基于CS 模型的覆蓋件模具CAD系統(tǒng)的研究

1、基于C/S 模型的覆蓋件模具CAD系統(tǒng)的研究         1前言覆蓋件模具CAD技術經(jīng)歷了相當長時間的發(fā)展，其中所應用的工藝分析計算、有限元分析、模具裝配設計、標準件庫>' target='_blank' class='infotextkey'>管理等技術都取得了較好的發(fā)展，但同時又在兩方面表現(xiàn)出了迫切 的需要。一方面是由于圖形工作站、PC機共同參與覆蓋件模具的設計，分別擔負著不同的設 計、處理任務，這些任務在計算能力、速度、可視化等方面的要求各不相同一些公用設計 標準

2、、數(shù)據(jù)存放在少數(shù)特權主機中，其結果是模具設計系統(tǒng)中配置的資源和運算能力不均等 ，這種不均等現(xiàn)象是覆蓋件模具CAD系統(tǒng)中必須的。另一方面，由于CIMS發(fā)展的要求，模具CAD系統(tǒng)的設計結果需要在其生命周期的各環(huán)節(jié)中進行共享，CAD系統(tǒng)應具備并行設計和較強 的信息訪問能力。這兩種需求綜合體現(xiàn)為覆蓋件模具CAD中開展并行、集成設計方面的研究 。計算機網(wǎng)絡為設計者提供了資源共享和數(shù)據(jù)通信手段，客戶/服務器（Client/Server，C/S ）模型為不同主機、不同進程間相互作用的實現(xiàn)提供了機制。在網(wǎng)絡環(huán)境中通過客戶/服務 器模型可以建立并行的模具設計系統(tǒng)，以滿足上述發(fā)展的需要。  &

3、#160; 2系統(tǒng)結構    2.1適用性分析并行、集成的模具設計系統(tǒng)應具有設計過程的協(xié)作性、設計數(shù)據(jù)的共享性、軟硬件設計資源 的自動調配等能力。一般來說，集中式、分布式和C/S模型都具有實現(xiàn)并行設計的結構條件 ，但基于C/S模型的計算結構最為合適。它是由網(wǎng)絡聯(lián)接的多臺硬件組成的并行的工作體系 ，在協(xié)同設計方面能夠利用網(wǎng)絡協(xié)議提供的不同主機上的進程調用手段，實現(xiàn)應用程序相互 通信。應用C/S模型開展覆蓋件模具CAD，共享的設計標準、數(shù)據(jù)、零部件庫和通用設計過程 數(shù)據(jù)庫存放在服務器上，選用工作站、PC機等分別進行圖形顯示、裝配、仿真分析、計算、 設計事物操作、圖形輸

4、出，數(shù)據(jù)的>' target='_blank' class='infotextkey'>管理和零部件的設計分別處于不同的網(wǎng)絡節(jié)點上。C/S模 型特別適合于模具CAD的協(xié)同工作，這可以從它的調用特點談起。(1)非對等的相互作用。客戶/服務器處于不平等的地位，服務器擁有客戶所不具備的軟硬件 資源和運算能力，服務器提供服務，客戶請求服務。在覆蓋件模具CAD系統(tǒng)中，大量客觀存 在著資源分布和運算能力不均等現(xiàn)象。有些主機擁有大量外存，有些主機擁有繪圖機和打印 機輸出，有些網(wǎng)點擁有超級運算能力，有些網(wǎng)點由大量PC機構成。另一方面，在進行CAD工 作時，為

5、了節(jié)約網(wǎng)絡資源，沒有必要為每臺主機維持一個設計數(shù)據(jù)庫拷貝，而是公用信息以 設計數(shù)據(jù)庫的形式存在于少數(shù)特權主機中。對于在設計中動態(tài)變化的內容，這種措施會使動 態(tài)修改刷新工作、一致性維護等行為十分容易實現(xiàn)。(2)請求驅動服務。當在不同的機器上設計零件時，相互通信的進程之間既不存在父子關系 ，也不共享內存緩沖區(qū)，各設計節(jié)點誰也不知道誰會在何時發(fā)起一次進程通信。C/S模型機 制為這種準備通信的進程之間建立了聯(lián)系，為兩者的數(shù)據(jù)交換提供同步，完美地解決了上述 問題。每次相互作用都是由客戶發(fā)出請求信息服務或運算服務開始，它與服務器之間的請求 應答模型為相互通信進程間的數(shù)據(jù)傳輸同步提供了有力的支持。服務器接收

6、請求并將處理結 果通過網(wǎng)絡返回客戶機。    2.2系統(tǒng)結構和配置基于C/S模型的覆蓋件模具CAD系統(tǒng)的結構如圖1所示。選用I/O吞吐量大、運算處理能力強的 硬件作為服務器，用來存儲需要共享的模具設計標準、模具標準件圖庫、通用設計過程等。 客戶機根據(jù)CAD設計的各種需要和實際條件來配置。圖形工作站用于模具工作型面設計、模 具裝配設計和有限元分析等工作。靜態(tài)的設計數(shù)據(jù)>' target='_blank' class='infotextkey'>管理在PC機上進行。此外，還需配置繪圖 機、打印機等輸出設備。該結構利用

7、C/S模型將硬件分工，相應地也對處理請求作了劃分， 并將其分配到不同的硬件上，以充分發(fā)揮不同硬件的能力。圖1基于C/S模型的覆蓋件模具CAD系統(tǒng)結構覆蓋件模具CAD系統(tǒng)是由許多功能模塊構成的，一般包括產(chǎn)品圖形輸入、工藝方案制定、模 具型面設計、有限元分析、模具結構設計、機構運動仿真、裝配圖和零件圖輸出、模具標準 件庫>' target='_blank' class='infotextkey'>管理等模塊，它們之間存在著并行設計、觸發(fā)執(zhí)行和繼承設計的關系。每個功能模塊至 少由一個進程完成。整個系統(tǒng)具有較復雜的信息流。在諸設計行為中，裝配設計需要

8、較好的 圖形終端；有限元分析需要計算能力很強的硬件設備；機構運動仿真則要到安裝了專用軟件 的主機上進行；模具標準件的檢索、調用，通過對設計數(shù)據(jù)庫的操作來完成；各零部件的設 計、圖紙輸出，分散在普通節(jié)點上進行。各設計行為之間都存在著聯(lián)系。采用C/S模型較好 地對設計過程進行了分工，從而協(xié)調地控制各個進程的執(zhí)行。    3關鍵技術研究傳統(tǒng)的覆蓋件模具CAD存在著設計資源重復存儲，設計數(shù)據(jù)訪問和更新開銷大，設計中的圖 形、分析結果、系統(tǒng)信息等的傳輸脫離設計過程，效率低等問題。而應用C/S模型的覆蓋件 模具CAD系統(tǒng)可以較好地解決這些問題。但系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)較為復雜，因為

9、它要求統(tǒng)一的 設計協(xié)調工作，設計行為不如單機靈活。本文將重點討論系統(tǒng)應用C/S模型的實現(xiàn)方法。關于覆蓋件模具CAD中各個功能模塊的設計技 術，與傳統(tǒng)CAD的內容是一致的?？蛻?服務器模型的特點，決定了設計客戶機、服務器的一般原則?？蛻魴C向用 戶提供交互界面，它將用戶的輸入轉換成服務器能夠理解的命令?？蛻魴C對服務器發(fā)來的命 令執(zhí)行結果進行分析，并描述給用戶。服務器通過客戶機的事件驅動，響應用戶請求，并建 立與客戶機的聯(lián)接，提供服務。C/S應用框架的實現(xiàn)分為兩部分，即安裝于Server端的服務程序（C/SS）和安裝于每個Clien t端的客戶應用程序（C/SC）。其構成的應用邏輯結構如圖2所示。圖

10、2C/S工作框架程序實現(xiàn)的邏輯結構 在C/S工作框架的實現(xiàn)中，主要由環(huán)形隊列、命令發(fā)送器、網(wǎng)絡接收器和發(fā)送器、命令執(zhí)行 器等模塊完成上述功能。環(huán)形隊列分別是接收隊列、發(fā)送隊列、目的站點隊列。命令發(fā)送器本質上是一個提供給功能 模塊調用的子函數(shù)，其參數(shù)為要發(fā)送的命令串和目的站點的地址。在Windows環(huán)境下實現(xiàn)C/S工作框架時，分別在Client端和Server端建立客戶窗口和服務器窗 口。它們之間的交互行為包括建立聯(lián)接、發(fā)送和接收服務請求、發(fā)送和接收操作結果等。作者以TCP/IP編程方法實現(xiàn)了上述功能。以覆蓋件拉延模的設計為例，在結構設計模塊中， 有詳細設計（如凸凹模設計、壓邊圈設計）和標準件選

11、配等過程。若前者為主設計進程，用 mainprocess標識；當執(zhí)行調用其他主機上的標準件設計進程（用partprocess標識）時，在 正常聯(lián)接的情況下，可用下面循環(huán)實現(xiàn)。for(;)partprocess=accept(mainprocess,);/*阻塞*/if(partprocess<0)error(“accept error”);if(fork( )<0)close(mainprocess);/*子進程 */do(partprocess);/*處理請求*/exit(0);close(partproce ss);/*父進程*/服務器的地址中包括服務器主機地址和服務器端口號，可以通過協(xié)調調用獲取它們，并填入 CAD系統(tǒng)進程>' target='_blank' class='infotextkey'>管理的數(shù)據(jù)結構中。    4結束語客戶/服務器模型在覆蓋件模具CAD中的應用，主要為系統(tǒng)軟硬件資源共享、通信、進程>' target='_blank' class='infotextkey'>管