绪 论
1.1 研究背景及意义
随着制造业信息化程度的加深，企业与企业之间交换信息的手段越来越多样化，对共享与获取信息的效率要求越来越高。根据美国先进制造研究公司（AMR）的一项研究结果表明，产品中外购零件的比重正在逐渐上升，已经从五年前的 40%上升至 80%甚至更多[1]。这个结果表明，有效地重用零部件资源不仅可以降低制造企业的生产和研发成本，还可以大幅加快新产品的上市速度，提高制造企业的市场竞争力。在机械制造行业中，存在着大量的标准化、系列化的零件，而且一款成熟产品有可能除关键零部件外大部分是由其他企业所生产，在其设计过程中，存在着大量对已有零部件重复利用的情况。有统计数据表明，在一个产品中所用的已有零件数量超过 60%，在机械制造行业甚至可以达到更高[2]。产品中的部分零部件有可能是另外一些企业的成熟产品，在该产品的生产企业内部有大量的该产品的设计资源，如三维模型，技术参数等，而这些资源在设计过程中是可以被重用的。
若在产品的设计过程中，可以利用工具快速的获取已有零部件的设计模型或技术参数，便可以大幅缩短产品的设计时间，进而将设计工程师的宝贵时间投入到自主的、关键零部件的设计过程中，进一步提升产品的性能与质量。因此，建立对已有的零部件资源模型资源进行管理的零件库系统是加速企业信息化、增强企业竞争能力的一种重要手段，对企业本身来说，有诸多的益处。伴随着信息技术和计算机网络技术的迅猛发展，可充分利用 Internet/Intranet 网络所带来的优势，集成各种软硬件资源，通过网络共享与重用各种设计资源，进而加快产品的设计速度，不仅是必要的，而且是可行的[3]。
即充分利用网络跨地域的特点，构建基于 Internet/Intranet 技术的 Web 零件资源集成库，实现跨平台的零件资源统一管理。它从设计资源可重复利用的角度将各企业或零部件供应商的零件资源数据集成起来，包括不同三维 CAD 平台及不同制造企业间的产品模型及技术参数数据共享[4]，达到零部件设计资源的快速共享与交换的目的，进而实现不同企业间的合作和数据共享，实现快速适应市场信息变化、缩短产品尤其是新产品开发周期的目的。同时，为满足网络环境下不同三维 CAD 系统用户间资源共享和数据交换的需求，应构建一种基于异构 CAD 平台的网络零件资源集成库系统，它是一个为企业提供可在线参数化驱动与下载零件三维 CAD 模型，并提供模型在线可视化预览及常用设计资源查询服务的网络共享服务平台。通过该平台产品设计人员能够在任何地点搜索到需要的CAD 零件模型资源；通过在线浏览并修改相应的设计参数使其几何尺寸数据达到使用要求；最后根据自己所用的三维 CAD 软件系统下载该零件模型资源至本地计算机，进而将零件模型导入至三维 CAD 软件中以完成该部分零部件的设计工作，减少用于产品设计周期中用于重复建模部分的时间，从而缩短产品开发周期。网络化零件资源库系统是企业与其上下游企业之间的一座重要桥梁，通过它制造企业更快捷的获取所需资源与信息，进而形成跨区域的优化组合。构建一个开放的、可维护的、并且能够集成异构 CAD 平台的网络零件资源集成库系统，对于提高企业设计资源的共享程度与信息化程度有着重要意义。并且作为制造企业信息化平台的重要组成部分，将计算机网络的数据高速传输、海量存储及地区不限等特性引入机械产品的设计过程中来[5]。这对于加速新产品的研发有着十分显著的作用，也将是零件库系统的最终发展方向与革命性转变。
1.2 相关领域国内外研究现状
零件库系统不仅是企业信息化程度的代表，也是一种重要的计算机辅助设计（CAD）技术的实现手段。国外的机械制造行业的起步远远早于国内，拥有高度发达的制造行业，科研机构对三维零件资源库技术的发展予以了高度重视，对其实现技术进行了大量的研究工作。目前国外研究机构或企业所建立的零件库主要依据PLIB标准，PLIB 标准（IS013584）对零件库的基本原理、零件库的概念模型、表达式的逻辑模型、供应商库的逻辑模型、零件族构造方法学等零件库相关概念信息进行了统合描述，为零件库的信息表达、数据交换、使用和更新提供了必要的机制和定义[6-10]。其主要目的是能够提供一个以中性文件（STEP）为主的零件资源库数据传输的机制，并且数据传输过程能够独立于使用数据的三维 CAD 软件系统。经国外科研机构对零件库核心的技术的研究与探索，开发出了很多零件库系统原型并经过商业推广已经投入商业运营模式，其中比较典型零件库系统的名称及其主要特点如下：（1）Web2CAD（TraceParts）系统（www.web2cad.com）Web2CAD 系统号称世界第一大零件模型库，是一个提供多种语言支持并拥有 90 多家零件制造商作为其供应商的网络零件库系统，内部数据量非常大，总共含约 4000 万个零部件三维 CAD 模型，可供用户免费下载[11]。
第 2 章 基于异构 CAD 平台的系统框架设计 .............9
2.1 系统需求分析................ 9
2.2 系统总体架构设计............... 10
2.3 系统功能设计................. 12
第 3 章 基于 WEB 的零件三维模型可视化................16
3.1 WEB 3D 技术及其实现形式 .............. 16
3.2 基于 WEB 的三维模型可视化方案 ............. 17
3.3 基于 OSG 的三维可视化插件开发 ............. 19
第 4 章 面向异构 CAD 平台的三维零件资源参数化设计 .............29
4.1 零件三维模型资源的参数化设计方法 ................ 29
4.2 异构三维 CAD 软件二次开发接口的封装与调用................ 30
4.3 零件三维 CAD 模型在线参数化驱动实现................... 35
总结
基于异构 CAD 平台的网络零件资源集成库系统是是企业信息化程度的代表，也是一种重要的计算机辅助设计（CAD）技术的实现手段，是企业内各部门之间、企业与企业之间信息共享的平台。网络零件库系统也是实现网络化制造的重要基础，利用 Internet的跨区域性，能够使企业之间形成优势互补，实现忽略地理空间的优化组合，进而缩短产品的研发周期，降低设计成本，提升企业的市场竞争力。本文通过研究基于 Web 的零件库建库技术、基于 OSG 及 VRML 文件的三维模型可视化技术、常用三维 CAD 软件系统的二次开发技术等内容，并综合应用 ASP.NET、ADO.NET、Web 2.0 等先进的网络技术，完成基于异构 CAD 平台的网络零件资源集成库系统开发，能实现在网络环境下对三维零件资源的有效管理与集成、三维模型可视化及系统在线快速建库等功能，将为广大产品设计人员提供一个便捷的三维零件资源共享和交流平台，为企业之间架起一座快速共享与交换数据的桥梁，实现企业内部和企业之间零件资源最大限度地共享。
参考文献
[1] 石永鹏.基于 PHP 和 SolidWorks 的翻转机零件库研究[D].兰州理工大学硕士学位论文，2012 年
[2] 王辰永.基于 Web 的零件库系统的设计[J].机电工程技术.2004，33（6）：46-47.
[3] 徐向荣.基于 Web 服务的分布式零件库系统开发与应用研究[D],浙江大学硕士学位论文,2006 年.
[4] 何丽,孙文磊,王宏伟. 异构 CAD 平台网络零件库系统的研究与实现[J]. 机械设计与制造,2012.2，(2):266-268.
[5] 宋华军.基于 ASP.NET 的零件库共享系统的设计与开发[D],复旦大学硕士学位论文,2011 年.
[6] 刘丹,祁国宁,顾新建,谢庆生.基于 WEB 的零件库发展现状分析[J],贵州工业大学学报(自然科学版),2004 年 10 月,35(5):73-76
[7] 苏宝华,祁国宁,顾新建,真彤,吴昭同. 零件库的基本原理及其在产品设计中的应用[J]. 工程设计学报,1998,(04):34-38.
[8] 中国百科网.国外基于 Web 的零件库发展现状,2011-02.
[9] Dan Liu,Qing-Sheng Xie,Xin-Jian Gu.Research on the Integration Method to Web-Based PartsLibrary[C].Proceedings of the Fourth International Conference on Machine Learning andcybernetics.2005.Vol.4:2296-2301.
[10] Zhou Guixian,Liang Min.PLIB ontology integration to networked manufacturing informationsystem[C],The 2nd International Conference on Next Generation Information Technology (ICNIT),2011.