联络交换信息。每个在线用户都可以往聊天室写入发言，即通过提交动作来更新发言显示区内容;为让在线用户及时得到用户发言，采用了页面自动定时更新的功能。标记如下：

　　同时，还在页面中嵌入了Netmeeting插件，可以使在线用户通过Netmeeting中的语音对话功能交流信息和电子白板功能对图形进行批注，提出修改意见。

　　3结论

　　利用网络化技术对气液增力系统进行设计制造是企业生存发展的方向，也是加速企业产品走向国际市场所必须。

　　本设计使气液增力系统的开发突破以往的固有模式，让企业能够异地实施产品开发，节约了产品的设计周期及人力资源等问题。

　　利用协同思想和Internet技术对气液增力缸系统进行设计研究，将系统设计、计算、制造一体化，不但能提高我国气液增力工业设计水平，改进气液力系统设计体系，而且还能提高我国气液增力工业竞争实力，是实现优势互补、资源共享的有效途径。同时，本系统对于其它的基于网络的系统的开发也有一定的借鉴意义。