CAD数据完备性的研究
2001/2/13 来源:计算机辅助设计与图形学学报 作者:李浙昆 樊瑜瑾 胡志勇

    核心提示:1、引言, 2、解决问题的方法, 3、实施方案分析 3.1 需要解决的具体问题,3.2 可行性分析,3.3 acad上的实施,3.4 实施效果,4、结束语,

  摘要: CAD数据完备性是产品开发设计、零件加工制作的需要.论述了实现CAD数据完备性的必要性和可能性,并进行了实施研究.
  关键词: CAD,数据,完备性 

    1、引言

  80年代以来,特别是进入90年代以后,在计算机技术的强大支撑下,CAD技术发展非常迅速.CAD从出现到今天,经历了从一维到三维的发展过程.CAD一开始只是帮助人们进行复杂的设计计算,设计结果只是一堆数据,即一维的CAD.为了将工程设计图用计算机来实现,出现了二维CAD系统,它基本能满足传统工业生产的需要.随着产品复杂性的增加和数控技术的发展,有的产品很难用二维工程图来表示,而且二维工程图的表示容易产生二义性;另一方面根据二维工程设计图将无法实现三维的数控加工,例如汽轮机叶片、飞机机头等的加工.由此产生了三维CAD,这是目前较流行的CAD软件.根据产品开发设计、零件加工制作的需要,三维CAD已不能满足人们的需要,现代产品设计开发希望CAD中能包含更多的信息,如加工工艺信息、装配工艺信息、性能信息、销售信息、产品生命周期信息等.因此,下一代的CAD应该是四维CAD,是数据较完备的CAD.回顾CAD的发展,其中一个重要的方向就是朝着数据的不断完备发展的.在过去近40年的发展中,主要实现了图形几何数据的完备性,当今正逐步使非图形几何拓扑数据不断地完备.这也是实现复杂产品开发设计、快速成形加工、CAD/CAPP/CAM集成的基础.

    2、解决问题的方法

  由于生产和市场的需求,为了使CAD数据达到一定的完备性,许多学者进行了大量的研究工作.对于这一问题,较为流行的解决办法是,用一个标准的数据模型表达CAD的数据.目前大家公认的比较好的标准数据模型是STEP(Standard for the Exchange of Product model data)标准.国际标准化组织于1984年设立了一个委员会ISOTC/18sc/14,以PDES为基础,同时主要参考了美国的IGES、PDDI、PDES、法国的SEP、德国的VDAFS、欧洲的CAD*I等标准,开发了STEP标准.PDES(Product Data Exchange Specification)标准是IGES技术委员会吸取以前的经验于1984年组织的一项研究,它不同于IGES,是为集成化系统发展的.用以定义零件或装配件,使设计、分析、制造、试验、检验及产品支持等等都能直接应用产品定义数据.在PDES基础上开发出来的STEP标准,不仅包括曲线、曲面、实体、形状特征等几何信息,还包括许多非几何信息,如公差、表面粗糙度、材料等.它覆盖产品整个生命周期,如设计、制造、管理、测试及检验等所需要的全部信息.而且STEP还在不断地丰富和完善,STEP将是一个实现CAD/CAPP/CAM集成的、较理想的数据交换标准[3].具有一定规模的CAD软件公司,都声称开发了STEP标准的接口,这为用户的开发提供了方便,使用STEP标准不失为一种完善CAD数据完备性的有效手段.但是,对于已有的工程设计,要使之符合STEP标准,需要进行大量的数据转化工作.另外,对于没有提供STEP接口的CAD软件,要加上STEP功能,也不是一件容易的事.
  总而言之,为了获得较完备的CAD数据,重新开发一套CAD系统是不现实的,目前大多采用在原CAD基础上增加功能的方法来实现CAD数据的完备.由于解决问题的侧重点不同,所以数据完备的侧重点也不同.有的注重材料,试图用CAD设计采用复合材料制成产品的组成结构,以实现快速成形加工.有的注重加工工艺,需要完备CAD的加工工艺数据,实现与CAPP、CAM等的数据交换等等.近期可望有各种分项的CAD数据完备性的研究成果出现,最终的发展将以四维的形式构建CAD的数据模型.本文将提出一个较为简单的方法,使CAD数据达到一定的完备性.该方法的核心是利用原CAD软件的开放性及开发功能,获取或增加必要的CAD加工工艺数据.

    3、实施方案分析

    3.1 需要解决的具体问题
  我们在进行CAD/CAPP/CAM的集成研究中,碰到了CAD与CAPP/CAM间进行数据交换的问题.目前商品CAD/CAM软件实现的CAD/CAPP......点击查阅全文......↓