目前計算機輔助設(shè)計制造領(lǐng)域的熱點問題是將參數(shù)化設(shè)計技術(shù)與CAD軟件二次開發(fā)技術(shù)相結(jié)合，根據(jù)具體產(chǎn)品設(shè)計需求對通用CAD系統(tǒng)進行專用化的研究與開發(fā)，開發(fā)自主的CAD系統(tǒng)。它能夠極大地提高產(chǎn)品設(shè)計效率，實現(xiàn)快速設(shè)計，提高產(chǎn)品競爭力。有關(guān)這方面技術(shù)的研究，國內(nèi)外已經(jīng)廣泛地展開。

         韓國Y. J. Chang等人運用AutoLISP及Visual Basic開發(fā)語言，基于AUTOCAD平臺開發(fā)出了用于內(nèi)齒輪油泵集成快速設(shè)計的二維設(shè)計平臺[1]；楊海飛等人利用Visual Basic語言開發(fā)了一個基于SolidWorks的螺紋連接標(biāo)準(zhǔn)件庫，用于實現(xiàn)螺紋連接件的快速自動設(shè)計[2]；李宇彤采用VBA、Visual Basic開發(fā)語言，開發(fā)出了一套基于AutoCAD軟件的專用液壓缸智能計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)，可以實現(xiàn)液壓缸主要尺寸參數(shù)的初始估算、零部件結(jié)構(gòu)的參數(shù)化設(shè)計及設(shè)計結(jié)果的工程分析校核等工作[3]；鄧春曉采用Visual Basic開發(fā)語言，研制開發(fā)了基于AutoCAD軟件的DT Π型帶式輸送機計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)，可以實現(xiàn)選型設(shè)計過程的程序化與零部件的參數(shù)化繪圖[4]；安向東基于AUTOCAD 平臺研制了用于紡織機械設(shè)計的液壓傳動CAD 系統(tǒng)，可以實現(xiàn)液壓元件的流體靜力學(xué)計算、流體動力學(xué)計算、液壓元件計算、液壓元件查詢、液壓系統(tǒng)圖繪制等功能[5]。

         從研究的現(xiàn)狀來看，大多集中在模具、汽車等標(biāo)準(zhǔn)比較完善、機電一體化水平較高的行業(yè)，取得了一系列的良好收益，而在紡織機械行業(yè)的研究與應(yīng)用很少，很自然就在一定程度上制約著整個行業(yè)的進一步發(fā)展。計算機輔助設(shè)計技術(shù)已較好地實現(xiàn)了特定零件的參數(shù)化設(shè)計，但針對部件級的參數(shù)化設(shè)計方法的研究還很少；系統(tǒng)的開發(fā)主要是針對二維的，三維系統(tǒng)的開發(fā)還很少；直接面向紡織機械行業(yè)的研究與應(yīng)用更少，面向織機行業(yè)的專用CAD系統(tǒng)的研發(fā)未見報道。安向東基于AUTOCAD 平臺研制了用于紡織機械設(shè)計的液壓傳動CAD 系統(tǒng)，屬于傳統(tǒng)二維CAD系統(tǒng)。隨著設(shè)計方法與設(shè)計工具的極大進步，2D設(shè)計系統(tǒng)由于效率低下、功能單一及兼容性差等諸多問題，終將被有著眾多優(yōu)點的3D系統(tǒng)所取代；同時，目前所開發(fā)的絕大多數(shù)專用CAD，功能單一，僅僅停留在設(shè)計建模這一塊，沒有形成一種包含已有設(shè)計資源、可實現(xiàn)快速變型設(shè)計、分析仿真等更多功能的集成專用CAD系統(tǒng)，以更好地提升織機設(shè)計制造水平[6]。 2 現(xiàn)狀分析與解決思路為解決上述問題造成的織機設(shè)計中所面臨的不利局面，提升織機設(shè)計效率與質(zhì)量，本文提出建立一種針對零、部件級，面向三維的織機零部件專用CAD系統(tǒng)的思路與實現(xiàn)方法。

          本系統(tǒng)通過集成與再利用已有織機設(shè)計資源、自動調(diào)用SolidWorks這一高效的三維設(shè)計軟件并在此平臺上進行局部修改回代、進行基于原型推理輔助設(shè)計及對關(guān)鍵部位進行分析仿真等工作，可以有效提高織機設(shè)計的效率與質(zhì)量。    3 研究內(nèi)容

       3.1 主要研究內(nèi)容對各種典型無梭織機(有梭織機)進行系統(tǒng)化研究與分析，分門別類對織機零部件進行歸納整理，提取出各類別關(guān)鍵零部件通用特征，對其進行模塊化處理，建立織機專用三維零部件模型數(shù)據(jù)庫；以參數(shù)化設(shè)計軟件SolidWorks為開發(fā)平臺，運用編程語言Visual Basic進行二次開發(fā)，開發(fā)出集成的織機零部件庫，并通過編程實現(xiàn)與SolidWorks開發(fā)平臺的鏈接與交互，實現(xiàn)調(diào)用SolidWorks進行快速設(shè)計的目的；在此基礎(chǔ)上優(yōu)化人機交互界面及添加常用零件向?qū)У裙δ?，集成基于原型推理的輔助設(shè)計方法；添加后續(xù)的分析仿真模塊，形成一個集向?qū)浇换ピO(shè)計界面，三維織機零部件3D圖庫、基于原型推理輔助設(shè)計模塊與分析仿真模塊于一體的織機零部件專用集成CAD系統(tǒng)[7-11]。

       3.2 關(guān)鍵技術(shù)本系統(tǒng)主要是為實現(xiàn)織機零部件信息的集成與高效設(shè)計而開發(fā)的。系統(tǒng)主要由3D圖庫、基于原型推理輔助設(shè)計模塊、分析仿真模塊這三大功能模塊組成。系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)集中在對上述三大模塊的研究與開發(fā)上，在此基礎(chǔ)上通過三者之間及與主系統(tǒng)面板的有機聯(lián)系與鏈接實現(xiàn)系統(tǒng)的基本功能。　

    　(1)對各種典型織機進行系統(tǒng)化研究與分析，分門別類對織機零部件進行歸納整理，提取各類別關(guān)鍵零部件通用特征?！　?/p>

        (2)織機零部件3D圖庫的建立與完善?！?/p>

    　(3)基于原型推理的優(yōu)化設(shè)計方法及高效的推理機制等先進理論與方法的研究，基于原型推理輔助設(shè)計模塊的設(shè)計與開發(fā)，及其與3D圖庫的集成研究。　　

       (4)后續(xù)的分析仿真模塊的開發(fā)及與系統(tǒng)的集成化研究。

      課題應(yīng)用價值及意義《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006—2020年)》中明確表示：“用高新技術(shù)改造和提升制造業(yè)。大力推進制造業(yè)信息化，積極發(fā)展基礎(chǔ)原材料，大幅度提高產(chǎn)品檔次、技術(shù)含量和附加值，全面提升制造業(yè)整體技術(shù)水平。”，同時在制造業(yè)優(yōu)先主題中明確提出對于“基礎(chǔ)件和通用部件”及“數(shù)字化和智能化設(shè)計制造”的重點支持[12]。近期發(fā)布的《紡織工業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》中也明確提出當(dāng)前我國紡織產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興的主要任務(wù)之一是提高自主創(chuàng)新能力，其中針對提高紡織裝備自主化水平提到以提高專用基礎(chǔ)件、配套件可靠性為切入點，加大紡織機械專用基礎(chǔ)件、配套件的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化力度[13]。本課題的研究內(nèi)容符合上述國家重點支持方向，具有很大的應(yīng)用價值，同時國家的這些方針措施在很大程度上也會有力的促進本課題的深入研究與實現(xiàn)?！　【唧w而言，本課題旨在研究與開發(fā)出一個帶有向?qū)浇换ピO(shè)計界面、集三維參數(shù)化設(shè)計中二次開發(fā)技術(shù)開發(fā)出的零部件3D圖庫、基于原型推理輔助設(shè)計模塊與分析仿真模塊于一體的織機零部件專用系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過集成的人機交互界面，不需要對織機零部件的所有信息進行關(guān)注，只對需要改動的原型的幾個主控參數(shù)進行預(yù)期的修改，通過系統(tǒng)內(nèi)部的運作，系統(tǒng)便會調(diào)用SolidWorks這一高效的參數(shù)化設(shè)計軟件進行自動建模，以三維模式展現(xiàn)修改后的模型；通過基于原型推理輔助設(shè)計方法進行快速設(shè)計；通過人機交互界面，對模型進行分析與仿真等工作以更好地驗證與輔助設(shè)計。應(yīng)用于織機的設(shè)計實踐中，可促進我國織機制造行業(yè)的發(fā)展?？棛C零部件專用CAD系統(tǒng)的開發(fā)，可實現(xiàn)現(xiàn)有織機零部件資源的有效整合和利用，提高織機設(shè)計效率與產(chǎn)品質(zhì)量，縮短產(chǎn)品上市周期，進而提升產(chǎn)品的市場競爭力。與傳統(tǒng)的自下而上設(shè)計方法相比，該專用CAD系統(tǒng)可以極大的避免重復(fù)繪圖的不利之處，提高設(shè)計效率與產(chǎn)品質(zhì)量，可廣泛應(yīng)用于織機的創(chuàng)新設(shè)計上，能夠改變傳統(tǒng)織機設(shè)計的低效率，產(chǎn)生一定的經(jīng)濟與社會效益。本課題的研究可以為國內(nèi)織機的研制提供一個高效的研發(fā)平臺，對其他行業(yè)專用CAD系統(tǒng)的研究與開發(fā)也具有很好的借鑒與參考意義。 5 系統(tǒng)分析 5.1 系統(tǒng)需求分析織機分為有梭織機、無梭織機。有梭織機、無梭織機及其內(nèi)部各類別之間最大的區(qū)別在于引緯裝置及工作原理的不同，其他裝置與機構(gòu)之間具有很大的通用性，可以形成模塊化。而傳統(tǒng)織機產(chǎn)品的研發(fā)過程中，設(shè)計人員往往陷入重復(fù)繪圖的不利狀況之中，耗費了寶貴的研發(fā)時間，限制了創(chuàng)新思維的充分發(fā)揮，是制約織機設(shè)計效率提高的一個不利因素。因此對織機設(shè)計制造行業(yè)而言，通過有效整合和利用現(xiàn)有織機零部件資源，建立一種包含設(shè)計建模、優(yōu)化設(shè)計及分析仿真等更多功能的集成的織機零部件專用系統(tǒng)是十分必要的。 5.2 系統(tǒng)可行性分析 (1) 經(jīng)濟可行性分析 該系統(tǒng)的主要目的是減輕工程師的工作量，提高設(shè)計效率與質(zhì)量。使用本系統(tǒng)，設(shè)計師可方便快捷地進行產(chǎn)品快速設(shè)計，以及與之相關(guān)的仿真分析及數(shù)據(jù)管理問題，減少重復(fù)性工作，提高設(shè)計效率與設(shè)計質(zhì)量。 (2) 技術(shù)可行性分析 本系統(tǒng)采用Microsoft公司的Visual Basic 6.0作為主要的開發(fā)工具，以SolidWorks軟件作為開發(fā)平臺，數(shù)據(jù)庫選用當(dāng)前非常流行的Microsoft公司的Access 2003數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，該系統(tǒng)在安全性、準(zhǔn)確性和運行效率上都占有一定優(yōu)勢。6 系統(tǒng)設(shè)計 6.1 系統(tǒng)目標(biāo)面對織機設(shè)計過程的復(fù)雜化及專用系統(tǒng)發(fā)展過程中的各種情況，經(jīng)過對織機參數(shù)化設(shè)計與分析仿真實際要求的分析，確定系統(tǒng)應(yīng)達到以下目標(biāo)：　　(1) 強大的參數(shù)化設(shè)計與快速變形設(shè)計功能。充分利用SolidWorks的參數(shù)化技術(shù)，不但能實現(xiàn)產(chǎn)品中零部件的參數(shù)化設(shè)計，而且能實現(xiàn)整機的參數(shù)化設(shè)計；應(yīng)該擁有完備的參數(shù)化零部件庫和設(shè)備庫，并且具有完善的數(shù)據(jù)管理功能；產(chǎn)品的整個設(shè)計過程能全部在系統(tǒng)環(huán)境中完成，且設(shè)計所需信息都可以在設(shè)計環(huán)境中獲??；充分利用基于原型推理快速變型設(shè)計功能，提高設(shè)計效率與準(zhǔn)確度?！　?2) 產(chǎn)品設(shè)計的可靠性。本系統(tǒng)通過集成后續(xù)分析仿真模塊，對零部件關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進行必要的分析與仿真，提高零部件的質(zhì)量與可靠性。　　(3) 產(chǎn)品設(shè)計的柔性。系統(tǒng)既支持己有模型庫的調(diào)用，又能在調(diào)用的設(shè)計成果上快捷地做出局部的交互式修改來滿足設(shè)計要求；同時具備用戶自擴充零部件庫的功能。　　(4) 友好的人機交互界面。系統(tǒng)以獨立可執(zhí)行文件的方式與SolidWorks平臺集成，保持操作界面的實用性與易操作性，并提供必要的操作提示信息和幫助信息。 　　(5) 其他輔助功能的完善性。為保證系統(tǒng)功能的完善，還應(yīng)具備其他的一些功能。如保證自動生成的工程圖的實用性；考慮與其他設(shè)計管理軟件如PDM (產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng))的數(shù)據(jù)對接。 6.2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)簡介系統(tǒng)總體方案設(shè)計功能結(jié)構(gòu)圖如圖6-1所示。其中包括四個主要組成部分：通用CAD系統(tǒng)(SolidWorks系統(tǒng))，定制的用戶界面模塊，程序設(shè)計模塊(包括產(chǎn)品選型模塊、基于原型推理輔助設(shè)計模塊、分析仿真模塊等)和數(shù)據(jù)管理模塊。 圖6-1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計功能結(jié)構(gòu)圖 (1) 通用CAD系統(tǒng)：是產(chǎn)品參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)的宿主，是實現(xiàn)系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)。 (2) 定制的用戶界面模塊：主要是提供給用戶進行交互的設(shè)計操作。 (3) 設(shè)計計算及分析仿真程序模塊:主要由產(chǎn)品選型模塊、一般設(shè)計與計算模塊、基于原型推理輔助設(shè)計模塊、分析與仿真模塊及其他功能模塊組成，完成產(chǎn)品設(shè)計分析和參數(shù)化設(shè)計工作。 (4) 數(shù)據(jù)管理模塊:由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫組成，負(fù)責(zé)對產(chǎn)品設(shè)計專用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的管理。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫是在參數(shù)化零部件庫的基礎(chǔ)上建立的，包括專用基礎(chǔ)件(包括通用件、專用件及標(biāo)準(zhǔn)件)數(shù)據(jù)庫、部件數(shù)據(jù)庫、產(chǎn)品設(shè)備(裝配件)數(shù)據(jù)庫和一些輔助信息庫，其中專用基礎(chǔ)件數(shù)據(jù)庫是實現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)。 6.3 系統(tǒng)預(yù)覽織機零部件專用CAD系統(tǒng)由多個窗體組成，下面僅對一些典型窗體進行介紹，其他窗體在后續(xù)章節(jié)中會進行詳細(xì)介紹。系統(tǒng)主窗體如圖6-2所示，是一個集成各子功能模塊的系統(tǒng)界面，通過調(diào)用各子窗體進行交互操作得以實現(xiàn)系統(tǒng)的所有功能。系統(tǒng)登錄窗體的運行效果圖如圖6-3所示，主要用于防止非法用戶進入系統(tǒng)內(nèi)部進行非法操作，保障系統(tǒng)操作安全。用戶管理窗體的運行效果如圖6-4所示，主要功能是實現(xiàn)對于用戶信息的增、刪、改、查等操作。操作員權(quán)限管理窗體的運行效果如圖6-5所示，主要功能是針對不同的使用者賦予相應(yīng)權(quán)限的操作。系統(tǒng)選項窗體的運行效果如圖6-6所示，主要功能是集成一些常用的系統(tǒng)功能以利于系統(tǒng)的快速操作?？棛C3D圖庫窗體如圖6-7所示，主要功能在于對系統(tǒng)中存儲的織機基礎(chǔ)信息進行操作、查詢、修改與完善等操作?；谠屯评磔o助設(shè)計模塊主窗體如圖6-8所示，主要功能在于實現(xiàn)織機零部件的快速變型設(shè)計。 圖6-2 系統(tǒng)主窗體 圖6-3 登陸窗體　　圖6-4 用戶管理窗體 圖6-5 操作員權(quán)限管理窗體　　　圖6-6 系統(tǒng)選項窗體 圖6-7 織機3D圖庫窗體 圖6-8 基于原型推理輔助設(shè)計模塊窗體 6.4 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程圖依據(jù)系統(tǒng)功能及用戶的實際需求，繪制了系統(tǒng)的工作流程，如圖6-9所示。 圖6-9 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程圖 7 小結(jié)闡述了織機設(shè)計領(lǐng)域CAD系統(tǒng)應(yīng)用概況，通過現(xiàn)狀分析指出了相應(yīng)解決思路，并對課題主要研究內(nèi)容及其關(guān)鍵技術(shù)進行了介紹，指出了課題研究意義。對織機零部件專用CAD系統(tǒng)進行了系統(tǒng)分析、經(jīng)濟可行性分析與技術(shù)可行性分析，接下來介紹了系統(tǒng)的開發(fā)目標(biāo)并構(gòu)建了織機零部件專用CAD系統(tǒng)總體框架，對系統(tǒng)中一些典型的窗體進行了概述。闡明了織機零部件專用CAD系統(tǒng)的工作流程。