基于UML的立磨机CAD系统分析与设计
|
摘要
随着生产实践的发展，机械CAD系统的软件规模不断增大，生命期不断加长，对机械CAD系统重用性、扩充性、维护性等提出了更高的要求。采用结构化方法开发的机械CAD系统可读性、可扩充性、可维护性都很差。面向对象方法提供了一种新的软件开发方法，将其应用于机械CAD系统，是机械CAD今后发展的方向之一。
UML融合常用面向对象方法中的基本概念，统一符号体系，成为面向对象标准建模语言。将UML引入专用机械CAD系统开发，研究UML在专用机械CAD中的应用，对于加快面向对象CAD系统发展，促进面向对象方法在工程软件中的应用，提高软件可维护性和可扩充性等具有重要意义。
本文在对结构化方法和常用面向对象方法分析比较的基础上，以面向对象思想为指导，采用UML为建模语言，依照RUP开发过程，完成立磨机CAD系统开发。提出了将UML用于立磨机CAD系统开发的方法，给出利用UML进行立磨机CAD系统分析设计的一般步骤、实现原则和实现方法。分析立磨机零部件对象之间的关系，并给出计算机内的表示方法。利用基于特征的零件参数化方法确定了立磨机零件对象的属性，并对各特征类和零件类进行定义。采用关系数据库对立磨机CAD系统对象模型持久化，确定了对象模型向关系数据库映射的方法。采用MFC VC、MS Access、ObjectARX等对系统实现，实现的关键技术给出实现方法，并且实现了立磨机CAD系统部分功能。
通过研究UML在立磨机CAD系统开发中的应用，提出将UML应用于专用机械CAD系统开发的新思路，确定了基于UML的专用CAD系统开发的步骤及具体实现方法；提出确定零部件对象间关系的一般方法；采用基于特征的零件参数化确定零件对象的属性，相对于一般的参数化技术能更有效地对数据进行组织、实现。相对于结构化方法和一般面向对象方法，基于UML的面向对象方法更能提高机械CAD系统的可扩充性、可维护性等。
Software scale and life period of mechanical CAD system continuously increases along with the development of production. It request better reusage, enlargement, maintenance. . . etc. Mechanical CAD system developed with structure method has bad readability, expansion and maintenance, development, Object-Oriented method provide a new software developing method. It' s a developing direction to use Object-Oriented method in mechanical CAD system.
UML, a standard modeling language of Object-Oriented, amalgamates the basic concepts of usual Object-Oriented methods and unifies symbol system. It is significative to import UML to the developing of special mechanical CAD system and to research the application of UML in special mechanical CAD system. It will quick the developing of Object-Oriented CAD system, accelerate the application of Object-Oriented method in engineering software, promote the expansion and maintenance of software.
This paper finished Vibro_Energy Mill(VEM) CAD System according to RUP developing process, with the base of the analysis&compare of structure method and usual Object-Oriented method , with UML as a modeling language, with the instruction of Object-Oriented thought. The method is offered to use UML in VEM CAD system developing. The usual process, realizing principle and realizing method of analyse&design VEM CAD with UML is given. The relation of VEM parts and assembles is analysed and expressed in computer. The attribute of VEM part object is specified with parametric method based on feature. The feature classes and part classes are defined. VEM system object model is persisted with relational and the method of mapping data model to relational database is specified. The system is realized with adoption of MFC VC, MS Access, Object ARX... etc. The realizing method of critical technic
is offered and partial function of VEM CAD system is realized.
New way of thinking that UML is applied in special mechanical CAD system develop is brought up and the process and concrete realizing method is specified through the research of applying UML in VEM CAD system develop. Common method of specifying the relation of part and assemble objects is put forwards. It' s more efficiency to organize and realize data using part parametric method to specify the attributes of part objects in comparison with common parametric technic. The Object-Oriented method based on UML is more available to enhance the expansion and maintenance compared with structure method and common Object-Oriented method.
UML融合常用面向对象方法中的基本概念，统一符号体系，成为面向对象标准建模语言。将UML引入专用机械CAD系统开发，研究UML在专用机械CAD中的应用，对于加快面向对象CAD系统发展，促进面向对象方法在工程软件中的应用，提高软件可维护性和可扩充性等具有重要意义。
本文在对结构化方法和常用面向对象方法分析比较的基础上，以面向对象思想为指导，采用UML为建模语言，依照RUP开发过程，完成立磨机CAD系统开发。提出了将UML用于立磨机CAD系统开发的方法，给出利用UML进行立磨机CAD系统分析设计的一般步骤、实现原则和实现方法。分析立磨机零部件对象之间的关系，并给出计算机内的表示方法。利用基于特征的零件参数化方法确定了立磨机零件对象的属性，并对各特征类和零件类进行定义。采用关系数据库对立磨机CAD系统对象模型持久化，确定了对象模型向关系数据库映射的方法。采用MFC VC、MS Access、ObjectARX等对系统实现，实现的关键技术给出实现方法，并且实现了立磨机CAD系统部分功能。
通过研究UML在立磨机CAD系统开发中的应用，提出将UML应用于专用机械CAD系统开发的新思路，确定了基于UML的专用CAD系统开发的步骤及具体实现方法；提出确定零部件对象间关系的一般方法；采用基于特征的零件参数化确定零件对象的属性，相对于一般的参数化技术能更有效地对数据进行组织、实现。相对于结构化方法和一般面向对象方法，基于UML的面向对象方法更能提高机械CAD系统的可扩充性、可维护性等。
Software scale and life period of mechanical CAD system continuously increases along with the development of production. It request better reusage, enlargement, maintenance. . . etc. Mechanical CAD system developed with structure method has bad readability, expansion and maintenance, development, Object-Oriented method provide a new software developing method. It' s a developing direction to use Object-Oriented method in mechanical CAD system.
UML, a standard modeling language of Object-Oriented, amalgamates the basic concepts of usual Object-Oriented methods and unifies symbol system. It is significative to import UML to the developing of special mechanical CAD system and to research the application of UML in special mechanical CAD system. It will quick the developing of Object-Oriented CAD system, accelerate the application of Object-Oriented method in engineering software, promote the expansion and maintenance of software.
This paper finished Vibro_Energy Mill(VEM) CAD System according to RUP developing process, with the base of the analysis&compare of structure method and usual Object-Oriented method , with UML as a modeling language, with the instruction of Object-Oriented thought. The method is offered to use UML in VEM CAD system developing. The usual process, realizing principle and realizing method of analyse&design VEM CAD with UML is given. The relation of VEM parts and assembles is analysed and expressed in computer. The attribute of VEM part object is specified with parametric method based on feature. The feature classes and part classes are defined. VEM system object model is persisted with relational and the method of mapping data model to relational database is specified. The system is realized with adoption of MFC VC, MS Access, Object ARX... etc. The realizing method of critical technic
is offered and partial function of VEM CAD system is realized.
New way of thinking that UML is applied in special mechanical CAD system develop is brought up and the process and concrete realizing method is specified through the research of applying UML in VEM CAD system develop. Common method of specifying the relation of part and assemble objects is put forwards. It' s more efficiency to organize and realize data using part parametric method to specify the attributes of part objects in comparison with common parametric technic. The Object-Oriented method based on UML is more available to enhance the expansion and maintenance compared with structure method and common Object-Oriented method.
引文
[1] 郭天德：振动磨的发展及降低能耗途径，中国非金属矿工业导刊，1999
[2] 张晓钟、王秀莲：大振幅变轨迹立式振动磨机研制，机械科学与技术，第21卷，2002
[3] 熊万里：立式振动磨机的动力学分析与设计，西安建筑科技大学，1993
[4] 胡继红：立磨机CAD系统，西安建筑科技大学，2000
[5] 夏青：立式振动磨机LZM-S30型，西安建筑科技大学，1995
[6] 刘文剑、常伟等：CAD/CAM集成技术，哈尔滨工业大学出版社，2000．12
[7] 赵汝嘉、殷国富：CAD/CAM实用系统开发指南，机械工业出版社，2002．1
[8] 匡继勇、童永光、董敏涛：复杂机械CAD系统的模型分析，1998．9
[9] 祁新梅：机械产品建模技术研究现状及趋势，合肥工业大学学报，2000．12
[10] 董建华、刘晓冰：基于特征的液压CAD系统产品信息模型研究，组合机床与自动化加工技术，1998．7
[11] 徐斌、宋宝玉、王兆海：发动机零件特征参数化模型，哈尔滨工业大学学报，2000．2
[12] 赵致格、殷人昆：实用工程数据库技术，机械工业出版社，1997．3
[13] 林磊明、潘旭峰、陈思忠：面向对象的关系数据库及其在汽车车身设计中的应用，北京理工大学学报，1998．2
[14] John W. Satzinger、Rober B. Jackson、Stephen D. Burd 著 朱群雄、汪晓男等译：系统分析与设计，机械工业出版社，2002．8
[15] 唐任仲：工程应用软件开发技术，化学工业出版社，1999．5
[16] 王家华：软件工程，东北大学出版社，2001．3
[17] 邝孔武、王晓敏：信息系统分析与设计，清华大学出版社，1999．6
[18] 将更千：面向对象的建模技术，上海大学学报，1997．11
[19] 冯玉琳、黄涛、倪彬：对象技术导论，科学出版社，2000．6
[20] 杨正甫：面向对象分析与设计，中国铁道出版社，2001．4
[21] 邸剑、李新叶、宋雨：面向对象软件工程方法分析，微机发展，2002．1
[22] 王云、周伯生：标准建模语言UML简介，计算机应用研究，1999．12
[23] 王文玲、金茂忠：UML模型及其应用，计算机工程与应用，1999．11
[24] Gray Booch、James Rumbaugh、Ivar Jacobson 著 邵维忠、麻志毅等译：UML用户指南，机械工业出版社，2001．6
[25] Philippe Kruchten 著 周伯生、吴超英、王佳丽译：Rational统一过程引论，机械工业出版社，2002．5
[26] Richard Felsinger: Using Rational Rose UML CASE Tool, www.felsinger.com,
[27] Craig Larman 著 姚淑珍、李虎等译：UML和模式应用：面向对象分析与设计导论，机械工业出版社，2002．1
[28] 朱君、丁吴等：复杂机械产品CAD系统开发中的面向对象的模型分析，机械设计，1998．2
[29] 余国锋、乐滨、李钝：机械CAD软件系统面向对象建模方法研究，水利电力机械，1999．4
[30] Geri Schneider、Jason P. Winters 著 姚淑珍、李巍等译：用例分析技术，机械工业出版社，2002．8
[31] 刘作伟、宁洪：现代软件开发方法中的Use Case技术，计算机工程与科学，1999．4
[32] UML with Rational ROSE 2002, www.sybex.com
[33] 张书艳、李羲等：基于UML的企业动态建模的研究与实现，计算机应用，2001．12
[34] 黄贤英：UML建模过程及在需求分析中的应用，计算机工程，2001．11
[35] 刘伟、杜薇：UML在商业系统建模中的应用，计算机应用研究，2002．2
[36] 朱贤、周汉中：一个企业生产调度系统的面向对象分析，电脑与信息技术，2001．2
[37] Mark Priestley: Practical Object-Oriented Design with UML，清华大学出版社，2000．12
[38] 刘忠、邓苏等：基于状态图的对象行为建模，计算机工程与设计，2001．4
[39] 陈磊、王海丽等：基于UML的仿真系统分析，计算机仿真，2001．5
[40] 杨子江、杨小虎等：STEP特征模型及其在集成环境中的应用研究，计算机辅助设计与图形学学报，2001．5
[41] 刘雪、何玉林、王旭霞等：全生命周期产品信息模型，重庆大学学报，2002．1
[42] 祁新梅：机械产品建模技术研究现状及趋势，合肥工业大学学报，2000．12
[43] 聂明、丁秋林：产品集成建模及其关键技术，计算机辅助设计与制造，1997．2
[44] 闻邦椿、刘凤翘、刘杰：振动筛 振动给料机 振动输送机的设计与调试，化学工业出版社，1989
[45] 杨海成等：面向对象的产品与过程开发建模，机械科学与技术，2001．9
[46] 吴永明、冯培恩、潘双夏等：一个支持top-down设计的产品建模系统，计算机辅助设计与图形学学报，1999．1
[47] CAD/CAM关键技术—特征技术，北航网站，2001．2
[48] 王旭华、刘德仿：基于特征的CAD、CAPP与CAFD系统的信息集成，机械设计与制造工程，2001．11
[49] 李龙梅、张暴暴等：CIMS环境下基于特征的产品模型，机械科学与技术，1998．1
[50] 高兆法、欧宗瑛等：产品信息模型中形状特征的表达研究，组合机床与自动化加工技术，1999．8
[51] 李峰、周雄辉、阮雪榆：基于AutoCAD的特征造型系统，计算机辅助工程，1999．5
[52] 李峰、周雄辉、阮雪榆：基于特征的CAD系统研究，组合机床与自动化加工技术，1999．6
[53] 张蕾、王运峰：基于特征的集成产品信息模型的研究，机械工艺师，2000．10
[54] 黎华、苏铁明等：基于约束的机械产品零件参数化特征建模技术研究及实现，组合机床与自动化加工技术，2001．4
[55] 李书田、郑联语等：集成环境中基于特征顺序的产品建模方法研究，计算机辅助设计与图形学学报，1999．9
[56] 勋建国、吕一鸣：基于面向对象技术的箱体零件CAPP系统的特征描述法，机械工艺师，2001．4
[57] 罗尚虎、董金祥：GZ-ZDDS中的自定义特征，计算机辅助设计与图形学学报，2001．2
[58] 张唏：UML类图在关系数据库中的实现，计算机应用研究，2001．12
[59] 王兴利：基于类层次的工程数据库研究，西南交通大学，1999．12
[60] 徐永嘉、曾庆丰等：用统一建模语言(UML)设计关系数据库，昆明理工大学学报，2001．4
[61] 聂明、丁秋林等：对象模型到数据库结构的映射，航空制造工程，1997．4
[62] 刘润东：UML对象设计与编程，北京希望电子出版社，2001．3
[63] 王家华：软件工程，东北大学出版社，2001．3
[64] 陈杉、王宁、郭剑峰：用ObjectARX开发AutoCAD2000应用程序，人民邮电出版社，2000．1
[65] 王贤坤、陈淑梅、陈亮：机械CAD/CAM应用与开发，机械工业出版社，2001．2
[66] Dayid J. Kruglinski、Scot Wingo、George Shepherd: Visual C++6.0技术内幕，北京希望电子出版社，1999．5
[67] 鲁聪、黄丽娟、殷国富：基于VC的数据库开发技术在机械CAD软件中的应用，机械设计，2001．10
[2] 张晓钟、王秀莲：大振幅变轨迹立式振动磨机研制，机械科学与技术，第21卷，2002
[3] 熊万里：立式振动磨机的动力学分析与设计，西安建筑科技大学，1993
[4] 胡继红：立磨机CAD系统，西安建筑科技大学，2000
[5] 夏青：立式振动磨机LZM-S30型，西安建筑科技大学，1995
[6] 刘文剑、常伟等：CAD/CAM集成技术，哈尔滨工业大学出版社，2000．12
[7] 赵汝嘉、殷国富：CAD/CAM实用系统开发指南，机械工业出版社，2002．1
[8] 匡继勇、童永光、董敏涛：复杂机械CAD系统的模型分析，1998．9
[9] 祁新梅：机械产品建模技术研究现状及趋势，合肥工业大学学报，2000．12
[10] 董建华、刘晓冰：基于特征的液压CAD系统产品信息模型研究，组合机床与自动化加工技术，1998．7
[11] 徐斌、宋宝玉、王兆海：发动机零件特征参数化模型，哈尔滨工业大学学报，2000．2
[12] 赵致格、殷人昆：实用工程数据库技术，机械工业出版社，1997．3
[13] 林磊明、潘旭峰、陈思忠：面向对象的关系数据库及其在汽车车身设计中的应用，北京理工大学学报，1998．2
[14] John W. Satzinger、Rober B. Jackson、Stephen D. Burd 著 朱群雄、汪晓男等译：系统分析与设计，机械工业出版社，2002．8
[15] 唐任仲：工程应用软件开发技术，化学工业出版社，1999．5
[16] 王家华：软件工程，东北大学出版社，2001．3
[17] 邝孔武、王晓敏：信息系统分析与设计，清华大学出版社，1999．6
[18] 将更千：面向对象的建模技术，上海大学学报，1997．11
[19] 冯玉琳、黄涛、倪彬：对象技术导论，科学出版社，2000．6
[20] 杨正甫：面向对象分析与设计，中国铁道出版社，2001．4
[21] 邸剑、李新叶、宋雨：面向对象软件工程方法分析，微机发展，2002．1
[22] 王云、周伯生：标准建模语言UML简介，计算机应用研究，1999．12
[23] 王文玲、金茂忠：UML模型及其应用，计算机工程与应用，1999．11
[24] Gray Booch、James Rumbaugh、Ivar Jacobson 著 邵维忠、麻志毅等译：UML用户指南，机械工业出版社，2001．6
[25] Philippe Kruchten 著 周伯生、吴超英、王佳丽译：Rational统一过程引论，机械工业出版社，2002．5
[26] Richard Felsinger: Using Rational Rose UML CASE Tool, www.felsinger.com,
[27] Craig Larman 著 姚淑珍、李虎等译：UML和模式应用：面向对象分析与设计导论，机械工业出版社，2002．1
[28] 朱君、丁吴等：复杂机械产品CAD系统开发中的面向对象的模型分析，机械设计，1998．2
[29] 余国锋、乐滨、李钝：机械CAD软件系统面向对象建模方法研究，水利电力机械，1999．4
[30] Geri Schneider、Jason P. Winters 著 姚淑珍、李巍等译：用例分析技术，机械工业出版社，2002．8
[31] 刘作伟、宁洪：现代软件开发方法中的Use Case技术，计算机工程与科学，1999．4
[32] UML with Rational ROSE 2002, www.sybex.com
[33] 张书艳、李羲等：基于UML的企业动态建模的研究与实现，计算机应用，2001．12
[34] 黄贤英：UML建模过程及在需求分析中的应用，计算机工程，2001．11
[35] 刘伟、杜薇：UML在商业系统建模中的应用，计算机应用研究，2002．2
[36] 朱贤、周汉中：一个企业生产调度系统的面向对象分析，电脑与信息技术，2001．2
[37] Mark Priestley: Practical Object-Oriented Design with UML，清华大学出版社，2000．12
[38] 刘忠、邓苏等：基于状态图的对象行为建模，计算机工程与设计，2001．4
[39] 陈磊、王海丽等：基于UML的仿真系统分析，计算机仿真，2001．5
[40] 杨子江、杨小虎等：STEP特征模型及其在集成环境中的应用研究，计算机辅助设计与图形学学报，2001．5
[41] 刘雪、何玉林、王旭霞等：全生命周期产品信息模型，重庆大学学报，2002．1
[42] 祁新梅：机械产品建模技术研究现状及趋势，合肥工业大学学报，2000．12
[43] 聂明、丁秋林：产品集成建模及其关键技术，计算机辅助设计与制造，1997．2
[44] 闻邦椿、刘凤翘、刘杰：振动筛 振动给料机 振动输送机的设计与调试，化学工业出版社，1989
[45] 杨海成等：面向对象的产品与过程开发建模，机械科学与技术，2001．9
[46] 吴永明、冯培恩、潘双夏等：一个支持top-down设计的产品建模系统，计算机辅助设计与图形学学报，1999．1
[47] CAD/CAM关键技术—特征技术，北航网站，2001．2
[48] 王旭华、刘德仿：基于特征的CAD、CAPP与CAFD系统的信息集成，机械设计与制造工程，2001．11
[49] 李龙梅、张暴暴等：CIMS环境下基于特征的产品模型，机械科学与技术，1998．1
[50] 高兆法、欧宗瑛等：产品信息模型中形状特征的表达研究，组合机床与自动化加工技术，1999．8
[51] 李峰、周雄辉、阮雪榆：基于AutoCAD的特征造型系统，计算机辅助工程，1999．5
[52] 李峰、周雄辉、阮雪榆：基于特征的CAD系统研究，组合机床与自动化加工技术，1999．6
[53] 张蕾、王运峰：基于特征的集成产品信息模型的研究，机械工艺师，2000．10
[54] 黎华、苏铁明等：基于约束的机械产品零件参数化特征建模技术研究及实现，组合机床与自动化加工技术，2001．4
[55] 李书田、郑联语等：集成环境中基于特征顺序的产品建模方法研究，计算机辅助设计与图形学学报，1999．9
[56] 勋建国、吕一鸣：基于面向对象技术的箱体零件CAPP系统的特征描述法，机械工艺师，2001．4
[57] 罗尚虎、董金祥：GZ-ZDDS中的自定义特征，计算机辅助设计与图形学学报，2001．2
[58] 张唏：UML类图在关系数据库中的实现，计算机应用研究，2001．12
[59] 王兴利：基于类层次的工程数据库研究，西南交通大学，1999．12
[60] 徐永嘉、曾庆丰等：用统一建模语言(UML)设计关系数据库，昆明理工大学学报，2001．4
[61] 聂明、丁秋林等：对象模型到数据库结构的映射，航空制造工程，1997．4
[62] 刘润东：UML对象设计与编程，北京希望电子出版社，2001．3
[63] 王家华：软件工程，东北大学出版社，2001．3
[64] 陈杉、王宁、郭剑峰：用ObjectARX开发AutoCAD2000应用程序，人民邮电出版社，2000．1
[65] 王贤坤、陈淑梅、陈亮：机械CAD/CAM应用与开发，机械工业出版社，2001．2
[66] Dayid J. Kruglinski、Scot Wingo、George Shepherd: Visual C++6.0技术内幕，北京希望电子出版社，1999．5
[67] 鲁聪、黄丽娟、殷国富：基于VC的数据库开发技术在机械CAD软件中的应用，机械设计，2001．10