機(jī)械設(shè)計(jì)工程數(shù)據(jù)管理技術(shù)的研究與應(yīng)用

1、<p>　　機(jī)械設(shè)計(jì)工程數(shù)據(jù)管理技術(shù)的研究與應(yīng)用</p><p>　　摘要：文章在分析機(jī)械工程數(shù)據(jù)的定義與分類的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對于機(jī)械工程數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行探討，這對進(jìn)一步深化機(jī)械設(shè)計(jì)工程標(biāo)準(zhǔn)具有一定幫助。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì) 工程數(shù)據(jù) 管理技術(shù) 研究 應(yīng)用 </p><p>　　中圖分類號：F407.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A </p

2、><p><b>　　1 引言 </b></p><p>　　機(jī)械工程數(shù)據(jù)涉及的工程數(shù)據(jù)類型多樣、關(guān)系復(fù)雜、處理困難，是一個(gè)非常復(fù)雜、艱辛的過程，要經(jīng)過多個(gè)階段才能完成。為了能有效地管理這些復(fù)雜的工程數(shù)據(jù)，必須對工程數(shù)據(jù)作深入細(xì)致的分析。 </p><p>　　2在機(jī)械行業(yè)中，工程數(shù)據(jù)是指產(chǎn)品生命周期中所涉及到的與產(chǎn)品有關(guān)的所有數(shù)據(jù)，特別是機(jī)械產(chǎn)品

3、的設(shè)計(jì)與制造過程中使用和產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。產(chǎn)品生命周期是指從產(chǎn)品的市場調(diào)研開始，產(chǎn)生設(shè)計(jì)任務(wù)書，經(jīng)設(shè)計(jì)、制造到使用等多個(gè)階段，直到最后產(chǎn)品報(bào)廢為止的整個(gè)過程。在這個(gè)過程中，涉及到的與產(chǎn)品有關(guān)的數(shù)據(jù)包括各種報(bào)表、材料屬性、標(biāo)準(zhǔn)零部件及其參數(shù)、設(shè)計(jì)的零部件的幾何結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)產(chǎn)品的使用說明等等。 </p><p>　　工程數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)的管理型數(shù)據(jù)有明顯的區(qū)別，有其自身的特點(diǎn)，必須采用不同的方法進(jìn)行管理。由于工程數(shù)據(jù)類型多樣、

4、關(guān)系復(fù)雜，很難一下全部分清它們的特性，結(jié)合本文針對的機(jī)械CAD/CAE 領(lǐng)域，在后續(xù)的敘述中如無特別申明，這里的機(jī)械工程數(shù)據(jù)僅特指產(chǎn)品設(shè)計(jì)與分析過程中的工程數(shù)據(jù)。 </p><p>　　2.1機(jī)械工程數(shù)據(jù)的分類 </p><p>　　機(jī)械工程數(shù)據(jù)的分類機(jī)械工程數(shù)據(jù)不僅類型多樣、形態(tài)復(fù)雜，而且處理過程也十分復(fù)雜，為了對它進(jìn)行有效的存儲和管理，必須建立工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。為了建立工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，不

5、僅要掌握工程數(shù)據(jù)的自然屬性，而且還要透過工程數(shù)據(jù)的自然屬性，抓住工程數(shù)據(jù)的本質(zhì)進(jìn)行全面的分析。按照機(jī)械設(shè)計(jì)與分析工程數(shù)據(jù)的本質(zhì)特征進(jìn)行如下分類： </p><p>　?。?）設(shè)計(jì)分析型數(shù)據(jù) </p><p>　　設(shè)計(jì)分析型數(shù)據(jù)包括產(chǎn)品的幾何模型數(shù)據(jù)、分析模型數(shù)據(jù)和分析結(jié)果數(shù)據(jù)，是在CAD/CAE系統(tǒng)中由工程設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)處理得到的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，它們具有如下特點(diǎn)：動(dòng)態(tài)性，部分?jǐn)?shù)據(jù)隨著設(shè)計(jì)過程的進(jìn)

6、行，它的類型和數(shù)值都會不斷的改變，同時(shí)它的存取方式也可能會改變；修改頻繁性，由于設(shè)計(jì)是一個(gè)反復(fù)試探的過程，隨著設(shè)計(jì)的進(jìn)行，如果設(shè)計(jì)者對先前設(shè)計(jì)的結(jié)果不滿意，就應(yīng)作出修改；語義可不一致性，設(shè)計(jì)過程是多個(gè)設(shè)計(jì)者協(xié)同工作的過程，在設(shè)計(jì)完成之前，允許各個(gè)設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)的對象在語義上可以不一致，但設(shè)計(jì)完成后必須一致起來。 </p><p><b>　?。?）圖形數(shù)據(jù) </b></p><

7、;p>　　圖形數(shù)據(jù)是指以圖形形式表現(xiàn)出來的工程圖表、二維圖、三維圖。其中二維圖是指平面零件圖以及平面裝配圖。三維圖一般是指造型系統(tǒng)為了直觀的表示產(chǎn)品而產(chǎn)生的三維造型圖。所有的圖形數(shù)據(jù)都具有動(dòng)態(tài)性，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)各方面的需要進(jìn)行修改。圖形數(shù)據(jù)具有兩個(gè)方面的屬性：一方面要反映設(shè)計(jì)對象的幾何屬性，另一方面要反映設(shè)計(jì)對象的拓?fù)鋵傩浴Ｒ虼?，圖形數(shù)據(jù)還可以進(jìn)一步分為幾何數(shù)據(jù)和拓?fù)鋽?shù)據(jù)。幾何數(shù)據(jù)是指定義設(shè)計(jì)對象的點(diǎn)、線、面、體幾何尺寸的數(shù)據(jù)。如

8、傳動(dòng)軸的長度和軸徑、齒輪的寬度等；拓?fù)鋽?shù)據(jù)是指描述幾何實(shí)體間相互關(guān)系的數(shù)據(jù)。這里的幾何實(shí)體是指構(gòu)成設(shè)計(jì)對象的基本單元。這部分?jǐn)?shù)據(jù)能夠反映實(shí)體間的相互位置及其裝配關(guān)系。圖形數(shù)據(jù)由復(fù)雜的拓?fù)潢P(guān)系形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，存儲處理非常困難。工程設(shè)計(jì)的中間結(jié)果和最終結(jié)果很大一部分是以圖形的形式表現(xiàn)出來，因此，對這部分?jǐn)?shù)據(jù)的管理是工程數(shù)據(jù)庫的一個(gè)主要內(nèi)容，同時(shí)也是一個(gè)有待解決的技術(shù)難點(diǎn)。 </p><p><b>　?。?

9、）管理型數(shù)據(jù) </b></p><p>　　管理型數(shù)據(jù)主要是指產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中所用到的數(shù)據(jù)資料文檔，它包括各種技術(shù)手冊資料、國家標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計(jì)規(guī)范、產(chǎn)品目錄文檔以及圖紙資料文檔等。這部分?jǐn)?shù)據(jù)一般是指對設(shè)計(jì)過程進(jìn)行管理和控制，對各種設(shè)計(jì)資料進(jìn)行管理的數(shù)據(jù)，它的特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)關(guān)系分明；數(shù)據(jù)相當(dāng)穩(wěn)定，它的類型一般不會改變，而值可以改變；語義一致性，這部分?jǐn)?shù)據(jù)具有靜態(tài)特性，對它的操作主要是查詢和檢索，只有很少一部分值

10、需要修改。這種分類法反映了機(jī)械工程數(shù)據(jù)的本質(zhì)特征，有利于對機(jī)械工程數(shù)據(jù)的認(rèn)識，便于設(shè)計(jì)合適的物理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對機(jī)械工程數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的存儲和檢索，有利于機(jī)械工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的物理設(shè)計(jì)。分析設(shè)計(jì)型數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)進(jìn)一步明確它們各自的具體特征，并將管理型數(shù)據(jù)與其他數(shù)據(jù)相區(qū)別，可以有效地利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理管理型數(shù)據(jù)，簡化工程數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)，為工程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的建立提供了一種方法，為解決機(jī)械工程數(shù)據(jù)管理這個(gè)難題提供了基礎(chǔ)。 </p><

11、;p>　　2.2 機(jī)械工程數(shù)據(jù)的總體特征通過對機(jī)械工程數(shù)據(jù)類型的分析，可以得到工程數(shù)據(jù)具有如下基本特征： </p><p>　?。?）數(shù)據(jù)類型多樣性。按照機(jī)械工程數(shù)據(jù)的本質(zhì)特性區(qū)分為設(shè)計(jì)分析型數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)和管理型數(shù)據(jù)。正是由于機(jī)械工程數(shù)據(jù)類型的多樣性，使機(jī)械工程數(shù)據(jù)的管理非常困難。 </p><p>　?。?）具有動(dòng)態(tài)性。機(jī)械工程數(shù)據(jù)具有動(dòng)態(tài)性，主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：概念模式的動(dòng)態(tài)性

12、―――隨著設(shè)計(jì)的進(jìn)行，設(shè)計(jì)者可能改變設(shè)計(jì)對象的整體結(jié)構(gòu)以及形狀，從而導(dǎo)致設(shè)計(jì)對象概念模式的改變；存儲結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性―――由于設(shè)計(jì)對象之間關(guān)系的改變，按照設(shè)計(jì)的物理存儲方式相應(yīng)地改變它們的存儲結(jié)構(gòu)；圖形數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)性―――圖形數(shù)據(jù)隨產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的改變而改變，并且具有多個(gè)版本。 </p><p>　?。?）數(shù)據(jù)量大。機(jī)械工程設(shè)計(jì)涉及到的各種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)量本身就非常龐大，更不用說由此產(chǎn)生的圖形數(shù)據(jù)了，它使工程數(shù)據(jù)的數(shù)量猛增。在機(jī)械

13、的設(shè)計(jì)與分析過程中，都要查閱各種標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等相關(guān)資料，并產(chǎn)生各個(gè)階段的結(jié)果數(shù)據(jù)信息，包括圖形和數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)信息如何進(jìn)行管理，直接影響著 CAD/CAE系統(tǒng)的應(yīng)用水平。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，CAD/CAE系統(tǒng)中的信息管理從文件模式發(fā)展為數(shù)據(jù)庫模式，直至目前流行的工程數(shù)據(jù)庫模式。 </p><p>　　3 機(jī)械工程數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用 </p><p>　　3.1 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用 &

14、lt;/p><p>　　產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)、分析和仿真工作均產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，管理好這些數(shù)據(jù)是保證產(chǎn)品開發(fā)成功和提高工作效率的關(guān)鍵。由于每一項(xiàng)工作都產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，且其中許多數(shù)據(jù)又有著自身的特性，大量的數(shù)據(jù)基本上都是以各類電子文檔的方式進(jìn)行保存、整理、交流和傳播，這種“文件化”的管理方式存在著嚴(yán)重的缺點(diǎn)。若能將有關(guān)工程數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)庫記錄的方式進(jìn)行保存和利用，工程技術(shù)人員就能更方便、更有效和更安全地管理和使用這些數(shù)據(jù)，不但極大地

15、提高了工程技術(shù)人員的工作效率，而且還最大限度地揭示了設(shè)計(jì)、分析和仿真數(shù)據(jù)的價(jià)值。該機(jī)械 CAD/CAE 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)以對象關(guān)系數(shù)據(jù)庫 Oracle 的新版本 Oracle 10g 存儲機(jī)械工程設(shè)計(jì)、分析和仿真數(shù)據(jù)，通過 Web 方式，對項(xiàng)目文檔、工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、分析仿真數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)查詢、瀏覽、下載等安全、有效的管理。 </p><p>　　3.2 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)應(yīng)用 </p><p>　　機(jī)械

16、產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，采用對象模型把關(guān)于工程項(xiàng)目的所有信息組織起來，具有明顯的樹狀層次結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，形成工程信息集成框架。為了在 Oracle 10g數(shù)據(jù)庫中存儲工程的集成對象模型，需要在 Oracle中構(gòu)造關(guān)于工程數(shù)據(jù)的對象類型，構(gòu)造的類圖中，Project 類構(gòu)成了整個(gè)工程項(xiàng)目的數(shù)據(jù)模型，具有自己的方法（即Project 類中的存儲過程和函數(shù)），用于簡化對數(shù)據(jù)的操作：getCAD（）和 getCAE（）是函數(shù)，分別返回工程項(xiàng)目中 Part 類存儲

17、的數(shù)據(jù)模型和Analyse 類存儲的分析數(shù)據(jù)。SetProjec（t）和 delProjec（t）用于添加和刪除工程數(shù)據(jù)。Spart 類是 Part 類的子類，存儲部件所包含子零件的信息。Parameters是由Parameter類構(gòu)成的嵌套表，用于存儲零部件各類特征參數(shù)，包括特征參數(shù)的名稱name、單位unit和值value。Result類用于存儲工程分析的結(jié)果，包括分析報(bào)告Report、結(jié)果Video等。存儲過程是客戶―――服務(wù)器企

18、業(yè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵組件，它在性能和開發(fā)方面有很多的益處。 </p><p><b>　　結(jié)語 </b></p><p>　　通過詳細(xì)分析機(jī)械CAD/CAE 過程中工程數(shù)據(jù)的分類及其特性，并在機(jī)械工程數(shù)據(jù)類型分析的基礎(chǔ)上給出了機(jī)械工程數(shù)據(jù)的總體特征以及與商用數(shù)據(jù)的區(qū)別，對于進(jìn)一步深化機(jī)械設(shè)計(jì)工程標(biāo)準(zhǔn)具有一定的意義。 </p><p><