信息建模技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用(編輯修改稿)
2025-07-26 00:09 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 次對(duì)應(yīng)產(chǎn)品從概念設(shè)計(jì)到詳細(xì)設(shè)計(jì)的六個(gè)階段，因而，在產(chǎn)品模型中可以詳細(xì)記錄產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程，不少學(xué)者將這種方法引入機(jī)械產(chǎn)品建模領(lǐng)域，開(kāi)發(fā)了各自的產(chǎn)品模型，這些模型在記錄產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程方面有很大的優(yōu)勢(shì)，但是對(duì)于功能和結(jié)構(gòu)的結(jié)合上仍比較欠缺，基于功能單元來(lái)描述產(chǎn)品，是目前產(chǎn)品建模研究的一個(gè)重要趨勢(shì)，因?yàn)樗瓤梢允乖O(shè)計(jì)人員免于從設(shè)計(jì)一開(kāi)始就面臨著對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象物理規(guī)律的抽象這種繁重而困難的任務(wù)，又能滿足概念設(shè)計(jì)的需要，然而，全生命周期設(shè)計(jì)技術(shù)要解決的任務(wù)是多方位的，隨著產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程的推進(jìn)功能單元，描述需要不斷深化如何由基礎(chǔ)的功能單元衍生出各種應(yīng)用所需要的新的功能模型，保證產(chǎn)品開(kāi)發(fā)各階段，所使用的模型一致性、可擴(kuò)充性、可集成性、以及可重用性，是面向產(chǎn)品全生命周期建模的基本要求，也是目前各種建模方法所需解決的核心內(nèi)容，提出了一個(gè)新的基于產(chǎn)品定義單元和元建模的產(chǎn)品模型，該模型基于產(chǎn)品定義單元 PDU 以解決現(xiàn)有的產(chǎn)品模型非幾何信息缺乏的問(wèn)題，并采用元建模機(jī)制實(shí)現(xiàn)模型之間的互操作，認(rèn)為對(duì)象和 STEP 技術(shù)可以滿足產(chǎn)品建模的需要，并研究了相應(yīng)的建模策略給出了基于對(duì)象和STEP技術(shù)的注塑模產(chǎn)品模型，提出一個(gè)使用STEP的產(chǎn)品模型，它的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)按 STEP 標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)[6]，并支持產(chǎn)品信息結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式，它包括一個(gè)通用產(chǎn)品模型，一個(gè)產(chǎn)品，模型數(shù)據(jù)庫(kù)及三個(gè)界面，該模型主要為 CAD 服務(wù)，提出了一個(gè)支持CAD和CAM集成的信息模型，該模型包括一個(gè)全局信息模型和局部信息模型，全局信息模型被用來(lái)為所有的局部信息模型共享，它的結(jié)構(gòu)按照STEP 實(shí)體定義，可以從全局信息模型中檢索必要的信息，提出通過(guò)中性文件來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品信息交換，并認(rèn)為產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn) STEP 可以實(shí)現(xiàn) CAD/CAM 間數(shù)據(jù)交換，他們?yōu)榇俗隽艘粋€(gè)原形系統(tǒng) MDI 1，研制了一個(gè)分層結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品模型，該模型不僅由基本的產(chǎn)品信息組成，幾何公差、裝配等，并且含有機(jī)加工信息，如切割刀具及加工參數(shù)，在零件結(jié)構(gòu)分解基礎(chǔ)上提出了基于單元的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)建模方法，通過(guò)功能與結(jié)構(gòu)之間的映射實(shí)現(xiàn)了零件結(jié)構(gòu)原形的自動(dòng)生成和設(shè)計(jì)概念的圖形化，并給出了以基因單元為操作單位的單元置換技術(shù)，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化和結(jié)構(gòu)重組中具有重要的實(shí)用價(jià)值和指導(dǎo)意義，以形狀要素、零件、部件三種層次的結(jié)構(gòu)單元為基礎(chǔ)，引入零部件母圖技術(shù)，研究了基于結(jié)構(gòu)單元的產(chǎn)品建模原理及實(shí)現(xiàn)方法，采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)構(gòu)造了結(jié)構(gòu)單元，在其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)關(guān)系的封裝，有效的支持了產(chǎn)品變形設(shè)計(jì)，針對(duì)并行工程和智能制造的信息需求，在特征技術(shù)的研究基礎(chǔ)上，提出了融多元化特征造型和特征映射為一體的新型集成化產(chǎn)品信息建模機(jī)制，創(chuàng)建了四個(gè)層次的產(chǎn)品信息模型結(jié)構(gòu)，滿足了集成制造系統(tǒng)的信息需求，針對(duì)并行工程需求，對(duì)特征的定義進(jìn)行了擴(kuò)展，提出了廣義特征的概念，基于廣義特征和STEP標(biāo)準(zhǔn)建立了零件信息模型，該模型分四個(gè)層次定義和描述零件信息，分別為零件層、廣義特征層、特征層和幾何拓?fù)鋵樱瑸?CAD 的后續(xù)過(guò)程，如工藝設(shè)計(jì)、可制造性評(píng)價(jià)提供了豐富的零件信息，便于實(shí)現(xiàn)CAD與后續(xù)過(guò)程的并行，對(duì)滿足集成要求的特征進(jìn)行定義、分類和描述，并采用特征技術(shù)構(gòu)建了產(chǎn)品的信息模型為CAD、 CAPP 、CAM 各應(yīng)用模塊的集成提供了實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，提出了一種支持并行協(xié)同設(shè)計(jì)的多視圖特征模型，通過(guò)同構(gòu)的多視圖形狀特征的描述模型，也稱中介模型，而實(shí)現(xiàn)集成化，中介模型服務(wù)扮演著分布式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的服務(wù)提供者的角色，各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用從共享的中介模型的對(duì)象語(yǔ)義數(shù)據(jù)中提取出特定的視圖，通過(guò)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品建模分析，建立了以EXPRESSG表達(dá)的全局集成產(chǎn)品模型信息需求關(guān)系，由此提出一種適合于并行工程開(kāi)發(fā)框架的、多視圖、全局產(chǎn)品模型[7]，該模型以STEP ISO10303 標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用協(xié)議AP為基礎(chǔ)，結(jié)合產(chǎn)品，特征建模技術(shù)，提供了完整，無(wú)二義性，多視圖方位的產(chǎn)品信息抽象模型，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品信息的共享，提出了全息產(chǎn)品建模的理論和方法 將光學(xué)中全息概念的內(nèi)涵引用，于產(chǎn)品模型的定義，全息產(chǎn)品建模的內(nèi)容，不僅包含產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)本身，還要考慮其生命周期中所對(duì)應(yīng)的應(yīng)用環(huán)境定義數(shù)據(jù)，以及通過(guò)產(chǎn)品與環(huán)境的相互作用規(guī)律，而得到產(chǎn)品的、多維、信息，使得全息產(chǎn)品模型真正滿足取代物理產(chǎn)品原型的需求，不同的應(yīng)用環(huán)境對(duì)應(yīng)不同的產(chǎn)品模型視圖信息。通過(guò)產(chǎn)品環(huán)境及其相互作用來(lái)擬實(shí)反映產(chǎn)品在其生命周期中的演變歷程，從而體現(xiàn)了產(chǎn)品模型演化與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程的融合，幾何與物理信息的協(xié)調(diào)與耦合，多通道的信息表達(dá)與傳輸STEP建模，STEP Stand for the Exchange of Product Model Data是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO正在制訂的一個(gè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)表達(dá)與交換標(biāo)準(zhǔn)，也稱為產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，它力圖開(kāi)發(fā)一系列新技術(shù)和新標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)概括出一個(gè)在產(chǎn)品生命周期內(nèi)具有完整性與集成性的產(chǎn)品模型所需的信息STEP具有以下主要特點(diǎn)用以支持產(chǎn)品生命周期中不同時(shí)期和不同應(yīng)用領(lǐng)域信息的集成，它能完整地表示產(chǎn)品數(shù)據(jù)并支持產(chǎn)品廣泛地應(yīng)用領(lǐng)域，包括產(chǎn)品生命周期的各個(gè)環(huán)節(jié)2它定義了表達(dá)和交換產(chǎn)品信息的一種中性數(shù)據(jù)格式，它具有多種實(shí)現(xiàn)形式[8]。 從上面的研究可以看出，雖然國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)在產(chǎn)品模型及其建模理論方面做了大量的研究工作，但是仍存在很多問(wèn)題有待解決，目前的研究工作主要集中在集成產(chǎn)品信息建模方面，通過(guò)對(duì)特征概念的推廣包含了產(chǎn)品生命周期內(nèi)各種特征信息，解決了 CAD/CAPP/CAM 集成化中數(shù)據(jù)共享和一致性，產(chǎn)品信息不完全等問(wèn)題，存在的主要問(wèn)題是仍然以特征為中心，看問(wèn)題不自然，建立的模
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