第四章建模技術(shù)及產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型2

4.1幾何建模的基本概念4.2幾何建模技術(shù)

4.3特征建模技術(shù)

4.4集成產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)交換接口

第四章CAD/CAM建模技術(shù)及產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型特征建模的概念特征的定義形狀特征的分類特征的表示及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特征建模技術(shù)的實(shí)現(xiàn)和發(fā)展4-3特征建模技術(shù)4-3特征建模特征建模的概念由于幾何建模無明顯的功能、工藝、工程信息含義，使得后續(xù)計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)（CAPP、CAM、CAE等）難以從中提取、識(shí)別所需工藝、工程等信息。為此，80年代后期出現(xiàn)了特征建模技術(shù)。4-3特征建模

特征是一種綜合概念，它作為“產(chǎn)品開發(fā)過程中各種信息的載體”，除了包含零件的幾何拓?fù)湫畔⑼?，還包含了設(shè)計(jì)、制造等過程所需的一些非幾何信息（材料、尺寸、形狀公差、熱處理、表面粗糙度、刀具信息等）。

特征是在更高層次上對(duì)幾何形體上的凹腔、孔、槽等的集成描述。

特征是從工程對(duì)象中高度概括和抽象后得到的具有豐富工程語義的功能要素。

特征指的是反映產(chǎn)品零件特點(diǎn)的、可按一定原則加以分類的產(chǎn)品描述信息。1.特征的定義1.特征的定義因應(yīng)用的環(huán)境不同和支持特征模型的幾何與拓?fù)湫畔⒈磉_(dá)的差異，對(duì)于特征的理解也不盡一致。從設(shè)計(jì)自動(dòng)化入手，將特征與產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)表示和功能要求相聯(lián)，特征定義為:“具有一定幾何形狀的實(shí)體，與CIMS一個(gè)或多個(gè)功能相關(guān),可以作為基本單元進(jìn)行設(shè)計(jì)和處理”。從制造領(lǐng)域入手，將特征與工藝過程設(shè)計(jì)、NC自動(dòng)編程、自動(dòng)檢測(cè)相連，特征定義為:“對(duì)應(yīng)一定基本加工操作的幾何形狀”。4-3特征建模1.特征的定義根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)過程階段的不同，而將特征區(qū)分為設(shè)計(jì)特征、制造特征、檢驗(yàn)特征、裝配特征等；根據(jù)描述信息內(nèi)容的不同，而將特征區(qū)分為形狀特征、精度特征、材料特征、技術(shù)特征等。4-3特征建模1.特征的定義4-3特征建模1.特征的定義國(guó)內(nèi)有些院所從20世紀(jì)80年代末也開始了特征建模技術(shù)的研究。有些單位從設(shè)計(jì)、制造一體化觀點(diǎn)研究,將形狀特征定義為:“具有一定拓?fù)潢P(guān)系的一組幾何元素構(gòu)成的形狀實(shí)體,它對(duì)應(yīng)零件的一個(gè)或多個(gè)功能,并能被一定的加工方式所形成”。4-3特征建模1.特征的定義在形狀特征研究的基礎(chǔ)上,為進(jìn)一步拓寬特征的含義,又將特征定義為:“一組具有確定約束關(guān)系的幾何實(shí)體,它同時(shí)包含某種特定的語義信息”。將特征表達(dá)為如下形式:產(chǎn)品特征=形狀特征+工程語義信息4-3特征建模1.特征的定義對(duì)特征共同點(diǎn)：①特征與零件的幾何描述相關(guān)；②特征具有一定的工程意義；③在不同的工程活動(dòng)中，特征的形式和內(nèi)涵不同；④特征可以識(shí)別和轉(zhuǎn)換；⑤在各種工程應(yīng)用中，各自的特征應(yīng)滿足本項(xiàng)應(yīng)用的全部要求。4-3特征建模1.特征的的定義4-3特特征建模模1.特征的的定義4-3特特征建模模4-3特征建模特征功能特征形狀特征加工特征精度特征裝配特征4-3特征建模特征建模通過特征及及其組合來來定義、描描述零件模模型的過程程。特征建模附加了工程程信息的實(shí)實(shí)體模型，，基于特征征的造型把把特征作為為零件定義義的基本單單元,將將零件描述述為特征的的集合。4-3特征建模特征建模4-3特征建模特征的定義義與分類目前特征定定義的基本本方法有三三種：⑴交互式特征征定義（人工）⑵特征識(shí)別（自動(dòng)）⑶基于特征的的設(shè)計(jì)方法法（特征建模模）4-3特征建模交互式特征征定義(InteractiveFeatureDefinition)首先建立產(chǎn)產(chǎn)品的幾何何模型，然后由設(shè)計(jì)者通過過交互方式式，以拾取取、定義、、添加的方方法，將各各類特征作作為屬性““寫進(jìn)”特特征模型中中。這種方法比比較簡(jiǎn)單，，不需要復(fù)復(fù)雜的算法法，但自動(dòng)動(dòng)化程度低低，人為錯(cuò)錯(cuò)誤率高，，且?guī)缀涡畔⑾⑴c非幾何何信息是分分離的，產(chǎn)品數(shù)據(jù)據(jù)不能共享享。4-3特征建模特征識(shí)別(FeatureRecognition)又稱比較法定義義特征，在系統(tǒng)中，，建立特征征數(shù)據(jù)庫，，通過啟動(dòng)動(dòng)專用程序序自動(dòng)地將將模型中的的幾何特征征與特征庫庫中的“樣樣品”逐一一進(jìn)行比較較，直到找找出相同者者，然后提提取特征數(shù)數(shù)據(jù)，產(chǎn)生生特征模型型。以上兩種方方法，都是是基于原有有的模型，，用添加或或比較的方方法，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)特征的定定義和建模模。4-3特征建?；谔卣鞯牡脑O(shè)計(jì)方法法(DesignbyFeatures)基于特征的的設(shè)計(jì)方法法：是直接將特特征融于設(shè)設(shè)計(jì)之中，，在設(shè)計(jì)階階段調(diào)入特特征庫中的的特征,將將之作為基基本建模單單位進(jìn)行建建模。比如，將加加工信息附附加在尺寸寸參數(shù)中等等。這種方法適適用范圍廣廣,易于實(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共共享,因此此得到廣泛泛應(yīng)用。4-3特征建模特征的分類類:特征的抽象象分類⑴管理特特征⑵技術(shù)特特征⑶材料熱熱處理特征征⑷精度特特征⑸形狀特特征（6）裝配配特征形狀特征分分類⑴主特征征（簡(jiǎn)單主特特征、宏特特征）⑵輔特征征⑶組合特特征⑷復(fù)制特特征4-3特征建模形狀特征的的類型形狀特征是是描述產(chǎn)品品或零件的的最基本特特征。根據(jù)制造方方法不同，，可以分為為鑄、鍛、焊焊、機(jī)加工工、注塑成成型等；按零件類型型不同，可可以分為軸盤類、板塊類、箱體類、、自由曲面面類等。按特征的復(fù)復(fù)雜程度，可分分為簡(jiǎn)單特征和和復(fù)合特征征。簡(jiǎn)單特征為獨(dú)立的形形狀結(jié)構(gòu)；；復(fù)合特征為簡(jiǎn)單特征征的組合（（周向均布孔孔、同心孔孔等）。板塊類零件件形狀特征征分類4-3特特征建模模4-3特征建模形狀特征的的類型按照在設(shè)計(jì)計(jì)中的作用用，形狀特征可可以分為基特征、、正特征、、和負(fù)特征征、主特征征和輔助特特征?；卣饔糜诒硎久鞯某跏际夹螤?。正特征用于對(duì)毛坯坯添加材料料的形狀，，如凸臺(tái)、、板筋、凸凸墊等。。負(fù)特征用于對(duì)毛坯坯去除材料料的形狀，，如孔、槽槽、螺紋、、腔體等。。4-3特征建模形狀特征的的類型主特征用于構(gòu)造零零件的主體體形狀(如如圓柱體、、圓錐體等等)；輔助特征用于對(duì)主特特征的局部部修飾(如如倒角、鍵鍵槽、退刀刀槽、中心心孔等)。。分類標(biāo)準(zhǔn)：：每一類特征征都是零件件設(shè)計(jì)的基基本功能單單元，同時(shí)時(shí)其加工方方法和制造造手段基本本上一致。。形狀特征體特征征過渡特征分布特征形狀特征：是指具有有一定工程程語義的幾幾何形體，，包括幾何信信息和拓?fù)鋼湫畔?。STEP標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)中的分分類：4-3特特征建模模體特征：用于構(gòu)造造零件的主主體形狀的的特征。凸臺(tái)、圓柱柱體、矩形形體等。過渡特征：表達(dá)一個(gè)個(gè)形狀的各各表面的分分離或結(jié)合合性質(zhì)的特特征。倒角、圓角角、鍵槽、、中心孔、、退刀槽、、螺紋等。。分布特征：是一組按按一定規(guī)律律在空間的的不同位置置上復(fù)制而而成的形狀特特征。周向均布孔孔、齒輪的的輪廓等。。4-3特特征建模模形狀特征-STEP標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)中的分分類Pro/E軟件中的的形狀特征征分類：形狀特征混成特征孔特征倒角特征拉伸特征旋轉(zhuǎn)特征掃描特征圓角特征抽殼特征基準(zhǔn)工作面基準(zhǔn)工作軸陣列特征切割特征肋特征基準(zhǔn)點(diǎn)4-3特征建模精度特征用于描述零零件上公稱稱的幾何形形狀允許的的變化量。。4-3特征建模精度特征尺寸公差形位公差位置公差表面粗糙度用于描述和和零件材料料的類型、、熱處理等等特殊要求求、表面處處理有關(guān)的的信息。材料特征材料型號(hào)性能熱處理表面處理硬度檢驗(yàn)方式材料特征4-3特征建模用于描述零零件的性能能、功能、、技術(shù)要求求等相關(guān)信信息。技術(shù)特征4-3特征建模用于描述零零件在裝配配過程中要要使用的信信息和裝配配時(shí)的技術(shù)術(shù)要求。裝配特征：：裝配特征配合關(guān)系裝配順序方式裝配要求用于描述零零件的管理理信息。管理特征零件名圖號(hào)批量設(shè)計(jì)者日期未注粗糙度管理理特特征征4-3特征征建建模模與生生產(chǎn)產(chǎn)加加工工工工藝藝有有關(guān)關(guān)的的特特征征。。工藝特征精度特征材料特征技術(shù)特征裝配特征工藝藝特特征征4-3特征征建建模模4-3特征征建建模模特征征的的表表達(dá)達(dá)方方式式及及數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)集成模式分離模式幾何信息非幾何信息集成成模模式式是將將特特征征模模型型和和實(shí)實(shí)體體模模型型集集成成在在同同一一內(nèi)內(nèi)部部數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)里里。。分離離模模式式是把把特特征征信信息息放放在在附附加加的的外外部部結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)中中。?，F(xiàn)在在CAD/CAM系系統(tǒng)統(tǒng)大大多多用用集集成成模模式式。。在特特征征定定義義和和表表示示中中，，有有關(guān)關(guān)特征征體體素素和面的信信息息都都十十分分重重要要。。特征征體體素素是特特征征造造型型中中進(jìn)進(jìn)行行布布爾爾運(yùn)運(yùn)算算的的單單元元，，特征征組組成成面面及及拓拓?fù)鋼湫判畔⑾⑹墙ń⒘⑻靥卣髡髦g間關(guān)關(guān)系系及及工工程程屬屬性性的的基基礎(chǔ)礎(chǔ)。。在特特征征表表示示中中，，應(yīng)應(yīng)同同時(shí)時(shí)表表示示特特征征體體素素和和特特征征面面的的信信息息，，一一般般特特征征的的表表示示包包括括特征征體體素素層層、特征征面面關(guān)關(guān)系系層層及特征征幾幾何何元元素素定定義義層層。特征征的的表表示示4-3特特征征建建模模特征征表表示示的的三三層層結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)4-3特特征征建建模模特征征體體素素層層：描描述述零零件件的的總總體體特特征征，，包包括括總總體體尺尺寸寸、、基基準(zhǔn)準(zhǔn)(坐坐標(biāo)標(biāo))系系統(tǒng)統(tǒng)、、圖圖號(hào)號(hào)、、公公差差、、材材料料、、技技術(shù)術(shù)特特征征、、產(chǎn)產(chǎn)品品名名稱稱等等一一般般性性產(chǎn)產(chǎn)品品信信息息。。特征征面面關(guān)關(guān)系系層層：描描述述零零件件各各組組成成面面的的特特征征以以及及組組成成面面之之間間的的形形面面關(guān)關(guān)聯(lián)聯(lián)。。面面類類型型包包含含平平面面、、圓圓弧弧面面、、圓圓錐錐曲曲面面、、自自由由曲曲面面和和復(fù)復(fù)合合面面。。各形形面面之之間間的的關(guān)關(guān)聯(lián)聯(lián)有有：：①平平面面是是否否為為其其他他面面的的基基準(zhǔn)準(zhǔn)；；②平平面面之之間間的的尺尺寸寸公公差差；；③平平面面的的形形狀狀公公差差、、平平面面度度、、垂垂直直度度等等④平平面面的的位位置置公公差差及及其其基基準(zhǔn)準(zhǔn)。。4-3特特征征建建模模特征征表表示示的的三三層層結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)特征征幾幾何何元元素素定定義義層層：是加加工工特特征征單單元元，，包包括括孔孔及及孔孔系系、、槽槽、、凸凸臺(tái)臺(tái)和和連連接接面面等等。?？卓煽煞址譃闉橥ㄍ卓?、、盲盲孔孔、、臺(tái)臺(tái)階階孔孔等等，，描描述述的的信信息息有有孔孔的的類類型型、、尺尺寸寸、、公公差差和和表表面面粗粗糙糙度度等等。。4-3特特征征建模模特征表表示的的三層層結(jié)構(gòu)構(gòu)4-3特征建建模特征面面數(shù)據(jù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)特征面面的模模式定定義中中，包包括特特征面面的組組成、、面的的鄰接接關(guān)系系、面面的作作用和和屬性性等。。特征之之間通通過面面構(gòu)成成空間間鄰接接關(guān)系系，同同時(shí)特特征面面也是是加工工及檢檢測(cè)中中刀具具和量量具的的接近近表面面。如圖所所示零件，，由4個(gè)形形狀特特征組組成（（毛坯A、槽槽B、、槽C、通通孔D）。各各特征之之間的的關(guān)系系是通過過約束束面和和基準(zhǔn)準(zhǔn)面建建立的的。其其數(shù)據(jù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)為雙雙向鏈鏈表形形式。。4-3特征建建模特征聯(lián)聯(lián)系特征之之間通通過約約束面面和基基準(zhǔn)面面指針針建立立了特特征之之間的的關(guān)聯(lián)聯(lián)：⑴繼承聯(lián)聯(lián)系——特特征的的層次次、級(jí)級(jí)別。。⑵鄰接聯(lián)聯(lián)系——相相鄰特特征或或共享享特征征在空空間位位置之間間的相相互關(guān)關(guān)系。。⑶從屬聯(lián)聯(lián)系——特特征的的附屬屬、依依賴關(guān)關(guān)系。。⑷引用聯(lián)聯(lián)系——形形狀特特征與與其它它特征征之間間的關(guān)關(guān)聯(lián)引用關(guān)關(guān)系（如：：材料料、精精度等等）。4-3特征建建模特征建建模技技術(shù)的的實(shí)現(xiàn)現(xiàn)利用特特征的的概念念進(jìn)行行設(shè)計(jì)計(jì)的方方法經(jīng)經(jīng)歷了了特征識(shí)識(shí)別及基于特特征的的設(shè)計(jì)計(jì)兩個(gè)階階段。。特征識(shí)識(shí)別：：根據(jù)已已有幾幾何模模型，，通過過人工工交互互或自自動(dòng)識(shí)識(shí)別算算法進(jìn)進(jìn)行特特征的的搜索索、匹匹配。。基于特特征的的設(shè)計(jì)計(jì)：基于特特征設(shè)設(shè)計(jì)的的思想想，直直接采采用特特征建建立產(chǎn)產(chǎn)品模模型（（即特特征建建模））。先先調(diào)用用造型型系統(tǒng)統(tǒng)中的的特征征，再再通過過增加加、刪刪除、、修改改等操操作，，建立立零件件特征征模型型；4-3特征建建模特征建建模技技術(shù)的的實(shí)現(xiàn)現(xiàn)基于特特征的的設(shè)計(jì)計(jì),從從設(shè)計(jì)計(jì)的角角度,它擴(kuò)擴(kuò)大了了建模模體素素的集集合,給用用戶帶帶來很很大方方便性性,同同時(shí)也也為產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)實(shí)現(xiàn)高高效率率、標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化化、系系列化化提供供了條條件。。從加工工角度度看,由于于特征征對(duì)應(yīng)應(yīng)著一一定的的加工工方法法,所所以工工藝規(guī)規(guī)程制制定也也比較較容易易進(jìn)行行,簡(jiǎn)簡(jiǎn)化了了CAPP決策策邏輯輯,尤尤其是是面向向?qū)ο笙蠹夹g(shù)術(shù)的應(yīng)應(yīng)用,將特特征與與加工工方法法封裝裝實(shí)現(xiàn)現(xiàn)了程程序的的結(jié)構(gòu)構(gòu)化、、模塊塊化、、柔性性化。。由于設(shè)設(shè)計(jì)特特征與與制造造特征征的對(duì)對(duì)應(yīng)關(guān)關(guān)系,在CAD設(shè)計(jì)計(jì)完成成后,CAPP、CAM可直直接將將特征征設(shè)計(jì)計(jì)的結(jié)結(jié)果作作為輸輸入,自動(dòng)動(dòng)生成成工藝藝過程程和NC加加工程程序,實(shí)現(xiàn)現(xiàn)了具具有統(tǒng)統(tǒng)一數(shù)數(shù)據(jù)庫庫、統(tǒng)統(tǒng)一界界面的的集成成CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)統(tǒng)。4-4集成產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)數(shù)據(jù)模模型及及數(shù)據(jù)據(jù)交換換接口口由于大大多數(shù)數(shù)CAD/CAM系系統(tǒng)都都是針針對(duì)不不同用用戶的的不同同應(yīng)用用任務(wù)務(wù)研制制開發(fā)發(fā)的，，因而而它們們的描描述方方法、、定義義的信信息內(nèi)內(nèi)容以以及采采用的的數(shù)據(jù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)都是是各不不相同同的。。CAD/CAM各模模塊之之間數(shù)數(shù)據(jù)資資源共共享,必須須滿足足兩個(gè)個(gè)條件件:一是要要有統(tǒng)統(tǒng)一的的產(chǎn)品品數(shù)據(jù)據(jù)模型型定義義體系系二是要要有統(tǒng)統(tǒng)一的的產(chǎn)品品數(shù)據(jù)據(jù)交換換標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)一.集集成成產(chǎn)品品數(shù)據(jù)據(jù)模型型二.產(chǎn)產(chǎn)品品數(shù)據(jù)據(jù)交換換標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)(一)產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)數(shù)據(jù)交交換接接口的的用途途(二)初初始圖圖形交交換規(guī)規(guī)范IGES(三)產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)數(shù)據(jù)交交換標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)STEP4-4集集成成產(chǎn)品品數(shù)據(jù)據(jù)模型型及數(shù)數(shù)據(jù)交交換接接口一.集集成成產(chǎn)品品數(shù)據(jù)據(jù)模型型4-4集集成成產(chǎn)品品數(shù)據(jù)據(jù)模型型及數(shù)數(shù)據(jù)交交換接接口集成產(chǎn)產(chǎn)品模模型：：與產(chǎn)產(chǎn)品有有關(guān)的的所有有信息息構(gòu)成成的邏邏輯單單元,它不不僅包包括產(chǎn)產(chǎn)品的的生命周周期內(nèi)有關(guān)關(guān)的全部信信息,而且且在結(jié)結(jié)構(gòu)上上還能能清楚楚地表表達(dá)這這些信信息的的關(guān)聯(lián)。數(shù)據(jù)的的描述述和表表達(dá)應(yīng)應(yīng)滿足足如下下幾點(diǎn)點(diǎn)要求求:①數(shù)數(shù)據(jù)表表達(dá)完完整，，無冗冗余，，無二二義性性;②建建立數(shù)數(shù)據(jù)之之間的的關(guān)聯(lián)聯(lián)結(jié)構(gòu)構(gòu)，當(dāng)當(dāng)一部部分?jǐn)?shù)數(shù)據(jù)修修改時(shí)時(shí)，與與之相相關(guān)部部分?jǐn)?shù)數(shù)據(jù)也也能相相應(yīng)變變動(dòng);③數(shù)數(shù)據(jù)結(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，，便于于查詢?cè)?、修修改和和擴(kuò)充充。一.集集成成產(chǎn)品品數(shù)據(jù)據(jù)模型型4-4集集成成產(chǎn)品品數(shù)據(jù)據(jù)模型型及數(shù)數(shù)據(jù)交交換接接口基于特特征的的集成成產(chǎn)品品數(shù)據(jù)模模型層層次結(jié)結(jié)構(gòu)基于特特征的的集成成產(chǎn)品品數(shù)據(jù)據(jù)模型型包含含四類類零件件信息息:(1)零零件總總體信信息：：這類類信息息彼此此之間間沒有有直接接聯(lián)系系，主主要是是文字字性描描述零零件總總體特特征,如零零件名名稱、、零件件號(hào)、、設(shè)計(jì)計(jì)者、、零件件材料料、熱熱處理理、最最大尺尺寸、、重量量和生生產(chǎn)綱綱領(lǐng)等等。(2)基基體信信息：：基體體是造造型開開始的的初始始形體體，也也可以以毛坯坯或半半成品品，預(yù)預(yù)先定定義的的參數(shù)數(shù)化實(shí)實(shí)體或或者根根據(jù)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)需需要直直接由由圖形形支撐撐軟件件生成成。對(duì)對(duì)基體體信息息的描描述主主要包包括基基體表表面之之間的的信息息及基基體與與特征征之間間關(guān)系系信息息。一.集集成成產(chǎn)品品數(shù)據(jù)據(jù)模型型4-4集集成成產(chǎn)品品數(shù)據(jù)據(jù)模型型及數(shù)數(shù)據(jù)交交換接接口(3)零零件特特征信信息：：記錄錄特征征的分分類號(hào)號(hào)、所所屬方方位面面號(hào)、、控制制點(diǎn)坐坐標(biāo)和和方向向、尺尺寸、、公差差、熱熱處理理、特特征所所在面面號(hào)、、定位位面及及定位位尺寸寸、切切入面面與切切出面面、特特征組組成面面、粗粗糙度度、形形位公公差等等。(4)零零件幾幾何、、拓?fù)鋼湫畔⑾ⅲ哼@這部分分信息息可直直接由由采用用的實(shí)實(shí)體建建模軟軟件的的文件件讀出出（如如I-DEAS的Pearl數(shù)據(jù)據(jù)庫文文件）），包包括面面、環(huán)環(huán)、邊邊、點(diǎn)點(diǎn)的數(shù)數(shù)據(jù)。。一.集集成成產(chǎn)品品數(shù)據(jù)據(jù)模型型4-4集集成成產(chǎn)品品數(shù)據(jù)據(jù)模型型及數(shù)數(shù)據(jù)交交換接接口4-4集集成成產(chǎn)品品數(shù)據(jù)據(jù)模型型及數(shù)數(shù)據(jù)交交換接接口二.產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)數(shù)據(jù)交交換標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)－－產(chǎn)品品數(shù)據(jù)據(jù)交換換接的的用途途實(shí)現(xiàn)CIM的先先決條條件是是要求求在如如下幾幾個(gè)方方面能能進(jìn)行行數(shù)據(jù)據(jù)交換換：①不不同設(shè)設(shè)計(jì)部部門之之間；；②設(shè)設(shè)計(jì)、、生產(chǎn)產(chǎn)準(zhǔn)備備、制制造部部門之之間；；④不不同時(shí)時(shí)期的的研制制產(chǎn)品品之間間；⑤不不同CAD/CAM系統(tǒng)統(tǒng)之間間；⑥同同一CAD/CAM系統(tǒng)統(tǒng)的不不同版版本之之間。。不同CAD系統(tǒng)統(tǒng)之間間的數(shù)數(shù)據(jù)交交換點(diǎn)對(duì)點(diǎn)點(diǎn)交換換這是一一對(duì)對(duì)應(yīng)的交換換。對(duì)于n個(gè)CAD系統(tǒng)統(tǒng)，每每個(gè)系系統(tǒng)都都應(yīng)有有n-1個(gè)個(gè)接口口處理理程序序。星形交交換這是多對(duì)一一的交換換，以以交換換標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)進(jìn)行行數(shù)據(jù)據(jù)交換換。對(duì)于n個(gè)CAD系統(tǒng)統(tǒng)，每每個(gè)系系統(tǒng)只只需要要兩個(gè)個(gè)接口口處理理程序序。4-4集集成成產(chǎn)品品數(shù)據(jù)據(jù)模型型及數(shù)數(shù)據(jù)交交換接接口二.產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)數(shù)據(jù)交交換標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)－－產(chǎn)品品數(shù)據(jù)據(jù)交換換接的的用途途CAD系統(tǒng)統(tǒng)模型型間數(shù)數(shù)據(jù)交換原原理每一個(gè)個(gè)CAD系系統(tǒng)都都需要要設(shè)置置一個(gè)個(gè)前置置處理理器和和一個(gè)個(gè)后置置處理理器。。前置處處理器器負(fù)責(zé)責(zé)將計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)內(nèi)部部模型型（系系統(tǒng)A）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成成接口口的模模型；；后置處處理器器負(fù)責(zé)責(zé)將交交換接接口的的模型型轉(zhuǎn)換換成另另一系系統(tǒng)（（系統(tǒng)統(tǒng)B））的模模型。。4-4集集成成產(chǎn)品品數(shù)據(jù)據(jù)模型型及數(shù)數(shù)據(jù)交交換接接口二.產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)數(shù)據(jù)交交換標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)－－產(chǎn)品品數(shù)據(jù)據(jù)交換換接的的用途途數(shù)據(jù)交交換標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)為了能能在不不同的的CAD/CAM系系統(tǒng)之之間進(jìn)進(jìn)行數(shù)數(shù)據(jù)交交換，，目前前世界界上已已經(jīng)研研制出出多個(gè)個(gè)通用用的數(shù)數(shù)據(jù)交交換接接口標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，，其中中典型型的有有：1.圖圖形形交換換標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)———IGES2.產(chǎn)產(chǎn)品品數(shù)據(jù)據(jù)交換換標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)———STEP3.其其它它轉(zhuǎn)換換標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)———DXF、STEL等4-4集集成成產(chǎn)品品數(shù)據(jù)據(jù)模型型及數(shù)數(shù)據(jù)交交換接接口二.產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)數(shù)據(jù)交交換標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)－－初始始圖形形交換換規(guī)范范(IGES)4-4集集成成產(chǎn)品品數(shù)據(jù)據(jù)模型型及數(shù)數(shù)據(jù)交交換接接口圖形交交換標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)IGES的總體體結(jié)構(gòu)構(gòu)IGES（InitialGraphicsExchangeSpecification）是一個(gè)初初始圖形形交換標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，于于1981年由由美國(guó)發(fā)發(fā)布。目前，幾幾乎所有有商業(yè)化化CAD/CAM系統(tǒng)統(tǒng)都配有有IGES接口口。在利用IGES標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)進(jìn)行數(shù)據(jù)據(jù)交換時(shí)時(shí)，需要要首先產(chǎn)產(chǎn)生一個(gè)個(gè)IGES數(shù)據(jù)據(jù)文件（（中間文文件，與與被交換換的系統(tǒng)統(tǒng)無關(guān)）），該文文件規(guī)定定：1）數(shù)據(jù)進(jìn)行行順序存存儲(chǔ)；2）每行記錄錄長(zhǎng)度為為80個(gè)個(gè)字符；；3）采用ASCII標(biāo)準(zhǔn)代代碼。IGES數(shù)據(jù)文文件在邏邏輯上分分為五個(gè)個(gè)區(qū)段：：起始段：：IGES文件的的說明部部分，文文件格式式和行數(shù)數(shù)不限，，第73列列字符為為“S”。全局段：：提供和整整個(gè)模型型相關(guān)的的信息（（文件名、、生成日日期、前前/后置置處理器器中描述述所需要要的信息息），第73列列字符為為“G”。元素索引引段：記錄文件件中采用用的元素素目錄，，每一種種元素對(duì)對(duì)應(yīng)一個(gè)個(gè)索引，，每一個(gè)個(gè)索引記記錄有關(guān)關(guān)元素類類型、參參數(shù)指針針、版本本、線型型、圖層層、視圖圖等，第73列列字符為為“D”。4-4集集成成產(chǎn)品數(shù)數(shù)據(jù)模型型及數(shù)據(jù)據(jù)交換接接口二.產(chǎn)品品數(shù)據(jù)交交換標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)－初始始圖形交交換規(guī)范范(IGES)參數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)段：記錄每個(gè)個(gè)元素的的幾何數(shù)數(shù)據(jù)，第73列列字符為為“P”。結(jié)束段：：表示文件件的結(jié)束束，并兼兼有記錄錄起始段段、全局局段、元元素索引引段、參參數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)段段碼碼及總行行數(shù)的任任務(wù)，第73列列字符為為“T”。4-4集集成成產(chǎn)品數(shù)數(shù)據(jù)模型型及數(shù)據(jù)據(jù)交換接接口二.產(chǎn)品品數(shù)據(jù)交交換標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)－初始始圖形交交換規(guī)范范(IGES)IGES元素在IGES文件中最最基本的的信息單單位是元元素（Entity），這些些元素分分為三類類：1）為描述產(chǎn)產(chǎn)品形狀狀所需的的幾何元素素（點(diǎn)、線、、面）；2）為描述尺尺寸標(biāo)注注及工藝藝信息所所需的標(biāo)注圖形形元素；3）為描述邏邏輯關(guān)系系所需的的屬性和結(jié)結(jié)構(gòu)元素素。4-4集集成成產(chǎn)品數(shù)數(shù)據(jù)模型型及數(shù)據(jù)據(jù)交換接接口二.產(chǎn)品品數(shù)據(jù)交交換標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)－初始始圖形交交換規(guī)范范(IGES)IGES的應(yīng)用成功應(yīng)用用的典型型方面不同CAD系統(tǒng)統(tǒng)之間工工程圖樣樣信息的的交換（（最多）；通過傳遞遞的幾何何數(shù)據(jù)實(shí)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)模擬和和動(dòng)態(tài)試試驗(yàn)；CAD與與NC系系統(tǒng)之間間的聯(lián)接接；CAD與與FEM系統(tǒng)的的聯(lián)接。。4-4集集成成產(chǎn)品數(shù)數(shù)據(jù)模型型及數(shù)據(jù)據(jù)交換接接口二.產(chǎn)品品數(shù)據(jù)交交換標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)－初始始圖形交交換規(guī)范范(IGES)應(yīng)用中存存在的問問題元素范圍圍有限。。IGES定義的的主要是是幾何方方面的信信息，因因而無法法保證一一個(gè)CAD/CAM系系統(tǒng)的所所有數(shù)據(jù)據(jù)與另一一個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)進(jìn)行交交換，有有時(shí)會(huì)發(fā)發(fā)生數(shù)據(jù)據(jù)丟失現(xiàn)現(xiàn)象；占用的存存儲(chǔ)空間間較大。。由于選擇擇了固定定的數(shù)據(jù)據(jù)格式和和存儲(chǔ)長(zhǎng)長(zhǎng)度，IGES的數(shù)據(jù)據(jù)文件是是稀疏的的；時(shí)常發(fā)生生傳遞錯(cuò)錯(cuò)誤。主要是由由于語法法上的二二義性造造成解釋釋上的錯(cuò)錯(cuò)誤。4-4集集成成產(chǎn)品數(shù)數(shù)據(jù)模型型及數(shù)據(jù)據(jù)交換接接口二.產(chǎn)品品數(shù)據(jù)交交換標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)－初始始圖形交交換規(guī)范范(IGES)美國(guó)IGES委委員會(huì)從從1984年開開始新的的產(chǎn)品數(shù)數(shù)據(jù)交換換規(guī)范PDES（ProductDataExchangeSpecification）接口的的研究，，后來國(guó)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)化委員員會(huì)在此此基礎(chǔ)上上確定了了STEP（StandardforExchangeofProductModelData）的的名稱。。STEP為CAD/CAM系統(tǒng)統(tǒng)提供了了一種中中性機(jī)制制，它規(guī)規(guī)定了產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)、制造造以至于于產(chǎn)品全全生命周周期內(nèi)所所需的有有關(guān)產(chǎn)品品形狀、、解析模模型、材材料、裝裝配順序序、檢驗(yàn)驗(yàn)測(cè)試等等方面信信息的定定義和數(shù)數(shù)據(jù)交換換的外部部描述。。4-4集集成成產(chǎn)品數(shù)數(shù)據(jù)模型型及數(shù)據(jù)據(jù)交換接接口二.產(chǎn)品品數(shù)據(jù)交交換標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)－STEPSTEP的組成①描述述方法(descriptionmethods),Part11-19;②通用用集成資資源(integratedresources),Part41-49;③應(yīng)用用集成資資源(integratedresources),Part101-199;④應(yīng)用用協(xié)議(applicationprotocols),Part201-1199;⑤實(shí)現(xiàn)現(xiàn)方法(implementationmethods),Part21-29;⑥一致致性測(cè)試試(conformancetesting),Part31-39;⑦抽象象測(cè)試集集(abstracttestsuites),Part1201-2199。。4-4集集成成產(chǎn)品數(shù)數(shù)據(jù)模型型及數(shù)據(jù)據(jù)交換接接口二.產(chǎn)品品數(shù)據(jù)交交換標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)－STEPSTEP的組成七個(gè)系列列文件：0、10、20、30、40、100、200系列，每每個(gè)系列列完成不不同的內(nèi)內(nèi)容。集成資源源是用通用形式式化語言言EXPRESS描述的集集成產(chǎn)品品模型，，它分為為通用資源源和應(yīng)用資源源。4-4集集成成產(chǎn)品數(shù)數(shù)據(jù)模型型及數(shù)據(jù)據(jù)交換接接口二.產(chǎn)品品數(shù)據(jù)交交換標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)－STEPSTEP體系結(jié)構(gòu)構(gòu)STEP采用全新新的設(shè)計(jì)計(jì)思想，，將七個(gè)個(gè)系列文文件構(gòu)成成三個(gè)層次次結(jié)構(gòu)：應(yīng)用層：：包括應(yīng)用協(xié)議議及對(duì)象抽象象測(cè)試集集，是面向具具體應(yīng)用用的層次次，是用用專門術(shù)術(shù)語描述述的某種種應(yīng)用信信息模型型；邏輯層：：包括通用資源源和應(yīng)用資源源以及由這這些資源源組成的的產(chǎn)品模模型（由EXPRESS語言描述述）；物理層：：包括具體體的數(shù)據(jù)交換換實(shí)現(xiàn)方方法，通過一一定規(guī)則則，將EXPRES