（机械制造及其自动化专业论文）基于特征的零件库信息模型及其实现的研究.pdf

哈尔滨i i 氍人学硕卜学位论文 摘要 近年来，随着制造业日益全球化，市场竞争日趋激烈，要求企业缩短产 品的设计和生产周期，降低产品开发成本，对已有的设计资源及成果最大限 度的重用。因此研究企业内及企业间的零件资源的共享及信息交换，实现不 同c a d 系统之间的零件信息交换和零件库数据的共享，这已经成为市场竞争 不断发展的必然，对于企业参与市场竞争具有重要意义。 基于p l i b ( i s 0 1 3 5 8 4 ) 的零件库是一个计算机可解释的中性零件信息库， 独立于具体的c a d 系统，其共享的中性零件信息可在c a d 、c a m 、c a p p 、p d m 等系统间进行信息交换。该标准规定了可用于实现不同c a d 系统之间数据交 换的中性模式，能够实现零件库在不同c a d 系统之间的跨平台性，它是解决 制造业当前产品数据交换问题的重要标准。 本文分析了p l i b 标准及s t e p 标准，针对目前p l i b 标准中零件库信息模 型实现方法的不足之处，将s t e p 标准与p l i b 标准结合，采用s t e p 标准的方 法来实现零件库信息模型，通过s t e p 特征模型来实现零件库信息模型。 本文研究了基于s t e p 特征模型的零件库信息模型及其实现中的关键技 术。研究了特征及特征模型，重点研究了s t e p 应用协议a p 2 1 4 中的特征模型， 对特征的抽象定义、特征中的实体关系及特征识别进行了详细分析。同时详 细分析了零件库信息模型及零件信息模型中的特征及特征关系。 本文实现了基于a p 2 1 4 的特征及特征库，并在此基础上实现了基于特征 的零件库信息模型。实现了零件库信息在不同c a d 系统之间的交换与共享。 关键词：零件库信息模型；特征：p l i b ；s t e p a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，a st h ed e v e l o p m e n to ft h eg l o b a lm a r k e t ，t h e c o m p e t i t i o n b e t w e e nm e c h a n i c a l c o r p o r a t i o n s i s g e t t i n g m o r e s e r i o u s c u tt h ed e s i g na n dp r o d u c t i o nt i m eo ft h ep r o d u c t s ，r e d u c et h e c o s to ft h ep r o d u c t s ，s h a r ea n du s et h ed e s i g nr e s o u r c e se x i s t e d ，t h e s e b e c o m et h eu r g e n tr e q u i r e m e m to fe v e r ye n t e r p r i s e r e s e a r c h i n ga n d r e a l i z i n gt h ee x c h a n g ea n ds h a r eo ft h ed a t ao ft h ep a r t s1 i b r a r y b e t w e e nd i f f e r e n tc a ds y s t e m si sam u s to ft h ec o m p e t i t i o n ，a n db e c o m e m o r ea n dm o r ei m p o r t a n tt ot h ec o m p a n i e s t h eg o a lo ft h ep 1 i bs t a n d a r d ( o f f i c i a l l yi s o1 3 5 8 4 ，p a r t sl i b r a r y ) i st od e f i n ean e u t r a lf o r m a tf o rt h er e p r e s e n t a t i o no fp r e e x i s t i n g c o m p o n e n t s ，t h u sp r o v i d i n g f o r e x c h a n g i n gp a r t s l i b r a r i e s h e t e r o g e n e o u ss y s t e m s ，s u c ha sc a d 、c a m 、c a p p 、p d m i ti sai m p o r t a n t s t a n d a r dt oe x c h a n g et h ed a t ao ft h ep a r t sli b r a r y t os o l v et h ed i s a d v a n t a g e so ft h er e c e n tm e t h o d so ft h er e a l i z a t i o n p a r t sl i b r a r yi n f o r m a t i o nm o d e l s ，t h i sa r t i c l ea n a l y z e st h er e l a t i o n b e t w e e np l i ba n ds t e p ，a n du s es t e pf e a t u r em o d e l st or e a li z ep a r t s 1 i b r a r yi n f o r m a t i o nm o d e l s t h i sa r t i c l es t u d yt h ef e a t u r ea n df e a t u r em o d e l s ，e s p e c i a l l yt h e f e a t u r em o d e l si nt h es t e pa p 2 1 4 t h ed e f i n i t i o na n di d e n t i f i e fo ft h e f e a t u r e ，a n de n t i t i e sr e l a t i o i l si nt h ef e a t u r ea r ep a r t i c u l a r l yi n r e s e a r c h t h ep a r t s1i b r a r yi n f o r m a t i o nm o d e l sa n dt h ef e a t u r ei nt h e p a r t s1 i b r a r yi n f o r m a t i o nm o d e l sa r ea ls oi nr e s e a r c ht o o t h i sa r t i c l er e a l i z et h ep a r tf e a t u r ea n dp a r tf e a t u r e l i b r a r y b a s e do ns t e pa p 2 1 4 ，r e a l i z et h ep a r t sl i b r a r yi n f o r m a t i o nm o d e l sb a s e d o nf e a t u r e ，a n dr e a liz et h ee x c h a n g ea n ds h a r eo ft h ed a t ao ft h ep a r ts 1 i b r a r vb e t w e e nd i f f e r e n tc a ds y s t e m s k e yw o r d s ：p a r t sl i b r a r yi n f o r m a t i o nm o d e l s ；f e a t u r e ：p l i b ：s t e p 哈尔滨工程大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：本文的所有工作，是在导师的指导下，由作 者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献等引用已在文 中指出，并与参考文献相对应。除文中已经注明引用的内容外， 本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对 本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式 标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 作者签名：王建缝! 日期：蹦年互月艿日 滢鹱麟鼗黼罐”薯，“扎| - 。斑；鼍旗嘲滴蠢稿瞄b 剃辨i 基顿士岸= 1 ； 蛹稻赣黼辩帮瓣瓤。嚣踌 j 耘j o 交蝽 第1 章绪论 1 1 课题的来源、研究背景及意义 1 1 1 课题的来源 本课题题目是：基于特征的零件库信息模型及其实现的研究，它来源于 国防军工技术基础科研项目标准件库标准研究及应用。 1 1 2 课题的研究背景 在2 1 世纪的今天，市场的竞争日益激烈，要求企业缩短产品开发周期，保 证产品开发质量，降低产品开发成本，支持企业在i n t e r n e t 上开展协同设计， 共享设计资源，实现不同c a d 系统之间的产品信息交换和零部件库数据的共 享。几乎所有的c a d 开发商和一些c a d 用户都在其c a d 系统上开发了内容丰 富的标准件库或图库，的确给设计人员带来一些方便。但由于没有遵循统一 的标准，且各个应用系统之间的模型定义、实现手段和存取方法存在一定的 差异，使得信息交换存在障碍，资源不能有效共享。造成的结果是：零件查 找不方便，零件描述格式不统一，描述信息不完整，不同的应用系统间的零 件库数据难以共享。而且这些零件库覆盖面窄，仅限于标准零部件和一些基 础件，而不同的行业，如汽车、船舶、机床、电子等不同的行业有不同的特 点，即使是同一行业，不同的企业也有不同的特点，很难用单一的零件库来满 足所有需求。 i s 0 1 3 5 8 4 零件库标准，该标准规定了可用于实现不同c a d 系统之间数据 交换的中性模式。由于该模式采用纯文本格式，因此能够实现零件库在不同 c a d 系统之问的跨平台性，它是解决制造业当前产品数据交换问题的重要标 准。零件库通过有效的零部件供应渠道和整个供应链的信息集成实现企业间 和企业内部零件资源共享，进而实现设计制造过程对现有资源的最大限度的 重用。因此能大大提高c a d c a m 系统的设计效率，缩短产品的设计周期，减 少和优化产品零件的种类和数量，降低产品设计和制造成本，加强企业产品 设计过程的标准化管理。 螺赫 绺漱耘蹴黼辆瀚槲# 搿档5 目嗡翻黼馘；糍、：$ 黼鲡e 蜒豢蛾埝辫，翩辆酾目醚瘴羚把秣q i 勰秽嘲 _ ii - 1 1 3 课题的研究意义 基于p l i b ( 1 8 0 1 3 5 8 4 ) 的零件库是一个计算机可解释的中性零件信息库 【2 】，独立于具体的c a d 系统，其共享的中性零件信息可在c a d 、c a m 、c a p p 、 p d m 等系统间进行信息交换。c a d 等技术的应用也从孤立的应用环境转向开放 的网络环境，企业越来越注重信息和资源的共享。零件库充分利用网络技术， 最大限度地重用企业内部和外部的零件信息资源，将打破不同c a d 系统之间 的数据壁垒，使各c a d 系统原有的大量知识资源可以利用 3 1 。 零件库的应用是缩短产品设计开发周期、提高产品质量、降低产品成本 的重要手段。长期以来，企业与零件供应商之间的信息传递是依靠文档形式 的产品目录来进行的，这种方式在市场竞争全球化的今天已经无法满足企业 生产设计活动的需求；同时，商品化c a d 系统中虽然配有标准件库，但其数 据格式由开发商自行定义，其内容也仅限于国家颁布的标准件范畴，这种标 准件库具有很大的局限性；再者，制造业日益全球化的发展趋势要求尽可能 利用全世界范围内的资源优势组织企业的生产活动。因此，研究零部件供应 商与企业之间、不同企业之间的产品资源共享方式与途径已经成为市场竞争 不断发展的必然。因此，如果能通过有效的零部件供应渠道，通过整个供应 链的信息集成实现企业间的零件资源的共享，进而实现在设计过程中对已有 设计资源及成果最大限度的重用，这对于企业参与市场竞争具有重要意义。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国外研究现状 作为对c a d 零件库标准化认识较早的国家之一，德国开发了国家级的c a d 文字信息库及零件库。在1 9 7 1 年就开始制定d i n 4 0 0 0 事物特性表系列标 准。1 9 8 5 年德国事物特性标准委员会( n s m ) 和机械制造标准委员会( n a m ) 共同制定作为c a d 标准件图形信息库基础的d i n 4 0 0 1g c a d 标准件图形文件 系列标准，于1 9 8 6 、1 9 8 7 、1 9 9 0 年分别发表了d i n 技术报告1 4 c a d 标准件 图形文件作为编制具体标准建的图形特性文件的准则的第一、二、三版， 并已编制出具体标准件的d t n 4 0 0 1 系列标准近3 0 个。另外于1 9 8 7 、1 9 9 1 年 编制出程序接口标准d i n 6 6 3 0 4 c a d 标准件数据交换格式第一、二版。到 。“占赫赫赫矗蕊瓤滤毒茹龇，磷璺喃# ：罐瓣幺旒王1 袋彗礴绷矗器位毫色毫j 。? i 。罅；粕糍t i 垃赫，幅墒吲，。 了九十年代初，德国已丌发制定了一整套实用、完善的c a d 零件库标准，并 在此完整配套的标准体系技术的支持下，丌发了国家级标准的各c a d 零件库 软件系统。这些c a d 零件库标准和标准的零件库系统的推广使用给德国的工 业企业发展带来了极大的好处。 i s o 于1 9 9 0 年在i s o t c l 8 4 “s t e p ”下成立了i s o t c l 8 4 s c 4w g 2 “标 准中性文件显示标准”工作组，在1 9 9 2 年更名为“零件库”工作组1 4 j 。通 过多年的努力，己发布了i s 0 1 3 5 8 4 系列标准。德国在c a d 标准件库领域的成 功，对欧洲的和国际的标准化组织也产生了极大影响。1 9 8 7 年，在德国的参 与与推动下，欧洲开始从事标准件的电子处理接口的标准化工作。1 9 8 8 年， 德国受欧洲标准委员会的委托，组织了c e n c e n e l e c w g “c a d l i b ”工作组。 在1 9 9 8 年年底，又提出了相当于后来的i s 0 1 3 5 8 4p a r t l o 概念模型的“技 术纲要”- - c a d - l i bn 3 5 。在1 9 9 8 到1 9 9 1 年间先后成立了四个工作组，分别 是：负责“供应者的标识”的s w g l 、负责“接口”的s w g 2 负责“库内容” 的s w g 3 以及负责“逻辑模型的格式和结构”的s w g 4 。同时也提出了欧洲的 标准草案：p r e n v 4 0 0 0 4 1 0 ( 零件概念模型) 、p r e n v 4 0 0 0 4 2 4 ( 供应商逻辑模 型) 、p r e n v 4 0 0 0 4 - 2 6 ( 供应商标识) 和p r e n v 4 0 0 0 4 3 1 ( 图形编程接口) 。 目前，国际标准化组织i s 0 t c l 8 4 s c 4 和欧洲标准化组织c e n c e n e l e c 在德国标准的基础上已制定和发布了包括七个系列的一整套有关c a d 标准件 体系：概念描述、逻辑资源、实施方法、描述方法、一致性测试、交换协议、 标准库的内容。而国际i s o 的c a d 标准件库标准体系中，总标题为“工业自 动化系统与集成一零件库”的i s 0 1 3 5 8 4 系列标准中，按照以上七大部分的划 分又分成基本原则加上七大类。这七大类对应与以上的七大部分内容，在此 不再重复。 1 2 2 国内研究现状 自八十年代起，我国就积极跟踪研究c a d 技术标准化方面的国际动念。 并及时获得了许多c a d 领域中的最新国际标准( i s o ) 和德国d i n 、欧洲标准协 会的标准。 我国选择了世界最先进的标准( 即等效采用德国d i n 标准) 来建立健全 我国c a d 标准件库的标准体系及其各标准。我国等效采用德困d i n 标准件库 。一。，妊。赫，“描瑚孙脸嫩曩稚森黧顽案撩位论文。，。，m ，。# 讳。，。 _ i 一 系列标准并结合我国具体的标准件情况制定我国c a d 标准件库国家标准，这 样既可以满足我国当前的急需，尽早开发完成我国的c a d 标准件库标准体系 和国家级标准的c a d 标准件库开发，又容易和将来的国际标准接轨或根据相 应的国际标准进行转化1 6 j 。 我国的c a d 标准件库标准体系出三部分组成： 第一部分，事物特性表系列标准。此系列标准对各行业通用的标准零部 件的特性进行了标准格式的描述规定。其第一层是总体规定，第二层是各具 体零部件事物特性的描述格式规定。 第二部分，c a d 标准件图形文件系列标准。此系列标准以第一部分事物 特性表标准为基础，对各行业通用的标准零部件的图形特性和非图形特性进 行标准格式的描述。其第一层是总体规定编制总则，第二层是各具体零 部件图形特性的描述格式规定。 第三部分，c a d 标准件库图形编程接口标准。此标准是c a d 系统与c a d 标准件库之间的图形接口规范。由于九六年国际标准化组织i s o 制定发布了 i s o l 3 5 8 4 3 1 图形编程接口( 由d i n 6 6 3 0 4 和e x p r e s s 语言描述组合而成) ， 所以我国标准等同采用i s 0 1 3 5 8 4 - - 3 1 。 这些标准的开发和制定为开发我国标准的c a d 标准件库奠定了技术基 础，使开发建立我国c a d 系统必备的标准的标准件库软件系统成为可能。这 些标准的开发和制定解决了我国c a d 标准件库软件开发无统一的描述格式的 历史，填补了国内空白。 1 3 基于特征的零件库信息模型及其实现的提出 目前p l i b 标准关于零件库信息模型的实现方式以几何编程接口为主。而 几何编程接口存在一些不足之处，如：几何编程接口使用f o r t r a n 语言表达， 而现实的c a d 软件都提供c + 十编程接口，而很少具有f o r t r a n 开发接口；几 。何编程接口表达能力不足，对产品全生命周期的信息表达( 特别是对三维零件 库) 能力有限：几何编程接口与具体的c a d 系统相关等。 而同作为产品数据交换标准的s t e p ，却发展迅速，r 趋完善。国内对用 s t e p 标准来实现零件库信息模型的研究较少，因此本文提出将s t e p 标准与 p l ，i b 标准结合，采用s t e p 标准的方法，既通过s t e p 应用协议提供的特征模 一。，。m 。喻白 j 藏l 雅走1 半硬土嚣自z 於文一。 + 。，。一m 。 型来实现零件库信息模型，并最终实现对应领域的零件库系统。 1 4 本课题所做的主要工作 本论文的主要内容如下： 第一章为绪论，主要介绍课题来源、背景、课题意义及国内外研究现状： 第二章通过研究p l i b 标准及s t e p 标准，针对p l i b 标准中零件库信息模型实 现方法存在的问题，提出用s t e p 应用协议提供的特征模型来实现零件库信息 模型方法：第三章建立系统的总体结构，并对其中的关键技术进行了研究； 第四章对s t e p 应用协议a p 2 1 4 协议的特征模型进行了研究，对s t e p 中性文 件中的特征进行识别及实现，最终建立符合零件库标准与s t e p 标准的零件特 征库；第五章研究了零件信息模型及零件信息模型中的特征及特征关系，说 明了符合零件库标准的零件信息模型的实现过程，并建立零件信息数据库及 零件库系统；第六章从零件库信息模型的实现出发，演示了特征的提取、创 建及对特征关系的处理，并最终实现了零件库信息模型。说明了基于特征的 零件库信息模型的实现过程。 整个论文所做的工作分四个阶段进行： 第一阶段：理论上的丰富和完善。 1 学习p l i b 标准及s t e p 标准，深入学习p l i b 标准及s t e p 标准的实 现方法； 2 重点熟悉、理解s t e p 标准中的应用协议a p 2 1 4 及其与之相关的集成 资源； 3 学习软件开发的方法、原理、步骤，制定系统的总体结构； 第二阶段：软件的学习和编程的准备工作 1 s t d e v e l o p e r 工具和r o s ec + + 库及s d a i 的学习； 2 学习v i s u a lc 十+ 6 0 ，掌握必要的编程技巧和技能； 3 学习数据库的理论知识，掌握数据库的设计原理与方法，熟悉s q i s e r v e r 7 0 数据库的管理与应用； 4 运用应用软件开发的方法，对课题进行分析，明确软件需要完成的功 能，制定出丌发的步骤； 第三阶段：系统设计、编程与调试 。，、。、，。；。，滁! l 嫡钥，程a 喾硕虹学惋谂函魄、 t j、 。，。，。 1 划定系统模块，对程序的总体方案设计、规划及实现进行具体实施； 2 完成应用协议解释模型的开发； 3 建立零件特征库及特征关系库； 4 实现基于s t e p 的零件库信息模型； 5 关系数据库管理和操作，用户查询数据的程序编制与调试； 第四阶段：系统界面设计及使用帮助说明 1 设计合理的人机界面，方便用户使用； 2 程序的优化、完善，制作使用帮助。 1 5 课题软件工具的选择 本课题研究过程中采用了w i n d o w sx p 操作系统平台和多种工具软件，现 介绍如下： i w i n d o w sx p 操作系统 w i n d o w sx p 操作系统己被大多数企业所采用，具有普遍性，故本论文采 用了w i n d o w sx p 操作系统。 2 v l s u a l c + + 6 0 编程软件 它是由m i c r o s o f t 公司推出的用途广泛的可视化开发工具，本课题利用 了其强大的图形用户界面开发技术开发了一个友好的用户界面，同时使用 a d o 对数据库操作。 3 s q ls e r v e r 数据库 它是由m i c r o s o f t 公司开发的一个基于结构化查询( s q l ) 和客户机服 务器模型的高性能和关系数据库管理系统。具有操作简单方便、容量大、可 靠性高，安全易用等特点，故本课题将产品数据信息存储在s q ls e r v e r 数据 库中。 4 s t d e v e l o p e r 工具软件 s t d e v e l o p e r 是一个出一组软件工具组成的完整的丌发环境，借助该 环境，用户可以开发s t e p 应用程序，建立、管理用e x p r e s s 语言描述的信息 模型，并可对s t e p 数据进行一致性测试，s t - d e v e l o p e r 还提供v i s u a l c + + 6 0 接| 1 ，便于编程实现。 嘲鬯堂鲢鎏鎏鲨鲨鲨：型麴筮皇鲤鲤塑塑塑塑鬯鬯鲤鲤蛀耋鎏釜二。耋警鎏镳 第2 章p l ib 标准与s t e p 标准 将s t e p 标准与p l i b 标准结合，采用s t e p 标准的方法来实现零件库信息 模型，即通过s t e p 应用协议提供的特征模型来实现零件库信息模型，这是我 们研究了p l i b 标准及s t e p 标准，针对目前p l i b 中零件库信息模型实现方法 存在的问题，提出的另一种零件库信息模型实现方法。下面先对p l i b 标准及 s t e p 标准作简单介绍。 2 1 零件库国际标准l s 0 1 3 5 8 4 i s o1 3 5 8 4 ( 目n p l i b 标准) 是一个计算机可解释的零件库数据表达和交换 的国际标准，提供一种传输零件库数据的中性机制，而且要独立于任何使用 零件库系统的应用系统。这种描述的本质使得它不仅是用于包括零件信息的 文件交换，也是实现零件数据库数据共享的基础。 2 1 1pl | b 标准的起源及组成 i s o 的c a d 标准件库工作起源于欧洲和i s o 对i s 0 1 0 3 0 3s t e p 的认识矛 盾。欧洲认为：零件和产品( 指整机产品) 对c a d 来说，存在有不同的特性。 因此，对产品模型进行描述的e x p r e s s 对零件来说应作相应扩充，但i s o 当 时未予接受。此时，欧洲自己单独扩充了e x p r e s s 扩充版。后经实践证明， e x p r e s s 扩充是必要的。在此情况下，i s o 于1 9 9 0 年在i s 0 t c l 8 4 s c 4 “s t e p ” 下成立了i s 0 t c l 8 4 s c 4 w g 2 “标准件中性显示标准”工作组，后于1 9 9 2 年 更名为“零件库”工作组。 i s o1 3 5 8 4 的标准组成 i s o t c l 8 4 s c 4 w g 2 和c e n c e n e l e cc a d - - l i bs w g 拟在今后联合制订和 发布包括七个系列的一整套有关c a d 标准件库( 零件库) 标准，共同的标准 号为i s o1 3 5 8 4 ： a 概念描述p a r t s1 0 到1 9 b 逻辑资源p a r t s2 0 到2 9 c 实施资源p a r t s3 0 到：j 9 d 描述方法p a r t s4 0 到d 9 e 一致性试验p a r t s5 0 到5 9 鲎幽鲤塑鲢一。立二：筮蕾逊丝鲎型塑塑鲢塑塑塑篷警譬一岛 f 视图交换协议p a r t s l 0 1 到1 9 9 g 标准的库内容p a r t s2 0 0 0 到2 9 9 9 至今i s o t c l 8 4 s c 4 w g 2 和c e n c e n e l e cc a d - - l i bs w g 已联合发表以下 首次的建议或草案： a i s o1 3 5 8 4p a r tl 概论和基本原则 b 1 8 01 3 5 8 4p a r tl o 零件库的概念模型 c i s o1 3 5 8 4p a r t2 0 通用资源 d i s o1 3 5 8 4p a r t2 4 供应商库的逻辑模型 e i s o1 3 5 8 4p a r t2 5 具有集合值和清楚内容的供应商库 f i s o1 3 5 8 4p a r t2 6 信息供应商标识 g i s o1 3 5 8 4 p a r t3 1 程序接口 h i s o1 3 5 8 4p a r t4 2 字典方法 i i s o1 3 5 8 4p a r t1 0 1 由参数程序确定的几何视图交换协议 j i s o1 3 5 8 4p a r t l 0 2 由i s o1 0 3 0 3 一致性规范确定的几何视图交 换协议【” k i s o1 3 5 8 4p a r t 5 0 1 测试工具注册程序的数据字典 1 i s o1 3 5 8 4p a r t 5 11 机械系统及构成中的紧固件的数据字典 2 1 2p l l b 标准的基础及原理 p l i b 标准采用了s t e p 方法，制定和发布包括七个系列的一整套有关c a d 零件库标准，包括概念模型、逻辑资源、实施资源、描述方法、一致性实验、 视图交换协议、标准库的内容等。 p l i b 标准提供零件库的信息表达、必要的机制和数据定义，使用户可以 对零件库的数据进行查询、使用、更新和交换。这种零件数据的交换可在不 同的计算机系统之间，与零件全生命周期相联系，包括设计、制造、使用、 维护和报废。该标准为零件库系统提供通用化的结构，不定义完整详细的可 实施的零件库系统。 p l i b 包括下面几个范畴： a 表述零件族层次的通用源结构，族内零件可以是元部件，电可以是装 配件，既可以是抽象零件，也可以是具体的零件体。 警：星耋奎篷；：鎏二盆盆一：。i ；监j i 鲨；l 譬苎警塑鎏童鎏鳖釜鎏：i ：江i 叠i ；幽。，- 。i b 提供零件族内不同零件的通用表述。 c 提供零件族内不同零件材料的定义、描述。 d 提供零件族特性描述，以及特性的定义。 图2 1 零件库系统结构 图2 1 所示是零件库系统的总体结构，下面对p l i b 有关的术语和基本原 则作简要介绍： 术语 1 资源构造( r e s o u r c ec o n s t r u c t ) ： e x p r e s s 语言实体、类型、功能、规则和引用的总和，它们共同定义了 产品数据的有效描述。 2 字典( d i c t i o n a r y ) ： 出一系列实体构成的表，一个含义与字典中的每个条目相对应，且唯一 对应。字典包括一个条目的集合和每个条目含义表达。该字典可以被用户访 问，也可以由库的数据访问。字典提供一个对来自不同供应方的库数据之问 的引用机制，并可以使用户从库中得到零件的可以理解的视图。 3 零件的功能模型( f u n c t i o n a lm o d e lo fap a r t ) ： 集成库内构成零件的表述范畴的信息模型。 4 零件的功能视图( f u n c t i o n a lv i e wo fap a r t ) ： 零件产品数据表达范畴的信息模型。功能视图的结构不依赖于它表述的 零件。 5 零件的通用模型( g e n e r a lm o d e l o fap a r t ) ： 盆_ 誊。；盗- - - o 盥釜j 耋篁i 兰尘i 堡耋兰竖i 2 耋；盆- 益酱。；茹。盗。 集成库中的信息模型，能表述零件的定义和特性。 6 零件的通用视图( g e n e r a lv i e w o fap a r t ) ： 产品数据的信息模型，能表述零件的定义和特性。 7 集成库( i n t e g r a t e d li b r a r y ) ： 由管理系统和用户库组成的操作系统。 8 库( l i b r a r y ) ： 零件库、供应方库和用户库。 9 库数据( l i b r a r yd a t a ) ： 零件集合的表述信息的数据集合。 1 0 库数据供应方( l i b r a r yd a t as u p p l i e r ) ： 以i s 0 1 3 5 8 4 定义的标准格式表述的库的结构，并与它的内容相对应。 1 1 库终端用户( l i b r a r ye n du s e r ) ： 集成库的用户，库终端用户包括查询库中的数据、选择所给零件进行系 统中所选零件视图的转换。 1 2 库的查询接口( l i b r a r yi n t e r r o g a t ei n t e r f a c e ) ： 在本国际标准中不定义库的查询接口。本国际标准规定的数据应该由库 数据供应方支持用户的访问。一个库查询接口包括从库中选择零件的功能和 定义被选零件的方位和表达分类。 1 3 表达传输接口( r e p r e s e n t a t i o nt r a n s m i s s i o ni n t e r f a c e ) ： 使库系统能够把零件的表达送到用户的c a d 系统。表达传输接口依赖于 用户所选择的零件表达分类。对用于每个表达分类的接口应该在p l i b 定义表 达分类的分标准中进行规定。p l i b 使用在其他国际标准中适当规定的格式和 接口。 具体零件表达可根据s t e p 应用协议进行定义，当用户选择了零件和表达 分类，就可以与p l i b 的库一起向c a d 系统进行交换和传输。p l i b 一3 1 规定了 一个几何程序接口，采用参数化程序格式描述零件族的几何参数化形状的交 换，它包括一个f o r t r a n 联编。 1 4 库数据的输入接口( i n p u ti n t e r f a c ef o r1 i b r a r yd a t a ) ； 库数据的输入接口使得供应方库可以在一个库系统中集成。该库数据包 括符合s t e p 规定的实现方法的数据仓库。库数据依赖于在库中的表达分类， 1 0 。- 。盆叠- 二釜蔷。誓。蔷。i i j 垒i i i i 邕；：篁生e ：i 坚l l i 毛。酗矗。i _ 。盆。 不同数据仓库提供不同格式的数据。数据仓库的信息模型在p l i b 一2 4 中和视 图交换协议( i 0 1 和1 0 2 ) 中定义。 1 5 库系统的内部结构( i n t e r n a ls t r u c t u r eo fal i b r a r ys y s t e m ) ： 一个库系统包括一个字典、库管理系统( l m s ) 和库的内容。p l i b 根据 它们的功能定义这些模块，对于它们的实现不进行标准化。 16 库管理系统( l ib r a r yf l a n a g e m e n ts y s t e m ) ： 库管理系统是一个能够使库的用户使用集成化库的内容，并能向该库加 载数据的软件系统。p l i b 标准的内容不包括库管理系统。 1 7 库的内容( l i b r a r yc o n t e n t ) 三种不同的类： 通用模型类可以使库数据供应方提供作为零件族的相似零件集合的定 义。 功能模型类可以使库数据供应方提供同类零件集合的不同表达。 功能视图类对在不同功能模型类中提供的表达进行详细描述。 1 8 基本语义单元( b a s i cs e m a n t i cu n i t ) 该单元实体可以为应用范围内的对象提供一个绝对并且具有普遍性的唯 一的标识。该实体即为基本语义单元。 1 9 事例关系( i s c a s e o fr e l a t i o n s h i p ) 表示具体零件( 或实例) 与抽象零件间的关系，即具体零件是 “i s c a s e - o f ”抽象零件。 2 0 继承关系( i s ar e l a t i o n s h i p ) 表示子类与父类间的隶属关系。 2 1 组装关系( i s p a r t o f ) 表示零件和用零件装成的组装件间的关系。 2 2 视图关系( i s v i e w o f ) 表示功能显示和总体显示间的关系，即功能显示是“i s v i e w o f ”总体 显示【。 基本原则 1 p l i b 的信息的表达区别于数据交换方法。 2 p i 。i b 使用e x p r e s s 描述库的结构。p l i b 库结构信息区别于库中零 1 1 哟邕二。一i 。鎏墅坐型型堂塑塑塑萋鳖瓯二二二- 件或零件族的表达信息。p l i b 允许有不同的标准来规定零件的表达 信息，和引用这种描述的机制。 3 p l i b 一致性测试的方法是从s t e p 定义的方法所导出的9 1 。 2 1 3p l l b 标准的构成 p l i b 标准按其功能可分为六个类：概念描述、逻辑资源、实现资源、描 述方法、一致性检测、视图交换协议。 p l i b 应用层l 概念 i 髻鬻，鬻。 逻辑层j 通用集成资源i 望罂鋈霾砌p a ，r 。t 。2 。0 物理层i 物理应用l s t 葬黧要荐件 图2 2p l i b 体系结构 1 概念描述：为了交换和更新，标准中属于概念描述系列的标准定义 了全局概念的够架和机制，已经丌发的够架和机制为许多供应商和具有多种 表达的零件库带来方便。 2 逻辑资源：一组提供零件库信息模型的资源。每个资源由一组被称 为资源构造的e x p r e s s 数据描述组成。一个组对于其本身的定义依赖于其他 组。所有的资源构造被定义为逻辑资源系列中的一个标准。这些资源可以在 视图交换协议中使用，但不能被修改。 3 实现资源：每一个表达分类都要求有一个能够在c a x 接受系统中被 实现的表达传输接口，以便能够解释零件信息模型和生成零件视图。实现资 源系列标准规定了标准化的、可被视图交换协议所引用的表达传输接口。该 系列的每个标准按照实现需求规定了该接口，或按照在其他标准中已规定的 接口规定某实现需求。 4 描述方法：描述方法的系列标准为库数据供应商提供了规则和指 南，库数据供应商n ，以是标准化机构、零件供应商或功能模型供应商。这些 滔臻粉蕊 。 、哈尔撼难穗泰学瓣1 b 甓女蘸跨j 霹辩臻，鬻，。 规则是为了确保用户零件库的一致性。对于标准化委员来说，他们有责任指 定标准化的字典数据，并为零件供应商和功能模型供应商提供可选用的指南 5 一致性测试：一致性测试的系列标准提供测试项，并给出本标准的 实现系统在接受一致性测试之前应该满足的一组要求。 6 图交换协议：每一个视图交换协议系列为零件表达分类的交换规定 了一组要求。几个视图交换协议可以g i 用一个表达分类【l ”。 2 1 4p l l b 标准中的零件库信息模型的实现方法 零件库国际标准i s o l 3 5 8 4 的第3 1 部分( ( p a r t3 1 ) 为零件库信息模型的 实现资源几何编程接口，几何编程接口定义了零件库系统和目标建模系 统之间的接口规范。为在用户系统内从一几何图形程序生成产品模型视图规 定了独立于目标用户系统的标准接口函数。在标准化零件库数据的相关环境 之外，通过这个接口可允许用户用于开发独立于目标c a d 系统的标准几何图 形程序j 。 c a d 系统和c a d 标准件库( 几何图形程序库) 之间的接口规范是由 d i n 6 6 3 0 4 标准件数据交换格式提供。为了使标准件库的用户得到统一的 应用接口，并且方便的应用该系统，该标准规定了语言元素的语法和语义以 及语言元素和图形元素的一一对应，使得语言元素能够对c a d 标准件的图形 在程序层上可以进行描述，将标准件库中存储的标准件信息转化成适用于具 体c a d 系统的几何生成程序。 i s 0 1 3 5 8 4 3 1 标准规定了f o r t r a n 语占实现几何模型应用程序的接口函 数，零件的几何功能模型可以通过一组符合标准的f o r t r a n ( 或c ) 程序来表 示，通过几何编程接口可以实现其和相应c a d 系统的几何模型之间的转换。 几何编程接口包括前置处理器和后置处理器两部分，前置处理器用于实现零 件模型到零件几何图形程序之间的转换，后置处理器用于实现零件几何图形 程序到零件模型之间的转换，它们和具体的c a d 系统有关。几何编程接口的 函数形式及格式在i s 0 1 3 5 8 4 3 1 标准中有统一的规定，需要根据不同c a d 平 台的丌发特点，遵循i s 0 1 3 5 8 4 3 1 标准中的具体内容分别进行丌发。如图2 3 所示【”i ，几何图形程序是由c a d 系统根据i s o1 3 5 8 4 的几何程序规则出前置 处理器生成的。 图2 3 几何编程接口实现过程 几何编程接口的前置处理器与后置处理器都与具体的c a d 系统相关。以 p r o e n g i n e e r 为例，通过i s o l 3 5 8 4 3 1 实现资源标准的联编函数调用 p r o e n g i n e e r 提供的p r o t o o l k i t 函数，进而调用p r o e n g i n e e r 的功能模 块来实现几何编程交换接口功能。例如，p r o e n g i n e e r 提供的生成六角螺母 时调用了拉伸特征这一函数，函数名为u s r c r e a t e e x t r u d e f e a t0 ，而 1 8 0 1 3 5 8 4 - 3 1 标准规定的拉伸函数名n a m e = s l d e x t r u s i o n 0 ，我们必须要将 p r o e n g i n e e r 内部拉伸函数改为i s o l 3 5 8 4 标准的函数命名 s l d _ e x t r u s i o n 0 ，而且拉伸函数内部的子函数也要改为标准的函数命名，这 样才实现联编函数的调用。而在u g 开发环境中，我们又需通过i s 0 1 3 5 8 4 3 1 实现资源标准的联编函数调用u g 提供的g r i p 参数化子程序函数。由此可以 发现，通过几何编程接口实现的零件库信息模型，与外部应用系统地的信息 交换必须建立对准具体应用系统的信息表达传输接口，这本身就违背了p l i b 思想关于产品、零件等信息共享的初衷。 2 1 5p l l 8 标准中的零件库信息模型实现方法存在的问题 通过上述对p l i b 标准的研究不难发现，p i i b 标准及理论关于零件库信 息模型实现方式一一几何编程接口存在以下三个问题： 1 4 。；。蛹黼酾黼。 - 。”x 赊| l _ ：滨1 氍太掌鲠击墩协谂盛j p 矗哮麟、一 1 几何编程接口部分规定标准接口函数使用f o r t r a n 语言表达，而现 实的c a d 软件都提供c + + 编程接口，而很少具有f o r t r a n 开发接口。 2 几何编程接口表达能力不足，对产品全生命周期的信息表达( 特别是 对三维零件库) 能力有限。 3 几何编程接口的前置处理器与后置处理器都与具体的c a d 系统相关。 与外部应用系统地的信息交换必须建立对准具体应用系统的信息表达传输接 口，这本身就违背了p l i b 思想关于产品、零件等信息共享的初衷。 针对p l i b 目前的零件库信息模型的实现方法不够完善的