【正文】 課題研究的意義任何設(shè)計(jì)都是時(shí)代的產(chǎn)物，它的不同的面貌，不同的特征反映著不同的歷史時(shí)期的科技技術(shù)水平。技術(shù)是產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展的先導(dǎo)，新材料，新工藝的出現(xiàn)，必然給產(chǎn)品帶來(lái)新的結(jié)構(gòu)，新的形態(tài)和新的造型風(fēng)格。材料、加工工藝、結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品形象有機(jī)地聯(lián)系在一起的，某個(gè)環(huán)節(jié)的變革，便會(huì)引起整個(gè)機(jī)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(chǔ)上二次開(kāi)發(fā)企業(yè)自主的夾具CAD系統(tǒng)十分必要。如果進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，可以全面擴(kuò)展其功能或?qū)⑵涔δ芗傻娇蛻魬?yīng)用程序中，從而實(shí)現(xiàn)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(shè)計(jì)時(shí)需要進(jìn)行一系列的定位、夾緊、裝配設(shè)計(jì)才能滿足生產(chǎn)的要求。隨著生產(chǎn)節(jié)奏的加快，能在短時(shí)間內(nèi)由標(biāo)準(zhǔn)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(shí)由于所需元件的儲(chǔ)備量大，故一次性投資費(fèi)用較高。而且目前組合夾具的設(shè)計(jì)和組裝仍采用落后的人工拼裝和管理方法，大多數(shù)企業(yè)的組合夾具是根據(jù)工藝人員設(shè)計(jì)的工序圖由組合夾具組裝站進(jìn)行組裝。由于沒(méi)有詳細(xì)的裝配圖，組裝時(shí)往往需要經(jīng)過(guò)多次安裝、調(diào)整才能達(dá)到要求，比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不僅效率低、周期長(zhǎng)，而且裝配質(zhì)量依賴豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)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(yīng)用的障礙。另外，有些復(fù)雜的組合夾具由于裝夾精度高，對(duì)人的經(jīng)驗(yàn)依賴程度高，組裝站擔(dān)心拆卸后難以恢復(fù)，故需要長(zhǎng)期保存，這就造成組合元件長(zhǎng)期被占用，影響組合元件周轉(zhuǎn)使用。所以，在如今的市場(chǎng)上如果提供一個(gè)選擇,并考慮到當(dāng)今的科技,客戶會(huì)喜歡根據(jù)其具體的需求選擇一個(gè)產(chǎn)品建造。產(chǎn)品的定制通常需要個(gè)人擁有必要的產(chǎn)品知識(shí)和設(shè)計(jì)技能,并把它們應(yīng)用在客戶所需的要求和規(guī)格上，而且這個(gè)過(guò)程通常需要耗費(fèi)很多時(shí)間。如果應(yīng)用軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件三維實(shí)體模型庫(kù)，用戶選擇標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)，便能自動(dòng)從庫(kù)中取出，然后插入到裝配體的指定位置，將大大簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)工作，提高設(shè)計(jì)效率。同時(shí)用戶可交換選擇或修改標(biāo)準(zhǔn)件的某些參數(shù)，直接在裝配環(huán)境中調(diào)用，使用極其方便有效。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，大量應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)件是代表一個(gè)國(guó)家和企業(yè)設(shè)計(jì)制造水平的重要標(biāo)志。在機(jī)械產(chǎn)品中，有大約30%到70%的零件是標(biāo)準(zhǔn)件或非標(biāo)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(méi)有三維標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，將不得不在創(chuàng)建和開(kāi)發(fā)過(guò)程中對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行重復(fù)建模，不但耗費(fèi)了設(shè)計(jì)人員的時(shí)間和精力，延長(zhǎng)設(shè)計(jì)周期，而且增加了產(chǎn)品的生產(chǎn)制造成本，所以建立通用的符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)和典型組合庫(kù)是提高設(shè)計(jì)效率的保證。專用夾具的設(shè)計(jì)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(jī)床夾具零部件庫(kù)。為此，選擇合適的三維CAD平臺(tái)，研發(fā)一套適用于各類CAD逗系統(tǒng)的、通用的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)和機(jī)床夾具零部件庫(kù)具有極其深遠(yuǎn)的意義和價(jià)值。 機(jī)床夾具標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)研究的現(xiàn)狀?yuàn)A具是制造企業(yè)一種重要的工藝裝備資源，夾具設(shè)計(jì)是生產(chǎn)準(zhǔn)備過(guò)程的關(guān)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(chǎn)模式，要求企業(yè)能夠快速響應(yīng)用戶需求，縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間。夾具由于能夠利用加工零件工藝上的相似性，且適應(yīng)工件特征在一定范圍內(nèi)的變化而得到推廣和應(yīng)用，如何提高夾具設(shè)計(jì)效率成為需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題之一。參數(shù)化技術(shù)作為快速設(shè)計(jì)的常用手段，因此，夾具參數(shù)化生成和快速變形設(shè)計(jì)成為企業(yè)的迫切需要。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在夾具開(kāi)發(fā)過(guò)程中標(biāo)準(zhǔn)件的使用率占到零件總數(shù)量的60%以上，以標(biāo)準(zhǔn)件的重復(fù)建模占用夾具設(shè)計(jì)的大量時(shí)間，而國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)大都都存在通用性不足和擴(kuò)充性較差的缺點(diǎn)。非標(biāo)準(zhǔn)件通常形狀不規(guī)則，結(jié)構(gòu)也比標(biāo)準(zhǔn)件復(fù)雜，因此夾具設(shè)計(jì)時(shí)，夾具的結(jié)構(gòu)尺寸依靠人的經(jīng)驗(yàn)，而人的經(jīng)驗(yàn)又往往不能被挖掘和再利用。同時(shí)，目前CAD軟件的參數(shù)化設(shè)計(jì)功能尚難以很好地滿足產(chǎn)品級(jí)參數(shù)化設(shè)計(jì)的需求。目前，各種二次開(kāi)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(tái)開(kāi)發(fā)的二維工程數(shù)據(jù)庫(kù)?；贏utoCAD的機(jī)床夾具零部件庫(kù)開(kāi)發(fā)已有一定成果。其組成主要有如下幾個(gè)功能模塊:零部件庫(kù)應(yīng)用程序、零部件數(shù)據(jù)庫(kù)、圖片庫(kù)。圖片庫(kù)用于存放不同種類夾具的工程圖，供預(yù)覽用?！傲悴考?shù)據(jù)庫(kù)”是將機(jī)床夾具零部件國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB2148GB226980中的所有零部件的尺寸數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)中，建立起多個(gè)數(shù)據(jù)文件，構(gòu)成數(shù)據(jù)庫(kù)，其中每種類型夾具不同規(guī)格的尺寸構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)文件，供應(yīng)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(jī)床夾具零部件庫(kù)。目前，進(jìn)行簡(jiǎn)單開(kāi)發(fā)的一些零部件庫(kù)，大部分是基于CAD開(kāi)發(fā)的三維圖形庫(kù)，或者說(shuō)以塊的形式存儲(chǔ)的圖形文件，一般也是針對(duì)專門(mén)的系統(tǒng)，可移植性不強(qiáng)。而且，這些圖形庫(kù)存在著一些問(wèn)題：(1)不同系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的零部件庫(kù)由于對(duì)零部件沒(méi)有統(tǒng)一的描述格式，不能進(jìn)行信息的交換，造成了資源的極大浪費(fèi)。(2)包括的信息不完整，多數(shù)只描述零件的幾何特性，而不包括材料、性能等級(jí)等技術(shù)信息。(3 )在建庫(kù)方法上，多采用建立圖庫(kù)的方法，即把預(yù)先定義好的圖形放入庫(kù)中，需要時(shí)重新調(diào)用。由于機(jī)床夾具零部件的數(shù)量、種類、規(guī)格非常多，而且許多尺寸不是標(biāo)準(zhǔn)尺寸或固定值，全部做成圖形要造成極大的資源浪費(fèi)，而且有些零件也不可能全部做成圖形，比如鉆套的內(nèi)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(shù)，也可能是幾位小數(shù)，建立鉆套及定位銷模型時(shí)不可能預(yù)知這一尺寸，所以，我們需要尋求一種對(duì)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(fèi)【3】。2．總體方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)所需工具目前，在我國(guó)的CAD市場(chǎng)上比較流行的三維CAD軟件有SolidWorks、MDT、UG、Pro/E、SolidEdge 等。但就價(jià)位來(lái)講SolidWorks、MDT、SolidEdge是中低檔價(jià)位的產(chǎn)品，UG、Pro/E、IDEAS是高中檔價(jià)位的產(chǎn)品?？紤]到SolidWorks的全球用戶非常廣泛（大約有20萬(wàn)），國(guó)外大多數(shù)制造公司招聘時(shí)都要求應(yīng)聘人具備操作SolidWorks的能力。國(guó)際上很多一流的名校都將SolidWorks定為大學(xué)本科學(xué)生的必修課，如麻省理工學(xué)院、英國(guó)劍橋大學(xué)等。95%的西方企業(yè)要求員工回運(yùn)用SolidWorks軟件，SolidWorks連續(xù)幾年被美國(guó)一些雜志評(píng)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(tái)進(jìn)行夾具庫(kù)的二次開(kāi)發(fā)。SolidWorks的軟件開(kāi)發(fā)商為方便各類用戶對(duì)其進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，提供了API(Application Programming Interface)應(yīng)用編程接口，它是一個(gè)基于OLE(對(duì)象鏈接與嵌入)的編程接口，此接口為用戶提供自由 、開(kāi)放、功能完整的開(kāi)發(fā)工具，其中包含了數(shù)以百計(jì)的功能函數(shù)，這些函數(shù)提供了程序員直接訪問(wèn)SolidWorks的能力。凡支持OLE編程的開(kāi)發(fā)工具，如VisualC++, Visual Basic, Delphi等均可用于SolidWorks的二次開(kāi)發(fā)。在此選用VB編程語(yǔ)言作為開(kāi)發(fā)工具。采用Microsoft的Access來(lái)建立標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)特性數(shù)據(jù)庫(kù)。這是由于Access是VisualBasic的內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)，即缺省數(shù)據(jù)庫(kù)類型。用Access建立的數(shù)據(jù)庫(kù)(.mdb)可以在VisualB asic中使用。而且用VisualBasic可以直接建立Access數(shù)據(jù)庫(kù)。因此，在VisualB asic中，Access數(shù)據(jù)庫(kù)和VisualBasic數(shù)據(jù)庫(kù)含義相同【4】。另外，Visual Basic是一種由微軟公司開(kāi)發(fā)的包含協(xié)助開(kāi)發(fā)環(huán)境的事件驅(qū)動(dòng)編程語(yǔ)言。從任何標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)，VB都是世界上使用人數(shù)最多的語(yǔ)言——不僅是盛贊VB的開(kāi)發(fā)者還是抱怨VB的開(kāi)發(fā)者的數(shù)量。它源自于BASIC編程語(yǔ)言。VB擁有圖形用戶界面（GUI）和快速應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)（RAD）系統(tǒng)，可以輕易的使用DAO、RDO、ADO連接數(shù)據(jù)庫(kù)，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(gè)應(yīng)用程序。一個(gè)典型的VB進(jìn)程VB的中心思想就是要便于程序員使用，無(wú)論是新手或者專家。VB使用了可以簡(jiǎn)單建立應(yīng)用程序的GUI系統(tǒng)，但是又可以開(kāi)發(fā)相當(dāng)復(fù)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(lái)指定組建的屬性和方法。因?yàn)槟J(rèn)的屬性和方法已經(jīng)有一部分定義在了組件內(nèi)，所以程序員不用寫(xiě)多少代碼就可以完成一個(gè)簡(jiǎn)單的程序。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)應(yīng)為工藝人員提供一個(gè)良好的設(shè)計(jì)服務(wù)環(huán)境，應(yīng)具備快速獲取相關(guān)信息、生成和存儲(chǔ)、輸入和輸出、圖形設(shè)計(jì)和處理能力以及良好的人機(jī)交互等功能?；赟olidWorks的CAM 系統(tǒng)參考人工設(shè)計(jì)夾具的過(guò)程，同時(shí)兼顧計(jì)算機(jī)處理問(wèn)題的特點(diǎn)，面向夾具設(shè)計(jì)全過(guò)程，融三維參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)、交互式界面設(shè)計(jì)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)于一體，根據(jù)機(jī)床夾具零部件的具體特點(diǎn)，綜合使用變異型(如夾具體)或創(chuàng)成型CAD(如標(biāo)準(zhǔn)零部件)和人機(jī)交互設(shè)計(jì)的混合方式，面向?qū)ο?，通過(guò)三維參數(shù)化驅(qū)動(dòng)技術(shù)，保證設(shè)計(jì)結(jié)果的一致性【5】。另外，一個(gè)獨(dú)立的EXE是一個(gè)獨(dú)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(lái)作為獨(dú)立的EXE來(lái)結(jié)合SolidWorks和Excel軟件定制模型，由此我們可以得出詳細(xì)的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)（）。 詳細(xì)的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖本課題作為CAFD系統(tǒng)的先期工作，將首先完成機(jī)床夾具定位件庫(kù)的建立，并作進(jìn)一步研究。SolidWorks環(huán)境下零部件庫(kù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括：用戶界面、執(zhí)行模塊、零部件模型庫(kù)、零部件特性參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)四個(gè)部分。其核心部分就是執(zhí)行模塊和零部件模型庫(kù)及數(shù)據(jù)庫(kù)，下面分別對(duì)各模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。1. 用戶界面：用戶與執(zhí)行模塊進(jìn)行交互的窗口:可以從中輸入所需的零件的主參數(shù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)建模（對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中沒(méi)有的數(shù)據(jù)參數(shù)可輸入其所需參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)繪制）。2. 執(zhí)行模塊：核心部分，主要是對(duì)由界面輸入的數(shù)據(jù)處理，與零部件庫(kù)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行交互，運(yùn)算，通過(guò)API跟SolidWorks進(jìn)行交互，對(duì)其操作，使其完成繪制相應(yīng)實(shí)體的全過(guò)程。3. 零部件參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)和模型庫(kù)：為零部件的生成提供原形和具體參數(shù)信息，是零件的原始表現(xiàn)形式?！?給我們展示的不僅是零部件庫(kù)的總體結(jié)構(gòu)，它實(shí)質(zhì)是給我們一種建立零部件庫(kù)的思想。由圖可以看出，其幾大模塊都是圍繞著SolidWorks這個(gè)平臺(tái)，其主要原因是繪圖過(guò)程是由SolidWorks平臺(tái)完成的。其它幾個(gè)模塊是以外掛的形式和SolidWorks平臺(tái)相關(guān)聯(lián)的，也就是說(shuō)其它幾個(gè)模塊把處理后的信息匯總后通過(guò)接口API發(fā)向SolidWorks平臺(tái)來(lái)完成畫(huà)圖。這種建模方式的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：1. 數(shù)據(jù)庫(kù)建立可以獨(dú)立進(jìn)行，不受任何條件約束，因?yàn)锳ccess數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)操作已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，己經(jīng)形成標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言，在任何編程語(yǔ)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?yàn)镾olidWorks的核心技術(shù)不會(huì)變，其建立的模型的通用性也不會(huì)變。模型的通用性也就保證了此零部件庫(kù)的通用性。3. 由上面兩點(diǎn)看出，數(shù)據(jù)庫(kù)與編程語(yǔ)言無(wú)關(guān)，因此，對(duì)其進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的編程語(yǔ)言就會(huì)有多種選擇，這樣使其二次開(kāi)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(kāi)發(fā)的零部件庫(kù)是以外掛的形式聯(lián)接到SolidWorks之上的，而且各個(gè)模塊是獨(dú)立的，因此其擴(kuò)充性非常的好，我們可以增加更多的標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)據(jù)庫(kù)，增加更多的模型文件來(lái)達(dá)到擴(kuò)充零部件庫(kù)的目的。例如我們要加入彈簧這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件，我們要作的只是把其參數(shù)建立數(shù)據(jù)庫(kù)，把其外型建立模型，放入相應(yīng)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(duì)原來(lái)任何東西都不需要修改【68】。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù) COM技術(shù)COM是一個(gè)說(shuō)明如何建立可動(dòng)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(yīng)該遵循的標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于