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面向机械产品的零部件库技术研究

2017/2/28    来源:互联网    作者:郝维娜  刘光辉  陈以磊  于东  刘哲      
关键字:零部件  资源库  零部件族  
针对目前我国零部件库存在的集成度低、数据不全、适用范围小问题,研究基于Web的面向机械产品的零部件库技术。依据IS013584标准,通过完善零部件库的结构信息,利用零部件族技术,构建基于Web共享资源的零部件资源库,并对零部件库的一般构造过程进行总结,运用跨平台模型生成技术,研究零部件库中资源的不同表达方式,以满足机械设计人员的使用需求。经验证,该系统能够满足相关企业与机械设计人员对该类型零部件资源库的需求。

    机械产品的设计中需要使用大量的标准件、外购件等零部件,对于设计人员而言,需要反复查阅相关手册,从大量零部件中筛选以确定零部件的外形、尺寸等信息,工作繁重且效率低下。随着机械行业的不断发展,对机械产品设计的复杂性与快速性都提出了更高的要求。为此,本研究提出面向机械产品的零部件库构建技术,在Web环境下,利用网络化技术将分散于世界各地的零部件制造企业的设计资源与制造能力有效整合与集成,并与系统集成,与相关的企业进行在线信息交互,进而实现零部件资源最大范围的动态共享与重用,为机械产品的设计人员提供设计资源,实现数字化的产品开发,加快产品的开发速度。

1 零部件库体系结构

    1.1 零部件库系统组成

    零部件库是一个数据信息集合系统,包含产品信息、产品属性和组织信息,即零部件库的结构信息。全面的信息便于用户完整地了解企业的产品,从而做出最准确的判断。产品信息除几何、拓扑信息外,还包含零部件材料、零部件成本等面向产品的整个生成周期的完整信息,同时零部件库所涵盖的产品范围不仅有标准件,还有供应商的外购件、定制件等。通过标准零部件库构造技术建立的零部件库,不仅可以保证零部件信息的完整性和独立性,还能够将设计中用到的零部件信息收集起来,采用标准的格式进行描述和存储,以便于管理和维护。利用零部件库管理系统进行管理,管理人员可对数据库进行维护,并提供与CAD系统对接的标准接口,用户可以方便地从零部件库获取零部件信息,并得到对应的三维模型,为机械产品的快速设计提供支持。

    零部件库系统的组成结构如图1所示。零部件库系统由库内容、数据字典和库管理系统三部分组成,通过表达传输、数据访问、库数据接入三类接口以及库管理系统,来实现零部件库内信息的集成与分享。

图l 零部件库系统结构

图l 零部件库系统结构

    1.2 网络化零部件库

    在接口部分增加网络接口,将信息经过网络来传输,可方便地构建基于网络的零部件共享资源库。

    基于IS013584标准的零部件库系统架构可方便地构建基于Web的在线零部件库,并与网络服务系统集成。通过网络接口,信息传输经过Internet,标准的逻辑模型保证标准零部件库内容中的信息描述文件满足http等网络交换协议,以便于网络传输。后期基于XML技术,能够更好地满足网络化信息传输与共享的需求,构建完善的基于Web的零部件库系统。网络化零部件库系统架构如图2所示。

图2 网络化零部件库系统架构

图2 网络化零部件库系统架构

    基于Web的零部件库内容是由一个库传输文件组成的,也可引用多个库外部文件。库传输文件的功能是生成零部件库电子目录,供用户查询和检索零部件信息。外部文件主要包括零部件技术文档以及几何图形程序,实现零部件视图表达的功能。

    在用户对零部件库系统进行访问时,使用浏览器就可以方便地查看零部件库的结构与产品的信息,检索和选择所需零部件产品,查看零部件信息,以及请求零部件的特定表达,如获取零部件的图纸与三维模型等。库管理系统会根据用户选定的零部件,从零部件库提取零部件的信息以及创建三维模型所需要的视图表达信息,解析几何图形程序内容,利用系统提供的接口函数完成模型的建立。

2 零部件库构建技术

    2.1 零部件族构造技术

    零部件通用族是用于定义技术领域分类的一项技术。通过描述子族共有的属性信息,将通用族拆分为子族,从而描述结构相同或相似的一组零部件的特有信息。为满足用户的需求,零部件族不仅需要包含用于查询零部件实例的属性信息,还需要含有用于特定领域的属性信息,如生成用户需要的三维模型、数控加工程序、有限元分析模型等的多视图表达信息,完成零部件完整信息的描述。

    通过以上零部件库构建技术和资源,针对机械产品的零部件资源构建标准零部件库。这里以其中较为简单的零部件为例说明零部件库构建方法:依据IS013584标准及零部件的设计资料,总结描述零部件所需要的重要属性信息,利用零部件族构造技术建立的零部件族结构图图3所示。

图3 零部件族结构

图3 零部件族结构

    零部件族结构图中有1个根族、3个零部件通用族和6个零部件简单族:紧固件根族不包含属性,只用于分类目的;螺钉、螺母和垫圈族包含零部件简单族的共有属性,即在上层描述,被下层共享;简单零部件族包含的内容除了上层所有属性之外,还包括各族的特有属性信息,以区分不同简单族的结构和特性。零部件族属性包括可用属性和可见属性两类,以方便零部件属性信息的继承和重用。

    零部件库的信息描述内容分别存储在通用模型和功能模型两个文件中。通用模型文件主要完成零部件族结构信息和属性信息的描述;功能模型文件主要完成零部件表达信息的描述。此外,零部件的视图表达信息由功能视图类与视图控制变量来描述。

责任编辑:郝秋红
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