基于PDM的CAD信息集成研究

论文摘要

随着科学技术的不断发展,信息在制造业中的作用与位置日益重要。我国制造企业大力应用计算机软件应用来提高生产力,企业内部开始应用CAD和PDM等计算机软件。对CAD的应用从二维CAD逐步向三维CAD发展,但是由于不同三维CAD系统的开发目的不同、开发语言不同、建模思想不同等原因,造成不同三维CAD系统之间无法有效地集成。产品数据管理(PDM)作为企业产品开发信息集成的平台,可以集成来自不同应用系统的信息,达到对产品开发过程中各种软件所产生的数据、文档、过程和智力知识的有效管理。因此通过研究基于产品数据管理系统(PDM)的不同CAD之间的信息交换,实现企业间异构CAD的集成,有利于企业建立产品协同开发平台,提高企业间的协同能力和创新能力。论文对三维CAD的建模技术进行了研究,对三维CAD信息集成中采用的数据集成方法进行了介绍,采用其中的间接数据交换方式实现CAD的信息集成,即采用中间文件交换方式实现,根据企业需求,提出了一个基于SOA的企业间产品信息集成框架,并对其中的企业内的基于PDM的三维CAD信息集成框架进行了研究设计。论文对常用于数据交换的VRML、IGES、STEP和Parasolid标准进行了研究,其中详细研究了IGES与STEP标准,分析了IGES文件结构、STEP标准的EXPRESS建模语言、STEP AP203文件结构和STEPAP203、STEPAP214和STEPAP224,及它们的一致性测试；分析了产品三维信息在数据交换过程中的信息表达方式,详细研究了边界表达法。选取了目前常用的三种数据交换标准IGES、Parasolid和STEP,通过生成它们对应的中性文件在Pro/e、UG、Solid Edge和SolidWorks中进行数据交换,从数据大小、信息丢失等方面对这些中性文件进行了对比测试,通过测试最终选定了STEP标准产生的STEP203中性文件作为不同三维CAD信息交换的中间格式；然后对三维CAD软件在设计过程中可能导致生成STEP中性文件时出现的问题进行了研究,为提高设计质量、提升协同设计效率提供了参考依据。论文研究了PDM中产品结构管理与图文档管理的概念与实现技术,开发出了一个基于Web的PDM系统,实现了其部分功能。通过该PDM系统的产品结构管理和图文档管理,使整个设计生产过程中产生的信息能够有效地传递,达到异构三维CAD能够在不同的设计阶段实现产品模型数据的共享,实现了不同三维CAD信息集成。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 制造业信息化
• 1.1.2 企业对制造业信息化的需求
• 1.2 CAD技术的发展历程及趋势
• 1.2.1 CAD技术的发展历程
• 1.2.2 CAD技术的发展趋势
• 1.3 国内外CAD集成研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 论文的目的与意义
• 1.5 论文主要研究内容
• 第二章 PDM技术与三维CAD信息集成相关理论
• 2.1 三维CAD建模技术概述
• 2.1.1 线框建模
• 2.1.2 表面建模
• 2.1.3 实体建模
• 2.1.4 特征建模
• 2.1.5 参数化设计与建模
• 2.1.6 典型三维CAD软件几何造型平台概述
• 2.2 三维CAD集成概述
• 2.3 三维CAD数据交换方法
• 2.4 三维CAD数据交换标准
• 2.4.1 VRML研究与分析
• 2.4.2 IGES研究与分析
• 2.4.2.1 IGES标准
• 2.4.2.2 IGES中性文件研究
• 2.4.2.3 IGES数据接口
• 2.4.3 STEP研究与分析
• 2.4.3.1 STEP标准
• 2.4.3.2 STEP标准的结构体系
• 2.4.3.3 STEP应用协议AP203
• 2.4.3.4 STEP应用协议AP214
• 2.4.3.5 STEP应用协议AP224
• 2.4.3.6 STEP中性文件研究
• 2.4.4 Parasolid中性文件
• 2.5 产品数据管理（PDM）技术
• 2.5.1 产品数据管理（PDM）概念
• 2.5.2 PDM的主要功能与发展
• 2.6 产品结构管理概念
• 2.6.1 产品结构管理的主要功能
• 2.6.1.1 产品结构层次关系管理
• 2.6.1.2 基于文件夹的产品-文档关系管理
• 2.6.1.3 版本管理
• 2.6.2 产品结构管理实施的关键技术
• 2.6.2.1 产品结构树的生成技术
• 2.6.2.2 产品结构模型
• 2.6.2.3 BOM的建立
• 2.7 图文档管理
• 2.7.1 图文档管理目标
• 2.7.2 文档管理的主要功能
• 2.7.3 图文档管理实施的关键技术
• 2.8 本章小结
• 第三章 基于PDM的CAD信息集成系统分析
• 3.1 开发背景
• 3.2 需求分析
• 3.3 基于PDM的三维CAD信息集成分析
• 3.3.1 企业之间产品信息集成框架
• 3.3.2 基于PDM的三维CAD信息集成框架
• 3.4 中性文件交换实验
• 3.4.1 IGES与STEP格式交换实验
• 3.4.2 Parasolid与STEP格式交换实验
• 3.4.3 STEP格式数据交换
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于PDM的CAD信息集成系统的设计与实现
• 4.1 系统功能设计
• 4.2 系统开发环境
• 4.3 系统数据库设计
• 4.3.1 数据库的选择
• 4.3.2 数据库概念设计
• 4.3.3 数据库的物理结构设计
• 4.4 系统程序开发及实现
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论和展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 攻读硕士学位期间所发表的学位论文
• 缩略词