基于STEP的特征CAD/CAPP集成方法的研究
摘要
当代先进制造技术的不断发展，CAD与CAPP技术在各自的领域内都有了长足的进步，但CAD／CAPP集成度不高，一直是CIMS中的难点之一，制约了CIMS的进一步发展，制造企业的发展迫切需要CAD／CAPP系统的有效集成。STEP标准和特征技术的产生为系统集成提供了新的思路。STEP标准提供了不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期的产品数据，为系统集成提供了基础，而特征映射技术为集成提供了具体的方法。
本文结合四川省重点攻关项目“面向敏捷制造的数字化工艺集成平台的开发”的研究，利用特征映射的方法，提出了基于STEP的特征CAD／CAPP集成方法。文中首先对特征映射理论进行了详细的分析，建立了系统的应用信息功能模型，对系统集成的接口进行了详细的设计，提出了直接映射与间接映射相结合的复合映射模式。进而在对特征映射后置处理中的特征组织方式的改变和STEP文件的生成进行详细分析的基础上，构架了系统集成的总体方案。
系统中采用Pro／E软件进行特征CAD造型，加入工艺特征，生成零件特征模型，实现了设计特征向制造特征的映射。论述了从制造特征文件中提取工艺文件的方法。最后，以阶梯轴为例，实现了零件特征造型以及设计和制造特征中性文件的生成，为CAD／CAPP的有效集成奠定了基础。
With the development of advanced manufacturing technology , CAD and CAPP have been achieved quite great progress in itself area , but the integration of CAD and C APP is one of the difficulties in the CIMS and it prevents the development of CIMS. The effective integration of CAD and CAPP system is necessary to the development of manufacturing enterprises. The development of STEP and feature technology brings forward a new method for the integration system. The STEP puts forward neutral machanism which doesn't depend on any system and can describe product model information for life cycle engineering which the integration system based on. The feature mapping technology advance the actively method for integration.
With the research of the project "the development of numerical process planning integration platform faced the agility manufacture",which is sponsored by Sichuan Pro vice, the integration scheme of CAD and CAPP system based on STEP is put forward by use of feature mapping. The theory of feature mapping is analyzed in detail. The functional model of applied information is created and the design of data access interface is designed in detail in this dissertation. Complex mapping scheme which relied on straight and non-staight feature mapping is brought forward. The change of the fasion of feature organization and the creation of STEP neutral files in the feature mapping postposition are analysed. The overall truss of integration system is created on the basis of analysis of STEP.
The system adopts Pro/E software to generate part sculpt and add feature of procee plan to generate part feature model. It realizes the feature mapping from design feature to manufacturing feature. The method of process plan files from the manufacturing feature files is discussed. Finally, it realizes the creation of part feature and manufacturing feature with a paradigm of ladder axis and it provide the base for the effective integration of CAD/CAPP system.
本文结合四川省重点攻关项目“面向敏捷制造的数字化工艺集成平台的开发”的研究，利用特征映射的方法，提出了基于STEP的特征CAD／CAPP集成方法。文中首先对特征映射理论进行了详细的分析，建立了系统的应用信息功能模型，对系统集成的接口进行了详细的设计，提出了直接映射与间接映射相结合的复合映射模式。进而在对特征映射后置处理中的特征组织方式的改变和STEP文件的生成进行详细分析的基础上，构架了系统集成的总体方案。
系统中采用Pro／E软件进行特征CAD造型，加入工艺特征，生成零件特征模型，实现了设计特征向制造特征的映射。论述了从制造特征文件中提取工艺文件的方法。最后，以阶梯轴为例，实现了零件特征造型以及设计和制造特征中性文件的生成，为CAD／CAPP的有效集成奠定了基础。
With the development of advanced manufacturing technology , CAD and CAPP have been achieved quite great progress in itself area , but the integration of CAD and C APP is one of the difficulties in the CIMS and it prevents the development of CIMS. The effective integration of CAD and CAPP system is necessary to the development of manufacturing enterprises. The development of STEP and feature technology brings forward a new method for the integration system. The STEP puts forward neutral machanism which doesn't depend on any system and can describe product model information for life cycle engineering which the integration system based on. The feature mapping technology advance the actively method for integration.
With the research of the project "the development of numerical process planning integration platform faced the agility manufacture",which is sponsored by Sichuan Pro vice, the integration scheme of CAD and CAPP system based on STEP is put forward by use of feature mapping. The theory of feature mapping is analyzed in detail. The functional model of applied information is created and the design of data access interface is designed in detail in this dissertation. Complex mapping scheme which relied on straight and non-staight feature mapping is brought forward. The change of the fasion of feature organization and the creation of STEP neutral files in the feature mapping postposition are analysed. The overall truss of integration system is created on the basis of analysis of STEP.
The system adopts Pro/E software to generate part sculpt and add feature of procee plan to generate part feature model. It realizes the feature mapping from design feature to manufacturing feature. The method of process plan files from the manufacturing feature files is discussed. Finally, it realizes the creation of part feature and manufacturing feature with a paradigm of ladder axis and it provide the base for the effective integration of CAD/CAPP system.
引文
1．白英彩，唐冶文等．计算机集成制造系统——CIMS概论．北京：清华大学出版社，1997．12
2．王贤坤等．机械CAD／CAM技术、应用与开发．机械工业出版社，2001．2
3．蔡颖等．CAD／CAM原理与应用．机械工业出版社，1998．2
4．刘建新，郭钢等．基于WEB的虚拟制造中的标准化技术．机械设计与制造，2000．5
5．张志维．新一代计算机图形标准STEP与PREMO．计算机工程与应用，1998．1
6．殷国富，杨随先．计算机辅助设计与制造技术原理及应用．四川大学出版社．2001．11
7．张思荣，谭建荣等．STEP应用协议201工具的研究与开发．机械科学与技术，1999．4
8．余军合，吴昭同等．基于PLIB／STEP标准的集成产品数据模型的研究．工程设计，2001．12
9．吴俊军，张天兵．基于智能单元的特征语义自动检测．华中理工大学学报，1999．12
10．沈军营等．敏捷化产品开发的框架及关键技术．机械科学与技术，2000．11
11．孟明辰等．机械零件的特征建模系统．清华大学学报，1995．2
12．孙正兴等．基于特征的CAD／CAM集成技术评述与研究．计算机应用，1994．6
13．高志，江思敏等．二维图形的特征分析与特征建模．机械设计与研究，1999．1
14．郑德涛．集成制造中的特征映射技术．北京：机械工业出版社，1999．5
15．李兵，李振宏等．STEP标准在CAX集成中的应用．机械工艺师，1999．1
16．董金祥等．在CIMS中支持STEP应用协议的研究与实现．计算机工程，1999．4
17．李建明等．面向CIMS的CAX信息管理与集成系统的研究．清华大学学报，1998．10
18．殷晨波、易红等．装配CAD／CAPP集成方法与系统实现．机械工业自动化，1999．6
19．袁丽清、白连科等，JW-CAD特征造型系统．机械设计，2001．1
20．孟明辰、杨玲等．基于STEP的特征造型系统．计算机集成制造系统，1997．3
21．宋霜、李振宏等．应用STEP实现机械CAD／CAM集成的研究，清华大学学报．1998．10
22．段广洪、刘丹等．基于STEP标准的面向对象的CAD／CAPP／CAM集成系统的研究与实现．计算机集成制造系统，1997．12
23．王杰．CIMS环境下集成化CAPP系统的研究与应用．博士学位论文，2000
24．张莉彦．有关特征建模技术的研究．北京化工大学学报，1998．3
25．罗燕、张永清等．集成框架下基于产品模型数据交换标准的注塑模信息模型研究．机械工程学报，1998．2
26．李健、张鸿梁等．基于STEP的“并行工程”工程分系统设计与实践．机械工程师，2000．2
27．张军、邵新宇等．基于CAD／CAPP并行设计的零件信息模型建模研究．中国机械工程，1994．5
28．万立、黄金国等．采用标准数据接口SDAI的CAD／CAM系统集成．计算机工程，1996．3
29．张和明、熊光楞等．基于STEP的并行工程产品开发信息集成及设计版本管理技术．机械工程学报，1999．4
30．严开涛、邓家提等．SDAI的C++联编及其基于VERSANT的实现．计算机辅助设计与图形学学报，1999．5
31．赵有珍、张彤等．符合SDAI的工程数据管理系统的实现研究．北京航空航天大学学报，2000．1
32．刘乃若、李善平等．基于STEP的CAD／CAPP集成工具的研究，计算机辅助设计与图形学学报，2000．4
33．李志超、李兵等．STEP专用处理器的设计．中国机械工程，1998．9
34．孟祥生、田凌等．基于STEP标准的CAD与CAPP信息集成．工程图学学报，1997．3
35. M. Shpitalni、A. Fishier. CSG Representation as a Basis for Extraction of Machining feature, Annals of the CIRP, 1994, Vol. 41, No 1
36. S. Prabhakar、M.R. Henderson. Automatic form feature recoginition using neurl-network-based technique on Boundary representation of solid models. Computer Aided Design, 1992,24(7)
37. Jerry Y H Fuh. The development of an integrated and intelligent CAD/CAPP/CAFP environment using logic-based reasoning. Computer-Aided Design. 1996,12
38．段广洪、吴瑞荣等．基于STEP的面向对象工艺计划信息模型．计算机集成制造系统，1997．8
39．王庆文．支持CAD／CAPP开放性信息共享的产品信息建模技术．计算机辅助设计与制造，1996．7
40．张思荣、谭瑞荣等．STEP中性交换文件的实现方法．计算机辅助设计与图形学报，1999．1
41．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
42．朱瑞清、李善平等．基于STEP和约束机制的CAD／CAPP集成技术的研究．计算机工程，2000．8
43．王庆文．基于STEP的零件加工工艺计划模型．高技术通讯，1996．1
44. ISO 10303-11: Industrial Automation Systems and Integration-product Data Representation and Exchange-Part11 :Description Medthods. The Express Language Reference Manual. 1986
45. Utpal Rey, C.R.Liu. Integrated CAD Frameworks: Tolerance representation Scheme in a solid Model. Computers In Industry. 1993.21 (3): 495-509
46. Desai V S, Pande S S. GFM-an interactive modeler for CAPP of rotational components. Computer Aided Eng. 1991.8(5): 217-220
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