基于薄膜蒸发器的远程三维设计技术研究

副标题#e#    0 引 言
   
    薄膜蒸发器是一种新型高效的蒸发设备，目前国内薄膜蒸发器的结构设计基本上采用的是二维系统。随着计算机技术及三维机械设计软件的发展，CAD技术已逐步由二维向三维转化，三维模型不仅可以更加直观、全面的反映设计意图，还可以方便地生成工程图纸，并在此基础上进行装配、干涉检查、有限元分析、运动分析等高级计算机辅助设计工作。网络技术的迅猛发展，要求现代制造企业更加注重对市场需求的快速反应和对各种资源的合理利用，虚拟企业、网络制造随之诞生。为了快速响应市场变化，减小投资风险，优质、高效、低成本地进行薄膜蒸发器的设计开发，在自行开发的二维薄膜蒸发器参数化设计系统,和目前国内远程设计相关研究的基础上，以Visual Basic的WebClass部件为平台，实现了薄膜蒸发器的远程三维设计系统。系统的开发大大提高了设计效率，缩短了开发周期，为网络化制造和进一步优化分析奠定了基础。同时，薄膜蒸发器的远程三维CAD系统设计思想也适用于其它机械零件及设备的开发，具有一定的通用性。
   
    1 开发平台
   
    1．1 WebClass
   
    在Visual Basic应用程序中，与Internet信息服务器IIs交互的方式是利用一种特殊的类，即WebClass，它联合活动服务器网页AsP来提供基于服务器的请求处理。WebClass是一个驻在web服务器上并响应浏览器输入的VB部件。当创建一个IIs应用程序时，使用设计器创建它的WebClass。WebClass一般包含webitem和向客户交付这些webitem的代码。WebClass是开发基于IIs应用程序的基本平台，它结合了ASP的服务器端技术以及处理VB代码的能力。
   
    1．2 SolidWorks
   
    Solidworks是基于windows平台开发的全参数化三维实体造型软件，其功能强大、使用简单。它以参数化和特征建模技术为设计人员提供了良好的设计环境。为了方便用户进行二次开发，Solidworks提供了几百个API函数，这些API函数是Solidworks的0LE或COM接口，用户可以使用VB、VBA、Vc等高级语言对Solidworks进行二次开发，建立适合用户需要的、专用的soIidworks功能模块。
   
    2关键技术
   
    薄膜蒸发器的远程三维设计系统包括用户界面、零部件设计、装配图设计、数据库系统及系统管理等模块，系统结构如图l所示。
   

    2．1 用户界面
   
    用户界面是联系后台与用户的重要纽带，它具有3个基本功能：(1)参数输入和修改。(2)检查参数合法性。(3)为后台计算和设计传递参数。在WebClass中，有两种方式创建用户界面：创建HTML模板和直接输出网页代码。HTML模板是标准的HTML页面，其中包含一些WebClass能够在运行时用自定义信息替换的定界字段。根据薄膜蒸发器零部件关系及特点创建了如图2所示的网页模板，右面空白处设置类似<tagprefix tagname>tagcontents<／taprefix tagname>的替换标记，在输出模板时执行替换，给出参数输入界面。
   

    2．2设计数据库系统．
   
    数据库系统在设计过程中起着非常重要的作用，本系统中数据库主要有如下作用：
   
    (1)提供参考设计数据为了方便用户设计，系统根据工程实例提供了一套设计参数，它们存储于相应数据库中，输出用户界面时供系统检索调用。
   
    (2)维持状态设计过程中有大量参数需要传递，如果仅用Session变量保存整个记录集甚至记录集数组，它将很快消耗大量内存，势必影响应用程序的响应性和扩展性。因此，系统使用数据库维持状态。用户在界面中输入参数后，系统将其存人数据库，待用户返回时输出到界面中供修改。
   
    (3)为三维设计系统提供基础数据系统设计过程，特别是零部件设计和组装过程中，需要查找相关装配关系和尺寸，这些数据都分类存储于数据库中。
   

    2．3参数化设计方法
   
    在solidworks中参数化建模通常有两种方法：程序驱动法和尺寸参数驱动法。根据薄膜蒸发器的结构特点和常规设计思路，系统采用尺寸参数驱动法实现参数化建模，所谓尺寸驱动法就是根据尺寸约束，用计算的方法自动将尺寸的变化转换成几何形体的相应变化，并且使变化前后的机构约束保持不变。它具有不用重复图形的生成过程，程序代码量少，便于获得系列化零件图形等优点。
   
    装配建模通常也有两种设计方法，自底向上设计(Bottom-Up)和自顶向下设计(up-Bottom)。针对薄膜蒸发器设备零件多、装配复杂等特点，系统采用以自顶向下为主、自底向上为辅的方法进行薄膜蒸发器装配图的设计。
   
    2．4参数化设计过程
    
    薄膜蒸发器零部件参数化设计过程如下：
   
    (1)建立薄膜蒸发器零件库 基于特征造型的参数化三维建库方式，建立薄膜蒸发器零件库。首先绘制薄膜蒸发器各零件模型，对零件草图标注所有的驱动尺寸，通过更改驱动尺寸大小，实现特征的重新生成；然后定义约束关系，确定草图中图、线之间存在的相对位置关系，如平行，垂直等，使得在重新生成的过程中保持这些关系；最后把零件模型以一定的名称命名。将零件入库。
   
    (2)建立不同规格薄膜蒸发器零件的尺寸数据库利用数据库实现各个零件尺寸的读取、存储和修改。
   
    (3)创建用户界面，编写代码通过调用数据库中的尺寸，自动更改驱动尺寸，生成所需零件。
   

    2．5虚拟装配
   
    薄膜蒸发器的虚拟装配设计过程如图3所示。
   
    (1)确定装配模型装配模型是表达组成装配体的零件及零件间关系的数据结构。系统利用层次结构模型建立薄膜蒸发器的装配模型。
   
    (2)确定装配顺序系统采用自下而上的顺序进行分层规划，确定整个薄膜蒸发器的装配顺序。