CAD系统中公差信息建模与表示技术综述DOC7.docx
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1、CAD系统中公差信息建模与表示技术综述D0C7摘要公差信息建模与表示是指对某一造型系统进行准确无误的公差表述,并对其语义作出正确合理的解释。由于其对 CAD、CAPP、CAM的集成有着十分重要的作用,因此一直是CAD/CAM研究领域的热点,研究成果十分丰硕。另一方面,由 于公差信息的建模与表示有着相当的难度,该领域至今仍然有着许多问题有待解决。本文对当前CAD系统中公差信息建 模与表示技术的研究历史与现状进行了较为全面的综述,分析比较了目前各类模型的优点与不足,最后对公差信息建模 与表示中亟待研究解决的问题及可能计策进行了讨论。关键词公差数学模型表示模型CAD/CAM 中图文分类号:TP39.
2、72SURVEY OF MODELING AND REPRESENTATION OFTOLERANCE INFORMATION IN CAD SYSTEMLIU Yusheng YANG Jiangxin Wu Zhaotong Gao Shuming(State Key Lab. of CAD&CG, Zhejiang University, Hangzhou, 310027)(Production Engineering Institution of Zhejiang University, Hangzhou, 310027)Abstract Seamless and effective
3、integration of CAD and CAM is increasingly demanded by manufacturing industries. To realize this, tolerance information is imperative, which CAPP will use for process planning, whereas CAD should use to ensure the functional requirement. Tolerance modeling and representation is exactly to represent
4、tolerance information in CAD systems and explain its semantics for CAPP and other requirement. Therefore it has become an important research area for the past decade. Much effort has been conducted and many kinds of approaches have been proposed. On the other kind, due to the difficulty of this prob
5、lem, there are still many problems with the current methods, which should be solved to make tolerance modeling and representation more powerful and practical. In this paper, a survey of tolerance modeling and representation is presented. And the representative methods are reviewed and their distingu
6、ishing characteristics are identified. Moreover, the existing problems and possible solution strategies are discussed.Keywords Tolerance Mathematical model Representation model, CAD/CAM1.引言实现CAD/CAM的有效集成对企业制造出高精度的产品、提高市场竞争力是十分关键的,而事实 上现的基础是能够从CAD系统中提取出必需的信息,实现计算机辅助工艺规划(CAPP, Computer Aided Process P
7、lanning),从而形成CAD/CAPP/CAM的集成。现有CAD系统的核心是一个实体造型器,它 只提供了对实际物体精确的数学表示J叫 不能表示对CAPP有用的全部信息,如技术要求、公差信息 等。公差信息关于CAPP的作用是显而易见的,它直接影响工艺规划路线的选择与生成,从而影响 CAD/CAM的集成。国际生产工程学会CIRP原主席R.Weill曾撰文指出:CAD/CAM信息集成要紧是 公差信息的集成,如不加以解决,CAD/CAM集成就难以实现。公差信息的建模与表示是指在计算机中对某一实体模型或者特征模型进行准确无误的公差表述, 并对其语义作出正确合理的解释。通过建模与表示,公差信息能够在产
8、品的整个生命周期被使用,从而 相应的操作也能顺利进行,这就为CAD/CAM的集成提供了更好的基础。目前国内外关于公差信息的建模与表示进行了大量的研究区-37,是当前国际学术界研究的热点一, 受到了愈来愈广泛的重视。本文试图对其研究内容与研究现状作较为全面的阐述,并对其以后的进展作 -1km力;*国家自然基金资助项目(59705022, 69973045)+公差信息的建模与表示首先要有一个数学模型,其次是表示模型尺,数学模型是指对公差信息语 义的数学描述与解释,它应该包含两个问题:公差域边界的描述与满足公差要求的变动要素的描述,即 按工程语义来解释公差信息;表示模型是指公差信息在计算机中的表述,
9、以一种数据结构的形式存在。 通常来讲,正确合理的公差信息建模首先需要一个数学模型,并针对该数学模型建立相应的计算机表达 方式即表示模型,这样能够在表示模型中完整地表示数学模型所需的各类信息。但数学模型与表示模型 之间并不存在严格的一一对应关系,而是交叉对应关系,理论上针对一个数学模型能够设计出多种表示模型,反之,一种表示模型也能够为多种数学模型服务,仅仅将公差当作文本符号处理的简单表示模型 甚至能够没有对应的数学模型,如今对其所表示的公差信息未作出任何语义的解释,公差仅为一种符号。2.1数学模型研究内容与现状从七十年代末开始研究计算机辅助公差设计技术以来,对公差信息建模与表示的数学模型从不一致
10、 的侧面进行了大量的研究,出现了下列几种数学模型。1)漂移模型(Offsetting Model)Requichan-u针对几何造型的需求,以变动簇为基础,于1983年提出了一种全新的公差数学模型, 这个模型用点集形式来表述,实体S是欧氏空间的一个正则子集,用点集定义了其上特征E。在 Requicha看来,公差目的就在于定义一系列物体构成的类,它们满足:(1)在装配过程中可互换;(2) 功能上等价。并把这个类称之变动类(variational class) o由此公差就指一个具有计算功能的实体,是 对一个变动类的表示,公差的数学表达是:T= (S, F/, AZ/)式中:S为所需添加公差的实体
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