[机械模具数控自动化专业毕业设计外文文献及翻译]【期刊】弹簧设计的CAD集成数据管理系统-中文翻译

南 京 理 工 大 学 紫 金 学 院 毕业设计 (论 文 )外文 资 料翻 译 系： 机械工程系 专 业： 机械工程及自 动 化 姓 名： 李 晓 峰 学 号： 060104203 外文出处： Robotics & Computer-Integrated Manufacturing 附 件： 1.外文 资 料翻 译译 文； 2.外文原文。 指导教师评语： 外文翻译基本遵循了原文，用词较为准确，整体质量较好，但存在个别专业词汇不够准确、部分语句较生硬的不足。 签名： 年 月 日 注： 请将该封面与附件装订成册。 (用外文写)附件 1：外文 资 料翻 译译 文 弹簧设计的 CAD 集成数据管理系统 1.引言 在过去十年中，一些研究报告已经阐述了工程设计数据库的发展情况。总体而言，大部分的工程过程是一个系列化的过程，可以概括为一个由三个基本阶段构成的重要系统：概念设计，工程设计 /分析和详细设计。在每个阶段，有许多工作要执行。设计者应完成所有必要的工作，并协调他们实现该阶段的目标。在完成一个中间阶段后，设计人员则移动到下一个阶段。一般而言，在设计阶段执行反复修改，以满足设计目标。 在一个重复设计过程中，工程师们可以使用不同的软件来完成复杂的设计工作。在这个过程中，许多工程数据必须妥善管理。然而，由于缺乏一个综合的环境，这些数据以不同的格式被保存在不同的系统中。 例如，在设计和分析阶段，设计者计算出了大量的数据。有定义功能的描述性数据有用来创建工程图的图形数据。另一方面，传统的 CAD 软件包大多只提供了图形文件格式或标准的数据交换文件格式（例如 DXF， IGES 或 STEP） 。由于这些CAD 文件格式的复杂性，对于工程师来说即使是在常规设计 /再设计的阶段中也很难通过修改 CAD 文件来修改设计图纸。在更具体的领域中，工程师通常可以识别图形参数或描述参数，这些参数在常规设计中时非常重要的。无法保存在工程图的重要数据通常存储在一个传统的基于表格的数据库中。 在弹簧行业中，弹簧产品设计工作的过程分为标准和常规两种，这是众所周知的，也是被广泛接受的。在大多数情况下，设计师只是修改现有产品的相同参数去定义一个新产品。其中的一个关键的问题就是对产品模型管理工程数据的定义。该系统使用产品模型来鉴定哪些参数可以进行修改并生成新的产品，以及哪些工程数据需要进行编辑和存储。如上所述，如果工程师只以 CAD 文件格式保留工程数据，那么工程数据管理的效率会非常低。而工程数据可以存储在一个传统的关系型数据库、文本文件、表格等软件中。由于这些软件的局限性， CAD 软件将很难从中获得需要的资料。因此，工程数据和图纸需分开处理。当一个被修正的设计重现在一个单独的 CAD 系统中时，工程数据库中的相关数据不能被同时修改。数据集成和绘图成为数据高效管理的重要问题。此外， CAD 系统也是一个软件系统，其主要目的是创建，处理和存储产品工程图纸。它通常提供明确的低层绘图命令。对于一个经常重新设计的弹簧制造商来说，支持一个设计良好的人机界面可能是一个好主意，以节省驱动合格 CAD 软件包所花的努力。因此，如何设计一个人机工程数据管理以及绘图计算机接口是另一个非常重要的问题。 商业 CAD 系统被广泛运用在了个人电脑中。 AutoCAD 被选择成为了工程设计微型复制系统，它拥有一些可以帮助我们发展工程设计微型复制系统的优势。首先，它被组合生产工厂广泛地运用在个人电脑等级上，以及它为绘画时代提供了足够的灵活性。其次，它提供了生产模具的用途，这个用途被叫作 AutoCAD 编程开发系统。 CAD 是使用 C 语言来保证方便的。除此以外，有一个工具叫做 DCL，这个工具可以帮助使用者发展人类电脑界面与 EDMS 的融合。这个界面由 DCL 定义，可以通过 ADS 的命令说明书进行运行。最后，它提供的数据库接口模块，使其能够访问关系数据库管理系统的数据表。 本文分成几个部分。第一，建设 CAD 方法， EDMS 的弹簧设计描述。 CAD 的基本组成部分，也是本节确定的 EDMS。第二，是产品型号的弹簧设计的描述。利用关系数据库系统，确立用于存储数据的数据库结构工程。第三，我们引入通信组件之间实现 CAD 工具数据库和数据共享。最后，设计一个用户系统接口，以实现工程数据的交互式操作。由该软件系统运行的例子所示，以说明在工作中的技巧。 2.工程数据管理系统 在一个设计环境中，也会出现许多数据格式，并在整个设计过程中被分配处理。此外，工程绘图 CAD 工具的产生应与有关的数据实现数据同步操作。为了在设计和制造中充分地支持 CAD 工具和所有的档案以及数据库，则需在数据通信和CAD 工具之间与不同类型的数据集成数据库管理系统中的 CAD 集成电子文件管理系统的架构有不同类型的沟通，这是至关重要的。 Sheth 和 Larson 讨论了两个主要的异构数据库体系结构来处理不同的数据库之间的数据访问。一个结构如图 1 所示。取决于用户知道如何访问数据库的全部或任何参数，但由于工程设计任务的复杂性，用户很难正确而有效地从数据库中找到相应的数据。其他异构系统体系结构，如图 2 所示。给出了确定如何在不同的数据库模式下相互联系的解释，也给出了一个拥有所有数据存储不同类型的组合的大型数据库的解释。由于这些系统，次架构更适合于经验不足的用户有效地从不同的数据库中访问数据，因此，一个更高级别的用户系统接口是为了协助用户准确、高效地操纵数据。 在这个文件中，第二个异构数据库架构适用于建立 CAD 集成电子文件管理系统的弹簧设计。在体系结构中，通信 /传输接口的设计是为了共享 EDMS 和数据来源，如网络共享和地方数据库、文本文件、工作表和 CAD 工具的数据。一个用户友好的用户系统界面的设计，是为了协助处理用户的数据操作。利用 CAD 工具构造的标准产品图纸模块，可以存储在其他数据库或数据文件中，并有必要界定它的图形化和非图形数据。当用户要求设计的图纸通过用户系统接口被输出时，电子文件管理系统将同时访问数据文件的有关数据，以及生成工程图。这项架构的CAD 集成电子文件管理系统如图 3 所示。在下一节中，将详细讨论我们的产品型号与数据库和 CAD 工具和用户系统的联系。 图 1 无需翻译的异构数据库体系结构 图 2 需要翻译的异构数据库体系结构 图 3 电子文件管理系统的体系结构 3.产品型号的弹簧设计 要生成一个定义良好的产品模型可能是在开发 CAD 集成电子文件管理系统中最重要的问题。一般来说，对于电子文件管理系统的数据库有三个层次的数据是必需的。其一是产品配置和工程数据，如记录的材料清单（ BOM）的结构和生产数据。其二是定义产品的规格和说明。其三是最基本的定义，是用来表示一个零件的几何和拓扑实体的数据。因此，部份数据的收集可以通过数据连接传播到完整的产品数据之中。 弹簧被广泛地用作消费或工业功能部件。因此，在该产品模型的基础上，提出了设计开发、起草和数据管理的单组分的产品。由于缺乏多元产品结构，因此不能一概而论的去组装产品。但是，在一般产品的设计环境中，公司的主要设计师及其零部件供应商通常使用各种各样的 CAD / CAM 工具设计 /制造的产品组件。本文提供的系统可以被看作是对并行工程的成员（行政）环境。使用步骤（或类似标准的产品数据交换）的概念，面向装配的产品可以从这个系统中访问一个电子文件管理系统数据的组件（几何 /非几何） ，反之亦然。行政长官的工作，并不是文本阐述，但是，它肯定是未来研究的重点。 以单个产品的形状分析，弹簧产品可以被看作是几个特征图形的组合。如图4 所示，该产品是一个弹簧产品的例子。有两个主要的特点结合起来形成弹簧，这些因素是主要的核心元素和扩展元素。如图 5 所示，主要核心的直径可以是一个变量或常量；偏移量（空间）可能存在或不存在相互间循环；与核心方向可能是顺时针或逆时针旋转。对于扩展的元素，是有很多的功能需要不同的风格。因此，弹簧制品根据这些功能可分为几个具体的产品。自从有很多种不同的元素，延长的特点主要核心是用来作为基础的弹簧，并把产品分为四个分类详细的产品类别。然后，弹簧进一步在每个类别上分为几个分组。在同一分组内，有一些产品扩展多种风格元素的类型。之后，这个参数分类必须生成产品图纸来确认每一类型的产品。 除了图形产品数据管理，产品描述数据应用产品信息的几何来表示，例如在制造中的使用材料，供应商的信息，制造工艺，以及其他一些功能规格。考虑到产品模型，将数据从数据文件和存储工程数据中找出合适的数据库结构的访问类型以确定实施该系统。因为关系数据库在行业中已被广泛接受，包括产品说明和产品的几何特征参数值都储存在关系数据库系统中。对于基于特征的数据，表格格式创建界定特征及其有关参数，以在几何规范中得到应用。两种类型的数据表被正确连接到对方和基层 CAD 数据文件中。 本文 FoxPro 的数据库管理系统是用于构造存储数据的数据库工程。根据弹簧设计的产品模型，数据库结构的定义，如图 6 所示。在数据库中的第一个字段是存储每个弹簧产品的标识（ ID） 。那么以下几个领域被定义为存储功能的参数值。字段的数量取决于产品的形状复杂性。对于在产品类型弹簧的字段数是固定的。此外，我们提供字段来存储数据的描述，如使用（材料）的材料，该供应商的信息（供应商） ，制造方法 /过程（ Mfg_pro） ，和一些功能规格（如压力） 。对于通信组件，基于特征的数据可以使用适当的标准与产品绘图利用 CAD 工具来构建模块。此外，产品图纸模块按指定的数据可以生成工程图。 图 4 一个弹簧产品的样本 图 5 弹簧产品的分类 图 6 弹簧设计数据库结构 4.计算机辅助设计和产品数据库通信 CAD 集成电子文件管理系统结合了 CAD 工具和管理制度。 CAD 工具和数据库之间可以通过建立通讯元件来联系。在通信组件的 CAD 集成 EDMS 是一个负责（ 1）接受用于数据处理系统的用户要求， （ 2）传输数据的来回数据库和 CAD 工具，以及（ 3）返回结果 CAD 操作数据库。 本文 AutoCAD 是电子文件管理系统的 CAD 工具。正如上一节所述，描述数据主要组成部分的产品设计。通过使用 AutoCAD 软件的早期版本中的非几何数据，这是一种不容易的处理。最近，作为直接访问外部数据库编程库的 ASE 得到了支持。因此，我们可以使用图书馆建立 AutoCAD 和外部数据库的传播部分。 由于关系数据库管理系统是选择建立电子文件管理系统的数据库，因此它接受了数据库操作的 SQL 语句。通过对 ASE 的使用，通信组件的 CAD 集成电子文件管理系统可以建立并获得以下好处： 支持的接口一般不开发数据库管理系统连接额外的驱动程序来处理特定的数据库管理系统； 支持的 SQL 数据库管理系统的解释无需编写特定的代码； 在设计和起草工作中使用非图形数据。 通讯部分包括两个层次。如图 7 所示，第一个层次是一个数据库驱动程序，它支持 MMS 和我们通讯应用之间的联系。第二个层次是独立驱动通信中的应用，它处理与应用程序和数据库驱动程序之间的通信。该驱动程序语法检查和执行中的所有访问或修改数据库 SQL 语句的执行。沟通的应用程序接受或发送数据到数据库中。如有必要（特别是当数据通过网络传输） ，可以对 CAD 工具进行临时存储，这是创建有效而不会造成太大的网络流量数据的传输。 图 7 来文组件架构 5.用户系统接口 在 CAD 集成电子文件管理系统开发出来之时，储存在数据库管理系统中的数据协助 CAD 用户来实现他们的（如设计或起草）日常工作。如果系统为人类提供与计算机交互界面的按钮、菜单或输入对话框，则用户可以有效地应用 CAD 和DBMS 的功能，充分发挥生产力。 现在有 5 种人机交互的主要方法： 菜单选择 用户从一个可选择的项目清单中选择一个最合适的项目，然后在系统中采用内置例程，以实现返回的选择和得到选择的结果。这种方法通常是经验不足的用户用来开展活动的最简单的方式，因为不需记忆命令系统。 命令语言 当用户了解相关的语法以及复杂的程序时，可以迅速启动。无论用户的命令语言水平是低还是高，得到的错误率都可能会很高，因此，对用户培训是必要的。 表格 数据输入其中须填写空白。之后，用户输入数据的空白数据字段，系统接受模板中的空间数据，并将其存储。这种方法尤其适用于处理数据库管理系统项目。通过对表格的使用，用户可以了解哪些数据是输入、编辑或删除特定命令下无需记忆的数据库管理系统。 自然语言 允许用户输入系统能够理解的普通会话对话框。这是不容易实现的，因为它牵涉到复杂的自然语言的使用方法。 直接操纵 用户可以使用图形表示，看上去就像是在现实世界中也可使用似的。例如，图形图标的使用是一种直接操作的形式。 根据弹簧产品的分类，该系统采用了菜单选择的方式构建了一个对话框接口序列。受按钮数量的约束，用户可以快速选择合适的产品类型。此外，数据库管理系统中有每一个产品类型的访问接口。 DBMS 的访问接口是一种表格式面板格式。如图 8 所示，数据可以输入几个输入框。用户只需在相应的输入框中输入数据，而不必学习数据库的结构和地点。在此界面，通过对功能键的使用，电子文件管理系统将响应用户的请求，如查看数据、删除、插入和改变。该产品标识显示在左侧的列表框中，它也是构建基于菜单选择的方式。当用户挑选一个 ID 时，一个选定的对象会在草图绘制框架中被演示，而具体的工程数据（几何表示和产品描述）是从数据库中检索，也可在输入框中显示（如图 8 所示） 。这些数据可以在输入框重新设计时直接修改。相应的数据库管理系统的更新在未经弹簧设计师额外的努力下被同时执行。当用户确定设计规范（点击 “确定 ”按钮）时，将产生相应的工程展示图。 图 8 数据库管理系统的访问接口的 CAD 集成电子文件管理系统 6.示例 本节提供了一个例证，以展示 CAD 集成电子文件管理系统的运作。弹簧产品分为几个以形态为主要特征的群体小组。此外，还把每个群体小组分成几个产品类型组。对于每一个产品的类型，有一个预定义上的以产生价值为基础的特征参数的工程图纸标准图纸模块。工程师们可以从一系列对话界面中选择合适的产品类型，如图 9-11 所示。经过工程师的证实，产品选型后，系统会将显示的 DBMS访问接口对应到选定的产品类型中去。例如，在选择后，在第一个对话框界面中点击“弹簧 C”类 C_CC_001 型，在第二个对话框的界面中点击“ CC 分组” ，最后在第三对话界面中点击“ C_CC_001”（如图 9-11） 。数据库管理系统产品类别的C_CC_001 访问界面显示为图 12。 图 9 第一种分类对话界面 图 10 分在 C 组型的类别 图 11 在 C 组型类别的消委会的产品种类 在图 12 中，有特定弹簧类型的几个弹簧项目。无论他们是否用不同的描述性数据来描述相同的形状，或他们是否用不同的参数值来显示相同的功能结构，工程图纸都可以由同一绘图模块来产生。在 DBMS 的访问接口中（如图 12） ，设计者可以在左侧的列表框中选择弹簧项目。然后，相应的数据将直接从数据库中检索，并且显示在面板的输入框中。该功能参数会显示在右侧的面板上，如图 12 所示。在这个 C_CC_001 类型的例子中，一个特定的总代表弹簧有 8 个参数（ AH）的分配。这些参数包括电缆外径 /核心（ A） ，最终直径回路（ B） ，中心环（ C） ，在该中心环之间循环的中心（ D 和 E）和直径的距离角度规格（ F， G 和 H） ，都在图 12的中间面板中显示，以方便用户了解。此外，描述数据显示在下面的面板中。在接口的窗口底部，有几个命令按钮支持数据库操作，如插入、删除、修改、查询和打印。例如，如果一个设计师要删除产品的数据记录，他可以打开记录 ID（如C6 状态） ，然后单击“删除”按钮。该系统将显示一个确认对话框，要求用户确认操作（是或否） 。在用户回答“是”后，在对话框面板中选定的产品数据记录将消失（如图 13 所示， C6 被删