组合夹具元件库集成建模技术研究

论文摘要

计算机辅助夹具设计（Computer-aided Fixture Design,CAFD）技术在发展的过程中经历了交互式CAFD系统,基于成组技术（GT-based）和基于知识（Konwledge-based）的CAFD系统,以及以产生夹具构形设计结果为目的的计算机辅助夹具设计系统。这种发展历程对于夹具设计过程的自动化无疑起到了巨大的推动作用。随着企业内部和企业间的信息交互越来越频繁,CAFD技术在不同CAD平台的应用需求也越来越迫切。本文在对夹具CAD研究的基础上,针对目前大部分CAFD系统局限于某一特定CAD平台而难以在异构平台应用的缺陷,根据企业对CAFD系统不同平台应用的需求,提出了以面向对象方法为核心的组合夹具事物特性表和XML的集成建模方法,建立了组合夹具元件库管理系统的集成模型,实现了CAFD系统在异构CAD平台的应用。本文的主要研究内容包括:（1）从企业应用和客户需求出发,采用面向对象的分析方法和设计方法,对组合夹具元件库管理系统的问题域进行了分析,明确了系统参与者和系统边界,建立了系统需求模型的UML用况图,基本模型的类图和类层次结构,并通过建立辅助模型详细描述了系统的活动流程,用于对系统对象中的操作建立模型,完成了基于面向对象方法的组合夹具元件库管理系统集成模型的设计。（2）在系统数据描述方面,采用基于事物特性表的建模方法,提取组合夹具元件和典型结构中的特性数据组成事物特性表的列,并按照数据存储方式的不同采用层次描述方法。夹具的事物特性表数据建模方法为夹具数据的描述和管理提供了一种全新的模式,可以有效地实现基于主模型的组合夹具的构形设计要求。（3）在夹具信息异构平台传输环节,采用了基于XML的模型构建方法,建立了夹具元件的XML描述规则,并将事物特性表中CSG造型过程的体素和特征信息按照一定的机制映射到XML文件中,XML以其可扩展性,高度结构化,便于网路传输以及平台无关性等特点为组合夹具的Web和异构平台应用提供了保障和可能。（4）在对组合夹具元件库管理系统理论研究的基础上,采用面向对象的语言VC++和.NET开发平台,以及SQL Server和ADO数据库编程等软件工具,完成了事物特性表数据管理,XML数据描述,事物特性数据与XML数据的映射,实现了组合夹具元件库管理系统主体架构的设计功能。（5）对UG,AutoCAD以及ACIS的二次开发技术以及DOM解析技术进行了研究,利用不同平台所提供的二次开发工具及其所提供的丰富的类和造型函数和XML解析技术,开发了基于上述三种不同CAD平台下的接口子系统,实现了在异构CAD平台下的夹具图形重绘,为未来组合夹具元件库系统在异构CAD平台下的拼装提供了数据来源和保障。（6）设计了组合夹具元件库管理系统的整体用户界面,方便用户对组合夹具元件库中的夹具元件和典型结构等进行快速浏览和查询,并提供用户尺寸定制工具来实现用户定制夹具的需求,还可以对所选择的夹具生成异构平台所需的XML文档。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1-1 引言
• 1-2 CAFD 技术概述
• 1-3 CAFD 研究背景
• 1-3-1 国外CAFD 的研究现状
• 1-3-2 国内CAFD 的研究现状
• 1-3-3 CAFD 发展面临的问题和趋势
• 1-4 异构CAD 数据交换的研究现状及研究意义
• 1-4-1 CAD 数据交换技术的研究现状
• 1-4-2 标准件库的研究进展
• 1-4-3 组合夹具异构CAD 系统的数据交换
• 1-5 基于TRIZ 进化路线的夹具技术发展方向的印证和预测
• 1-5-1 TRIZ 进化理论
• 1-5-2 基于TRIZ 的夹具技术进化路线分析
• 1-5-3 TRIZ 对夹具技术发展进化趋势的贡献
• 1-6 本文主要研究内容和组织结构
• 1-6-1 论文课题来源、研究背景及意义
• 1-6-2 论文主要研究内容
• 1-6-3 论文的组织结构
• 第二章 组合夹具元件库管理系统的集成建模方法
• 2-1 面向对象方法及统一建模语言
• 2-1-1 面向对象方法概述
• 2-1-2 统一建模语言（UML）
• 2-2 面向对象的分析（OOA）
• 2-3 面向对象的组合夹具需求分析和系统分析
• 2-3-1 组合夹具需求分析模型的构建
• 2-3-2 组合夹具元件库管理系统基本模型的构建
• 2-4 组合夹具元件库管理系统类架构及OOD 实现
• 2-4-1 组合夹具系统类结构定义
• 2-4-2 辅助模型的建立
• 2-4-3 面向对象的设计（OOD）
• 2-5 组合夹具元件库管理系统集成建模技术
• 2-5-1 组合夹具元件库管理系统集成模型的构建
• 2-5-2 集成模型中各子模型的实现方法
• 2-6 本章小结
• 第三章 组合夹具的事物特性表数据建模方法
• 3-1 事物特性表技术
• 3-1-1 事物特性表技术简述
• 3-1-2 事物特性表的定义、格式和应用
• 3-1-3 组合夹具的发展过程及分类
• 3-1-4 事物特性表技术在组合夹具元件库中的应用
• 3-2 组合夹具元件事物特性数据库
• 3-2-1 基于客户机/服务器（C/S）结构的SQL 数据库
• 3-2-2 基于Visual C++的数据库访问技术
• 3-2-3 组合夹具事物特性的确定方法
• 3-3 基于事物特性表的组合夹具多层次模型的构建
• 3-3-1 部件层次主模型的构建方法
• 3-3-2 零件层次主模型的构建方法
• 3-3-3 零件层次主模型构建实例
• 3-3-4 基于主模型的组合夹具构形设计实现
• 3-4 本章小结
• 第四章 组合夹具的 XML 数据建模方法
• 4-1 CAD 数据交换技术
• 4-1-1 CAD 数据交换技术的应用
• 4-1-2 用于数据交换的中性接口
• 4-1-3 传统CAD 数据交换技术存在的问题
• 4-1-4 CAD 数据交换技术的发展趋势
• 4-2 XML 及图形数据建模
• 4-2-1 XML 定义及应用领域
• 4-2-2 XML 在机械CAD 数据交换中的应用
• 4-2-3 三维几何造型技术概述
• 4-2-4 基于CSG 的图形数据建模方法
• 4-3 基于XML 的组合夹具数据建模方法
• 4-3-1 图形信息的XML 描述
• 4-3-2 组合夹具数据模型的内容
• 4-3-3 组合夹具数据模型的定义
• 4-3-4 事物特性数据与XML 层次结构的映射
• 4-4 本章小结
• 第五章 基于 XML 的异构 CAD 平台接口技术的开发
• 5-1 UG 系统接口的开发
• 5-1-1 UG 及UG/Open 开发工具
• 5-1-2 UG/Open API 及在本文中的应用
• 5-2 AutoCAD 系统接口的开发
• 5-2-1 AutoCAD 二次开发工具概述
• 5-2-2 ObjectARX 简介及在本文的应用
• 5-3 ACIS 系统接口的开发
• 5-3-1 ACIS 简介
• 5-3-2 ACIS 接口和功能简介及在本文的应用
• 5-4 基于XML 的组合夹具CAD 接口系统的开发
• 5-4-1 XML 解析器（Parsing）简介
• 5-4-2 基于XML 的接口子系统的整体架构
• 5-4-3 组合夹具的XML 文件解析
• 5-4-4 CAD 图形的生成
• 5-5 本章小结
• 第六章 组合夹具元件库管理系统的实现
• 6-1 研究基础
• 6-2 组合夹具元件库管理系统的总体结构
• 6-3 组合夹具元件库管理系统原型
• 6-4 基于XML 的异构CAD 接口系统运行实例
• 6-4-1 基于XML 的AutoCAD2004 系统接口子系统
• 6-4-2 基于XML 的UG 系统接口子系统
• 6-4-3 基于XML 的ACIS 系统接口子系统
• 6-4-4 典型结构的重绘过程
• 6-5 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7-1 本文的研究成果
• 7-2 本文的创新点
• 7-3 未来展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果