機械設計工程數(shù)據(jù)管理技術的研究與應用

1、<p>　　機械設計工程數(shù)據(jù)管理技術的研究與應用</p><p>　　摘要：文章在分析機械工程數(shù)據(jù)的定義與分類的基礎上，重點對于機械工程數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設計進行探討，這對進一步深化機械設計工程標準具有一定幫助。 </p><p>　　關鍵詞：機械設計 工程數(shù)據(jù) 管理技術 研究 應用 </p><p>　　中圖分類號：F407.4 文獻標識碼：A </p

2、><p><b>　　1 引言 </b></p><p>　　機械工程數(shù)據(jù)涉及的工程數(shù)據(jù)類型多樣、關系復雜、處理困難，是一個非常復雜、艱辛的過程，要經(jīng)過多個階段才能完成。為了能有效地管理這些復雜的工程數(shù)據(jù)，必須對工程數(shù)據(jù)作深入細致的分析。 </p><p>　　2在機械行業(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)品有關的所有數(shù)據(jù)，特別是機械產(chǎn)品

3、的設計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)品的市場調研開始，產(chǎn)生設計任務書，經(jīng)設計、制造到使用等多個階段，直到最后產(chǎn)品報廢為止的整個過程。在這個過程中，涉及到的與產(chǎn)品有關的數(shù)據(jù)包括各種報表、材料屬性、標準零部件及其參數(shù)、設計的零部件的幾何結構和性能參數(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，必須采用不同的方法進行管理。由于工程數(shù)據(jù)類型多樣、

4、關系復雜，很難一下全部分清它們的特性，結合本文針對的機械CAD/CAE 領域，在后續(xù)的敘述中如無特別申明，這里的機械工程數(shù)據(jù)僅特指產(chǎn)品設計與分析過程中的工程數(shù)據(jù)。 </p><p>　　2.1機械工程數(shù)據(jù)的分類 </p><p>　　機械工程數(shù)據(jù)的分類機械工程數(shù)據(jù)不僅類型多樣、形態(tài)復雜，而且處理過程也十分復雜，為了對它進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)的本質進行全面的分析。按照機械設計與分析工程數(shù)據(jù)的本質特征進行如下分類： </p><p>　?。?）設計分析型數(shù)據(jù) </p><p>　　設計分析型數(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)和分析結果數(shù)據(jù)，是在CAD/CAE系統(tǒng)中由工程設計人員的設計處理得到的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，它們具有如下特點：動態(tài)性，部分數(shù)據(jù)隨著設計過程的進

6、行，它的類型和數(shù)值都會不斷的改變，同時它的存取方式也可能會改變；修改頻繁性，由于設計是一個反復試探的過程，隨著設計的進行，如果設計者對先前設計的結果不滿意，就應作出修改；語義可不一致性，設計過程是多個設計者協(xié)同工作的過程，在設計完成之前，允許各個設計者設計的對象在語義上可以不一致，但設計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)都具有動態(tài)性，設計者可以根據(jù)各方面的需要進行修改。圖形數(shù)據(jù)具有兩個方面的屬性：一方面要反映設計對象的幾何屬性，另一方面要反映設計對象的拓撲屬性。因此，圖形數(shù)據(jù)還可以進一步分為幾何數(shù)據(jù)和拓撲數(shù)據(jù)。幾何數(shù)據(jù)是指定義設計對象的點、線、面、體幾何尺寸的數(shù)據(jù)。如

8、傳動軸的長度和軸徑、齒輪的寬度等；拓撲數(shù)據(jù)是指描述幾何實體間相互關系的數(shù)據(jù)。這里的幾何實體是指構成設計對象的基本單元。這部分數(shù)據(jù)能夠反映實體間的相互位置及其裝配關系。圖形數(shù)據(jù)由復雜的拓撲關系形成的網(wǎng)狀結構，存儲處理非常困難。工程設計的中間結果和最終結果很大一部分是以圖形的形式表現(xiàn)出來，因此，對這部分數(shù)據(jù)的管理是工程數(shù)據(jù)庫的一個主要內容，同時也是一個有待解決的技術難點。 </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)品設計過程中所用到的數(shù)據(jù)資料文檔，它包括各種技術手冊資料、國家標準與設計規(guī)范、產(chǎn)品目錄文檔以及圖紙資料文檔等。這部分數(shù)據(jù)一般是指對設計過程進行管理和控制，對各種設計資料進行管理的數(shù)據(jù)，它的特點是：數(shù)據(jù)關系分明；數(shù)據(jù)相當穩(wěn)定，它的類型一般不會改變，而值可以改變；語義一致性，這部分數(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械工程數(shù)據(jù)的本質特征，有利于對機械工程數(shù)據(jù)的認識，便于設計合適的物理數(shù)據(jù)結構對機械工程數(shù)據(jù)進行有效的存儲和檢索，有利于機械工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的物理設計。分析設計型數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)進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)庫的設計，為工程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的建立提供了一種方法，為解決機械工程數(shù)據(jù)管理這個難題提供了基礎。 </p><

11、;p>　　2.2 機械工程數(shù)據(jù)的總體特征通過對機械工程數(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>　　（1）數(shù)據(jù)類型多樣性。按照機械工程數(shù)據(jù)的本質特性區(qū)分為設計分析型數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)和管理型數(shù)據(jù)。正是由于機械工程數(shù)據(jù)類型的多樣性，使機械工程數(shù)據(jù)的管理非常困難。 </p><p>　?。?）具有動態(tài)性。機械工程數(shù)據(jù)具有動態(tài)性，主要表現(xiàn)在三個方面：概念模式的動態(tài)性

12、―――隨著設計的進行，設計者可能改變設計對象的整體結構以及形狀，從而導致設計對象概念模式的改變；存儲結構的動態(tài)性―――由于設計對象之間關系的改變，按照設計的物理存儲方式相應地改變它們的存儲結構；圖形數(shù)據(jù)的動態(tài)性―――圖形數(shù)據(jù)隨產(chǎn)品結構的改變而改變，并且具有多個版本。 </p><p>　?。?）數(shù)據(jù)量大。機械工程設計涉及到的各種標準數(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。在機械

13、的設計與分析過程中，都要查閱各種標準、規(guī)范等相關資料，并產(chǎn)生各個階段的結果數(shù)據(jù)信息，包括圖形和數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)信息如何進行管理，直接影響著 CAD/CAE系統(tǒng)的應用水平。隨著計算機技術的發(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 機械工程數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設計應用 </p><p>　　3.1 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設計應用 &

14、lt;/p><p>　　產(chǎn)品開發(fā)設計、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鍵。由于每一項工作都產(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行保存、整理、交流和傳播，這種“文件化”的管理方式存在著嚴重的缺點。若能將有關工程數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)庫記錄的方式進行保存和利用，工程技術人員就能更方便、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、提高了工程技術人員的工作效率，而且還最大限度地揭示了設計、分析和仿真數(shù)據(jù)的價值。該機械 CAD/CAE 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)以對象關系數(shù)據(jù)庫 Oracle 的新版本 Oracle 10g 存儲機械工程設計、分析和仿真數(shù)據(jù)，通過 Web 方式，對項目文檔、工程設計數(shù)據(jù)、分析仿真數(shù)據(jù)實現(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)庫設計應用 </p><p>　　機械

16、產(chǎn)品的結構，采用對象模型把關于工程項目的所有信息組織起來，具有明顯的樹狀層次結構特點，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中構造關于工程數(shù)據(jù)的對象類型，構造的類圖中，Project 類構成了整個工程項目的數(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果，包括分析報告Report、結果Video等。存儲過程是客戶―――服務器企

18、業(yè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的一個關鍵組件，它在性能和開發(fā)方面有很多的益處。 </p><p><b>　　結語 </b></p><p>　　通過詳細分析機械CAD/CAE 過程中工程數(shù)據(jù)的分類及其特性，并在機械工程數(shù)據(jù)類型分析的基礎上給出了機械工程數(shù)據(jù)的總體特征以及與商用數(shù)據(jù)的區(qū)別，對于進一步深化機械設計工程標準具有一定的意義。 </p><p><