【正文】 課題研究的意義任何設計都是時代的產物，它的不同的面貌，不同的特征反映著不同的歷史時期的科技技術水平。技術是產品形態(tài)發(fā)展的先導，新材料，新工藝的出現，必然給產品帶來新的結構，新的形態(tài)和新的造型風格。材料、加工工藝、結構、產品形象有機地聯(lián)系在一起的，某個環(huán)節(jié)的變革，便會引起整個機體的變化。夾具業(yè)多樣化發(fā)展使得通用的夾具CAD軟件不能完全滿足企業(yè)的特殊要求，所有研究在通用圖形軟件的基礎上二次開發(fā)企業(yè)自主的夾具CAD系統(tǒng)十分必要。如果進行二次開發(fā)，可以全面擴展其功能或將其功能集成到客戶應用程序中，從而實現完全客戶化【1】。夾具可分為通用夾具、組合夾具、專用夾具幾類。組合夾具和專用夾具設計時需要進行一系列的定位、夾緊、裝配設計才能滿足生產的要求。隨著生產節(jié)奏的加快，能在短時間內由標準元件組裝完成的組合夾具，受到諸多企業(yè)普遍的青睞。其不足之處是外形尺寸較大，笨重；剛性較差，同時由于所需元件的儲備量大，故一次性投資費用較高。而且目前組合夾具的設計和組裝仍采用落后的人工拼裝和管理方法，大多數企業(yè)的組合夾具是根據工藝人員設計的工序圖由組合夾具組裝站進行組裝。由于沒有詳細的裝配圖，組裝時往往需要經過多次安裝、調整才能達到要求，比較費時費力，不僅效率低、周期長，而且裝配質量依賴豐富的生產經驗和技術熟練的技工，這正是企業(yè)短缺的人才，客觀上成為限制組合夾具廣泛應用的障礙。另外，有些復雜的組合夾具由于裝夾精度高，對人的經驗依賴程度高，組裝站擔心拆卸后難以恢復，故需要長期保存，這就造成組合元件長期被占用，影響組合元件周轉使用。所以，在如今的市場上如果提供一個選擇,并考慮到當今的科技,客戶會喜歡根據其具體的需求選擇一個產品建造。產品的定制通常需要個人擁有必要的產品知識和設計技能,并把它們應用在客戶所需的要求和規(guī)格上，而且這個過程通常需要耗費很多時間。如果應用軟件進行二次開發(fā)建立一個標準件三維實體模型庫，用戶選擇標準件時，便能自動從庫中取出，然后插入到裝配體的指定位置，將大大簡化設計工作，提高設計效率。同時用戶可交換選擇或修改標準件的某些參數，直接在裝配環(huán)境中調用，使用極其方便有效。在產品設計中，大量應用標準件是代表一個國家和企業(yè)設計制造水平的重要標志。在機械產品中，有大約30%到70%的零件是標準件或非標常用件，這些零件大多具有相同或相似的外形特征，只是尺寸規(guī)格有所不同，如果沒有三維標準件庫，將不得不在創(chuàng)建和開發(fā)過程中對標準件進行重復建模，不但耗費了設計人員的時間和精力，延長設計周期，而且增加了產品的生產制造成本，所以建立通用的符合國家標準和企業(yè)標準的標準件庫和典型組合庫是提高設計效率的保證。專用夾具的設計更不例外。而一些優(yōu)秀的三維CAD軟件如UG. SolidEdge等都未提供機床夾具零部件庫。為此，選擇合適的三維CAD平臺，研發(fā)一套適用于各類CAD逗系統(tǒng)的、通用的標準件庫和機床夾具零部件庫具有極其深遠的意義和價值。 機床夾具標準件庫研究的現狀夾具是制造企業(yè)一種重要的工藝裝備資源，夾具設計是生產準備過程的關鍵環(huán)節(jié)。以多品種、小批量為代表的面向大規(guī)模定制生產模式，要求企業(yè)能夠快速響應用戶需求，縮短開發(fā)時間。夾具由于能夠利用加工零件工藝上的相似性，且適應工件特征在一定范圍內的變化而得到推廣和應用，如何提高夾具設計效率成為需要重點解決的問題之一。參數化技術作為快速設計的常用手段，因此，夾具參數化生成和快速變形設計成為企業(yè)的迫切需要。據統(tǒng)計，在夾具開發(fā)過程中標準件的使用率占到零件總數量的60%以上，以標準件的重復建模占用夾具設計的大量時間，而國內開發(fā)的標準件庫大都都存在通用性不足和擴充性較差的缺點。非標準件通常形狀不規(guī)則，結構也比標準件復雜，因此夾具設計時，夾具的結構尺寸依靠人的經驗，而人的經驗又往往不能被挖掘和再利用。同時，目前CAD軟件的參數化設計功能尚難以很好地滿足產品級參數化設計的需求。目前，各種二次開發(fā)的系統(tǒng)如模具CAD、夾具CAD、組合夾具CAD等大多是基于AutoCAD平臺開發(fā)的二維工程數據庫?；贏utoCAD的機床夾具零部件庫開發(fā)已有一定成果。其組成主要有如下幾個功能模塊:零部件庫應用程序、零部件數據庫、圖片庫。圖片庫用于存放不同種類夾具的工程圖，供預覽用?！傲悴考祿臁笔菍C床夾具零部件國家標準GB2148GB226980中的所有零部件的尺寸數據輸入計算機中，建立起多個數據文件，構成數據庫，其中每種類型夾具不同規(guī)格的尺寸構成一個數據文件，供應用程序在AutoCAD中生成工程圖用【2】。一些優(yōu)秀的三維CAD軟件如UG.、SolidEdge等都未提供機床夾具零部件庫。目前，進行簡單開發(fā)的一些零部件庫，大部分是基于CAD開發(fā)的三維圖形庫，或者說以塊的形式存儲的圖形文件，一般也是針對專門的系統(tǒng)，可移植性不強。而且，這些圖形庫存在著一些問題：(1)不同系統(tǒng)開發(fā)的零部件庫由于對零部件沒有統(tǒng)一的描述格式，不能進行信息的交換，造成了資源的極大浪費。(2)包括的信息不完整，多數只描述零件的幾何特性，而不包括材料、性能等級等技術信息。(3 )在建庫方法上，多采用建立圖庫的方法，即把預先定義好的圖形放入庫中，需要時重新調用。由于機床夾具零部件的數量、種類、規(guī)格非常多，而且許多尺寸不是標準尺寸或固定值，全部做成圖形要造成極大的資源浪費，而且有些零件也不可能全部做成圖形，比如鉆套的內孔尺寸、定位銷的外圓柱面定位尺寸等，它們是由工件的加工要求確定的，可能是整數，也可能是幾位小數，建立鉆套及定位銷模型時不可能預知這一尺寸，所以，我們需要尋求一種對這一信息的統(tǒng)一描述，包括盡可能多的信息，減少不必要的浪費【3】。2．總體方案設計 系統(tǒng)開發(fā)所需工具目前，在我國的CAD市場上比較流行的三維CAD軟件有SolidWorks、MDT、UG、Pro/E、SolidEdge 等。但就價位來講SolidWorks、MDT、SolidEdge是中低檔價位的產品，UG、Pro/E、IDEAS是高中檔價位的產品。考慮到SolidWorks的全球用戶非常廣泛（大約有20萬），國外大多數制造公司招聘時都要求應聘人具備操作SolidWorks的能力。國際上很多一流的名校都將SolidWorks定為大學本科學生的必修課，如麻省理工學院、英國劍橋大學等。95%的西方企業(yè)要求員工回運用SolidWorks軟件，SolidWorks連續(xù)幾年被美國一些雜志評為優(yōu)秀的CAD軟件。而且SolidWorks的易上手，易操作性，所以在這里我們以SolidWorks為平臺進行夾具庫的二次開發(fā)。SolidWorks的軟件開發(fā)商為方便各類用戶對其進行二次開發(fā)，提供了API(Application Programming Interface)應用編程接口，它是一個基于OLE(對象鏈接與嵌入)的編程接口，此接口為用戶提供自由 、開放、功能完整的開發(fā)工具，其中包含了數以百計的功能函數，這些函數提供了程序員直接訪問SolidWorks的能力。凡支持OLE編程的開發(fā)工具，如VisualC++, Visual Basic, Delphi等均可用于SolidWorks的二次開發(fā)。在此選用VB編程語言作為開發(fā)工具。采用Microsoft的Access來建立標準件參數特性數據庫。這是由于Access是VisualBasic的內部數據庫，即缺省數據庫類型。用Access建立的數據庫(.mdb)可以在VisualB asic中使用。而且用VisualBasic可以直接建立Access數據庫。因此，在VisualB asic中，Access數據庫和VisualBasic數據庫含義相同【4】。另外，Visual Basic是一種由微軟公司開發(fā)的包含協(xié)助開發(fā)環(huán)境的事件驅動編程語言。從任何標準來說，VB都是世界上使用人數最多的語言——不僅是盛贊VB的開發(fā)者還是抱怨VB的開發(fā)者的數量。它源自于BASIC編程語言。VB擁有圖形用戶界面（GUI）和快速應用程序開發(fā)（RAD）系統(tǒng)，可以輕易的使用DAO、RDO、ADO連接數據庫，或者輕松的創(chuàng)建ActiveX控件。程序員可以輕松的使用VB提供的組件快速建立一個應用程序。一個典型的VB進程VB的中心思想就是要便于程序員使用，無論是新手或者專家。VB使用了可以簡單建立應用程序的GUI系統(tǒng)，但是又可以開發(fā)相當復雜的程序。VB的程序是一種基于窗體的可視化組件安排的聯(lián)合，并且增加代碼來指定組建的屬性和方法。因為默認的屬性和方法已經有一部分定義在了組件內，所以程序員不用寫多少代碼就可以完成一個簡單的程序。 系統(tǒng)的設計思想計算機輔助夾具設計系統(tǒng)應為工藝人員提供一個良好的設計服務環(huán)境，應具備快速獲取相關信息、生成和存儲、輸入和輸出、圖形設計和處理能力以及良好的人機交互等功能。基于SolidWorks的CAM 系統(tǒng)參考人工設計夾具的過程，同時兼顧計算機處理問題的特點，面向夾具設計全過程，融三維參數化設計技術、交互式界面設計技術和數據庫管理技術于一體，根據機床夾具零部件的具體特點，綜合使用變異型(如夾具體)或創(chuàng)成型CAD(如標準零部件)和人機交互設計的混合方式，面向對象，通過三維參數化驅動技術，保證設計結果的一致性【5】。另外，一個獨立的EXE是一個獨立的程序,有能力控制其他軟件,有自己的接口。在這種情況下,Visual Basic軟件被用來作為獨立的EXE來結合SolidWorks和Excel軟件定制模型，由此我們可以得出詳細的系統(tǒng)體系結構（）。 詳細的系統(tǒng)體系結構圖本課題作為CAFD系統(tǒng)的先期工作，將首先完成機床夾具定位件庫的建立，并作進一步研究。SolidWorks環(huán)境下零部件庫的系統(tǒng)結構包括：用戶界面、執(zhí)行模塊、零部件模型庫、零部件特性參數數據庫四個部分。其核心部分就是執(zhí)行模塊和零部件模型庫及數據庫，下面分別對各模塊進行簡單介紹。1. 用戶界面：用戶與執(zhí)行模塊進行交互的窗口:可以從中輸入所需的零件的主參數，進行實時建模（對數據庫中沒有的數據參數可輸入其所需參數進行實時繪制）。2. 執(zhí)行模塊：核心部分，主要是對由界面輸入的數據處理，與零部件庫參數數據庫進行交互，運算，通過API跟SolidWorks進行交互，對其操作，使其完成繪制相應實體的全過程。3. 零部件參數數據庫和模型庫：為零部件的生成提供原形和具體參數信息，是零件的原始表現形式。　 給我們展示的不僅是零部件庫的總體結構，它實質是給我們一種建立零部件庫的思想。由圖可以看出，其幾大模塊都是圍繞著SolidWorks這個平臺，其主要原因是繪圖過程是由SolidWorks平臺完成的。其它幾個模塊是以外掛的形式和SolidWorks平臺相關聯(lián)的，也就是說其它幾個模塊把處理后的信息匯總后通過接口API發(fā)向SolidWorks平臺來完成畫圖。這種建模方式的優(yōu)點體現在以下幾點：1. 數據庫建立可以獨立進行，不受任何條件約束，因為Access數據庫的訪問操作已經標準化，己經形成標準化的數據庫語言，在任何編程語言環(huán)境中都是通用的。2. 模型的建立是不受任何外界因素影響的。因為SolidWorks的核心技術不會變，其建立的模型的通用性也不會變。模型的通用性也就保證了此零部件庫的通用性。3. 由上面兩點看出，數據庫與編程語言無關，因此，對其進行二次開發(fā)的編程語言就會有多種選擇，這樣使其二次開發(fā)的難度降低，適合人群增加。4. 由圖可以看出，用這種方法開發(fā)的零部件庫是以外掛的形式聯(lián)接到SolidWorks之上的，而且各個模塊是獨立的，因此其擴充性非常的好，我們可以增加更多的標準件數據庫，增加更多的模型文件來達到擴充零部件庫的目的。例如我們要加入彈簧這個標準件，我們要作的只是把其參數建立數據庫，把其外型建立模型，放入相應的目錄中，然后建立其執(zhí)行模塊和界面，編譯成可執(zhí)行，再加入菜單即可，對原來任何東西都不需要修改【68】。 系統(tǒng)的設計的關鍵技術 COM技術COM是一個說明如何建立可動態(tài)交替更新組件的規(guī)范，提供了客戶和組件之間能夠互操作應該遵循的標準，該標準對于