cad数据完备性的研究

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1、CAD数据完备性的研究

2、第1　　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

3、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

4、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(StandardfortheExchangeofProductmodeldata

5、)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(ProductDataExchangeSpecification)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

6、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

7、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

8、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/CAM集成，严格地说是CAD/NC-CAPP-CAM的集成.而我们研究的项目是较广义的CAD/CAPP/CAM集成，它不仅

9、包含为数控加工设备生成NC代码程序需要的NC-CAPP，还包含对传统非数控加工制造进行工艺设计、生产调度和生产管理，生成符合我国标准的加工工艺文件等需要的CAPP.这就要求CAPP根据CAD的设计结果完成各类加工工艺的设计，CAD的设计图形几何拓扑信息已经可以采用OLE技术传给CAPP，但是非几何拓扑信息还不能直接获得.CAPP的设计结果(如加工工序尺寸等)还应传回CAD系统，CAD系统应能根据CA