0 引言
結構類標準件在在飛機、船舶與汽車等大型裝配設計中會被頻繁地更新或新增，使其所在標準件庫整體地更新，給工作人員帶來諸多不便。當前還沒有一種具有普遍適用性的結構類標準件庫的構建方法，來避免標準件庫在使用過程中頻繁更新，提高工作效率。
本文先簡要分析標準件庫的不同構建方法，然后著重從結構類標準件庫的組織結構與調用上進行分析與研究，提出將信息庫與模型庫從傳統(tǒng)的標準件庫中獨立出來并配合網(wǎng)頁檢索調用的方法，實現(xiàn)了標準件庫的簡單擴充與更新，大大提高了工作效率。
1 結構類標準件庫的關鍵技術與實現(xiàn)方法
傳統(tǒng)的標準件庫構建方法主要有兩種：一種是安裝CATIA版本對應的CAA-RADE軟件來構建標準件庫；另一種是利用CATIA自帶的Catalog來構建標準件庫。
方法一的開發(fā)比較復雜，應用范圍較小，售價比較昂貴，作為標準件庫的開發(fā)工具比較浪費，并且其開發(fā)的標準件庫無法與標準件裝配系統(tǒng)集成。方法二結合CATIA軟件提供的Formula功能、Design Table功能適于開發(fā)管路類標準件庫而不適合結構類標準件庫的構建與開發(fā)。
1.1 結構類標準件庫的關鍵技術
在構建結構類標準件庫時用到Automation技術，此技術是建立在COM基礎之上，其核心是允許一個應用程序操作另一個應用程序。Automation技術并不是直接獲取及處理數(shù)據(jù)，而是間接地通過暴露的對象和屬性，利用對象的方法和屬性獲取、設置及處理數(shù)據(jù)。Automation技術包括兩個方面：Server和Client。Automation Server是一個實現(xiàn)了Dispatch接口的COM組件，而Automation Client是一個通過Dispatch接口與自動化服務器進行通信的COM客戶。如CATIA我們把它看成一個Server，客戶編制的應用程序則是Client。
1.2 結構類標準件庫的實現(xiàn)方法
用VB提供的引用對象庫，將CATIA的庫文件加入程序框架，引用CATIA的類對象、函數(shù)等進行二次開發(fā)。其建庫的主要思想是：借助VB語言的開發(fā)功能，通過進程外訪問CATIA，建立程序與CATIA的連接，實現(xiàn)標準件的參數(shù)化生成。設計出交互頁面，把腳本放在網(wǎng)頁中，設計員在頁面中輸入標準件的相關參數(shù)后由VBScript來執(zhí)行，就能在CATIA中獲得相應的模型。利用該種方法開發(fā)標準件庫原理簡單、容易實現(xiàn)，同時具有開放性接口、擴充容易可以應用于不同的設計環(huán)境。利用該種方法開發(fā)標準件庫原理簡單、容易實現(xiàn)，同時具有開放性接口、擴充容易可以應用于不同的設計環(huán)境。
2 結構類標準件庫的組織結構
結構類標準件庫的作用不僅是為裝配提供標準件模型，還為系統(tǒng)提供標準件的基本尺寸及工程信息。尺寸信息是用于具體標準件號生成的唯一參數(shù)依據(jù)、工程信息將直接用于為設計提供參考依據(jù)、經(jīng)驗信息庫將為設計員提供設計指導。
結構類標準件庫主要由標準件信息庫與標準件模型庫兩大塊組成，其組織結構及功能如圖1所示。
圖1 標準件庫的組織結構及功能
2.1 標準件信息庫
為了方便對標準件信息的查詢與調用，需要將標準件信息進行規(guī)范化、格式化的整理，標準件信息的整理是信息庫構建中最耗費時間的部分，但也是無法回避的工作。將整理完成的標準件信息以統(tǒng)一的格式導入至數(shù)據(jù)庫中，在數(shù)據(jù)庫中為每一個標準號創(chuàng)建一個表格，實現(xiàn)對標準件數(shù)據(jù)的集中管理，利用信息代碼對照表作為標準件信息查詢接口供系統(tǒng)調用。信息代碼對照表與預檢索文件一樣采用XML文檔格式，便于Web讀取與傳遞。通過代碼對照表，建立標準件信息與數(shù)據(jù)庫字段的映射關系。
2.2 標準件模型庫
標準件模型是進行裝配的直接對象，由于系統(tǒng)需要構建標準件全模型庫，若將標準件模型簡單的存放于一起，必將增大系統(tǒng)的檢索負擔，同時不便于標準件模型的維護更新工作。因此，需要對標準件進行層次清楚的分類管理。將標準件模型按照標準件類別、標準件類型、標準件號的層次結構進行分類管理，便于系統(tǒng)至模型庫中直接調用。采用XML文件構建標準件數(shù)模的組織結構管理文件，同時文件中包含標準件的基本屬性信息。其建模方式如圖2所示。
圖2 標準件建模流程
庫中模型的查找方式為：當設計員在系統(tǒng)界面選擇并確定了一個具體的標準件件號后，系統(tǒng)獲得該件號的標準號、標準件類型、標準件類別三層屬性關系。系統(tǒng)在管理文件中查找確認標準件件號是否存在，然后定位該標準件號所處的文件夾位置，根據(jù)標準件件號在文件中查找該標準件。
對于標準件的基本屬性信息，系統(tǒng)通過檢索XML文件中該件號的屬性值獲得，不必至數(shù)據(jù)庫中進行查詢，系統(tǒng)頁面可以對標準件的基本屬性信息進行便捷的顯示，為以特征為依據(jù)的標準件裝配技術的實現(xiàn)打下了基礎。
3 結構類標準件庫的應用
標準件的檢索、信息查詢、標準件件號的選擇均在Web頁面中完成，因此結構類標準件庫需與系統(tǒng)有良好兼容。目前大部分標準件庫的開發(fā)采用由VB創(chuàng)建程序界面，利用VB對CATIA二次開發(fā)的方式，實現(xiàn)在程序界面中向CATIA環(huán)境內(nèi)導入標準件。所以也有必要對基于Web的標準件調用方法進行研究。
3.1 結構類標準件庫的調用原理
VBScript腳本是CATIA的默認腳本語言，它包含所有VBScript的功能，可以單獨存儲也可以存儲在零件文檔中。VBScript由網(wǎng)頁瀏覽器解釋執(zhí)行，不需要增大服務器的負擔。要在網(wǎng)頁中實現(xiàn)向CATIA中調用標準件，就需要將相關的程序代碼以VBScript的形式嵌入至HTML的網(wǎng)頁中。
標準件調用的基本思路是：首先通過頁面獲得標準件件號，程序生成標準件數(shù)模所在路徑，建立與CATIA的鏈接，對CATIA的狀態(tài)進行判斷，若其符合零件調入的要求，則執(zhí)行標準件插入至CATIA裝配環(huán)境的命令，反之則退回至標準件件號選擇環(huán)節(jié)。
3.2 結構類標準件庫調用腳本的開發(fā)
圖3 標準件調用的流程
通過錄制宏的方式，獲取CATIA在執(zhí)行相關命令時的后天運行代碼。首先錄制向CATIA中插入零件的代碼，然后再對代碼進行功能的完善，主要是添加程序異常處理語句，即可獲得向CATIA中調用零件的VBScript腳本。參考流程在腳本中編寫獨立的調用零件的調用函數(shù)。
當頁面執(zhí)行使用標準件命令后，后臺程序首先根據(jù)標準件的存儲路徑獲得該標準件件號的完整路徑，然后路徑的值傳遞給調用函數(shù)，執(zhí)行調入零件操作。
由于該過程需要網(wǎng)頁與本地程序進行交互，按照windows的默認安全管理，這種交互是不允許的。因此需要對IE瀏覽器的安全設置進行相應的修改。需要在IE瀏覽器的工具→Internet選項中將網(wǎng)站設置為可信任站點，并且允許活動的內(nèi)容在計算機文件中運行。
4 實例驗證
利用本文方法，我們?yōu)槟澈娇昭芯吭航⒘撕娇諛藴始䦷熘悄苎b配系統(tǒng)，系統(tǒng)中包含了100多萬個標準件可供設計員選擇裝配設計。以向上平板裝配某一型號的螺栓為例對本文的方法進行驗證。確定載入裝配基體向上板如圖4所示，打開系統(tǒng)網(wǎng)頁確定載入螺栓型號NAS6703AHL2并確定裝配如圖5所示。最后的裝配成型如圖6所示。
圖4 選擇裝配基體
圖5 選擇裝配螺栓
圖6 確定裝配成型
5 結束語
本文對CATIA的標準件庫的不同構建方法進行了簡單的介紹與對比，提出了結構類標準件庫的構建方法，闡述了結構類標準件庫的構建過程，實現(xiàn)了結構類標準件庫的共享式應用。采用本文闡述的方式構建的CATIA結構類標準件庫可以滿足企業(yè)的實際使用需求，保證了標準件的來源唯一，標準件庫的更新維護方便，為數(shù)字化協(xié)同設計提供了應用基礎。本文的研究成果已經(jīng)應用于上海飛機設計研究院的標準件管理系統(tǒng)中。
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本文標題：基于CATIA的結構類標準件庫設計與應用
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