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基于C/S模型的覆盖件模具CAD系统的研究

时间:2014-06-25  数控技术网  http://tech.cncproduct.com
 1 前言

  覆盖件模具CAD技术经历了相当长时间的发展,其中所应用的工艺分析计算、有限元分析、模具装配设计、标准件库管理等技术都取得了较好的发展,但同时又在两方面表现出了迫切 的需要。一方面是由于图形工作站、PC机共同参与覆盖件模具的设计,分别担负着不同的设 计、处理任务,这些任务在计算能力、速度、可视化等方面的要求各不相同-一些公用设计 标准、数据存放在少数特权主机中,其结果是模具设计系统中配置的资源和运算能力不均等 ,这种不均等现象是覆盖件模具CAD系统中必须的。另一方面,由于CIMS发展的要求,模具CAD系统的设计结果需要在其生命周期的各环节中进行共享,CAD系统应具备并行设计和较强 的信息访问能力。这两种需求综合体现为覆盖件模具CAD中开展并行、集成设计方面的研究 。

  计算机网络为设计者提供了资源共享和数据通信手段,客户/服务器(Client/Server,C/S )模型为不同主机、不同进程间相互作用的实现提供了机制。在网络环境中通过客户/服务 器模型可以建立并行的模具设计系统,以满足上述发展的需要。

    2 系统结构

    2.1 适用性分析

  并行、集成的模具设计系统应具有设计过程的协作性、设计数据的共享性、软硬件设计资源 的自动调配等能力。一般来说,集中式、分布式和C/S模型都具有实现并行设计的结构条件 ,但基于C/S模型的计算结构最为合适。它是由网络联接的多台硬件组成的并行的工作体系 ,在协同设计方面能够利用网络协议提供的不同主机上的进程调用手段,实现应用程序相互 通信。应用C/S模型开展覆盖件模具CAD,共享的设计标准、数据、零部件库和通用设计过程 数据库存放在服务器上,选用工作站、PC机等分别进行图形显示、装配、仿真分析、计算、 设计事物操作、图形输出,数据的管理和零部件的设计分别处于不同的网络节点上。C/S模 型特别适合于模具CAD的协同工作,这可以从它的调用特点谈起。

  (1)非对等的相互作用。客户/服务器处于不平等的地位,服务器拥有客户所不具备的软硬件 资源和运算能力,服务器提供服务,客户请求服务。在覆盖件模具CAD系统中,大量客观存 在着资源分布和运算能力不均等现象。有些主机拥有大量外存,有些主机拥有绘图机和打印 机输出,有些网点拥有超级运算能力,有些网点由大量PC机构成。另一方面,在进行CAD工 作时,为了节约网络资源,没有必要为每台主机维持一个设计数据库拷贝,而是公用信息以 设计数据库的形式存在于少数特权主机中。对于在设计中动态变化的内容,这种措施会使动 态修改刷新工作、一致性维护等行为十分容易实现。

  (2)请求驱动服务。当在不同的机器上设计零件时,相互通信的进程之间既不存在父子关系 ,也不共享内存缓冲区,各设计节点谁也不知道谁会在何时发起一次进程通信。C/S模型机 制为这种准备通信的进程之间建立了联系,为两者的数据交换提供同步,完美地解决了上述 问题。每次相互作用都是由客户发出请求信息服务或运算服务开始,它与服务器之间的请求 应答模型为相互通信进程间的数据传输同步提供了有力的支持。服务器接收请求并将处理结 果通过网络返回客户机。

    2.2 系统结构和配置

  基于C/S模型的覆盖件模具CAD系统的结构如图1所示。选用I/O吞吐量大、运算处理能力强的 硬件作为服务器,用来存储需要共享的模具设计标准、模具标准件图库、通用设计过程等。 客户机根据CAD设计的各种需要和实际条件来配置。图形工作站用于模具工作型面设计、模 具装配设计和有限元分析等工作。静态的设计数据管理在PC机上进行。此外,还需配置绘图 机、打印机等输出设备。该结构利用C/S模型将硬件分工,相应地也对处理请求作了划分, 并将其分配到不同的硬件上,以充分发挥不同硬件的能力。

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图1 基于C/S模型的覆盖件模具CAD系统结构

  覆盖件模具CAD系统是由许多功能模块构成的,一般包括产品图形输入、工艺方案制定、模 具型面设计、有限元分析、模具结构设计、机构运动仿真、装配图和零件图输出、模具标准 件库管理等模块,它们之间存在着并行设计、触发执行和继承设计的关系。每个功能模块至 少由一个进程完成。整个系统具有较复杂的信息流。在诸设计行为中,装配设计需要较好的 图形终端;有限元分析需要计算能力很强的硬件设备;机构运动仿真则要到安装了专用软件 的主机上进行;模具标准件的检索、调用,通过对设计数据库的操作来完成;各零部件的设 计、图纸输出,分散在普通节点上进行。各设计行为之间都存在着联系。采用C/S模型较好 地对设计过程进行了分工,从而

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