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1、 X X 工 学 院毕业设计(论文)外文资料翻译系 （院）：机械工程学院专 业：机械设计制造及其自动化姓 名：学 号：外文出处： (用外文写)Research and Realization of Standard Part Library for 3D Parametric and Autonomic Modeling附 件：指导教师评语： 年月日签名： （手写签名） 注：请将该封面与附件装订成册。附件1：外文资料翻译译文标准件库自主三维参数化建模的研究与实现佟旭峰，王东坡，汪会才1 电子科技大学电子机械工程，西安电子科技大学，西安，中国2 机电工程学院，西北工业大学，西安，中国摘要 修改和
2、扩展标准件库会带给用户很多麻烦，因为它们主要是通过编程完成，用户难以独立完成。本文提出了一种新的三维标准件库的动态自主建模方法，这项工作建立了交互式建模向导。本文对其实现的步骤作出详细介绍。较传统的方法，可以对自主建模方法的思路和特点进行分析。此外，基于SolidWorks2005的关键算法和数据库设计的实现，方便了自动的关联三维计算机辅助设计（CAD）模型的驱动参数。应用实例说明自主的动态建模方法可以方便、有效地修改库，避免繁重的编程工作。关键词 标准件库，参数化，自主建模，算法1、引言建立符合国家和企业标准的通用标准零件库对提高产品设计效率来说是非常必要的。一般来说，标准件的三维建模方法，
3、包括静态建模和动态建模（参数化建模）：1）静态模型使用三维CAD建模工具建模。开发人员为每一个标准件建立完整的三维模型，并且将这些模型放入标准件库中，设计者根据需求可以调用标准件库中的标准件。实际上具有相同3D外观和不同规格的一系列零件为一种标准件。静态建模时，开发人员必须为不同规格的标准件建立不同尺寸的三维CAD模型。输入和管理大量的模型将会很繁重。2）动态建模是通过二次编程实现三维标准件参数化建模的一种建模方法。相同结构、不同尺寸的同一系列标准件，可以共用同一个3D模型，他们的实际尺寸可以从储存在数据库中的参数表获得。可以通过修改参数表中的参数为标准件建模，从而使维护和管理标准件库变得非常
4、方便。这种方法是建立标准件库的可行方法。 以下1，2，3中介绍的是不同3D CAD的几种不同动态建模方法。如图1所示，他们有以下共同特点和程序：数据库标准件的三维CAD模型特 征 信 息驱 动 参 数计 划图1 传统的动态建模方法1）首先为每个标准件构造三维CAD模型。2）根据CAD模型的特征参数，驱动参数表在数据库中创建。在建模过程中，驱动参数必须与CAD建模方法保持一致。例如，如果圆柱通过拉伸一个圆的方法建模，就应该是该圆直径。同样的，如果圆柱是通过旋转一矩形截面的方法建模的，则相应的驱动参数就是矩形的长度。3）最后，通过程序调用正确的驱动参数，并建立参数建模。传统动态建模方法可以建立三维
5、标准件库，但是需要大量编程和处理数据库，所以必须由专业程序员完成。然而，最初的标准件库不能永久不变。随着改性增加新的标准件，企业将修改现有的标准件无可避免的，或者增加新的标准件。作为标准件库的用户，产品设计师需要更善于应用CAD软件。因此，如果企业不希望依赖于编程扩展标准件库，将会出现以下困难：1）用户必须具备的数据库管理系统的基本知识，如创建和修改表格。2）此外，用户必须至少掌握一种编程语言，以便为新的参数进行参数化建模。显然，将每一个用户培养成为一名熟悉数据库的程序员是不现实的。因此，企业必须请专业的编程人员修改和扩建标准零件库。这样就增加了设计成本，降低了工作效率。为了解决这些问题，本文
6、将研究和实现标准件库的自主三维参数化建模。自主建模方法将使用户能够方便地修改和扩大标准件库，避免繁重的编程和操作数据库。2 标准件库的自主三维参数化建模2.1 建模方法动态建模的关键是实现三维CAD模型的参数驱动。换句话说，三维CAD的特征应该和标准件参数联系起来。标准零件库自主三维参数化建模可通过交互式建模向导实现，这一进程中的关键步骤如下：第一步：三维实体建模用户可以使用建模工具（如UG、Solid Works等）进行标准件的三维实体建模。在这个过程中，对建模方法没有具体的要求。例如，拉伸圆和旋转矩形都可以建立圆柱模型。第二步：提取模型特征参数模型特征参数可以使用图形拓扑技术提取，三维模型
7、的所有特征参数可以显示，特别是用户所选择的模型的驱动参数。例如，如果圆柱体从一个圆拉伸，用户可以选择直径圆。该步骤显示在图2a中。第三步：驱动参数和特征参数关联特征参数代表标准件的建模过程。驱动参数代表标准件的可变尺寸，驱动参数来自标准件手册，如GB手册。在交互式建模向导中列表显示，参数是由用户设定的，而且三维建模时调用参数是一对一相关的例如，同一系列的法兰标准件有不同数量的连接孔。在标准件手册中孔连接的相应参数定义为D2（孔分布角）和N（总数孔）。在法兰三维建模过程中，如果孔是由数组方法建模，则相应的特征是一组阵列圆。其特征参数D1和D3的分别代表孔直径和孔分布角。因此，用户可以通过交互式建
8、模向导将驱动参数关系表中的D1与N和D3与D2关联起来。最后，根据手册，将每一个标准法兰的实际尺寸输入尺寸参数表中。这两个表会自动创建数据库。图2是输入尺寸的过程b、关联驱动参数和功能参数a、提取特征c、输入实际尺寸参数图2 交互式建模向导第四步：实现参数化建模三维参数化建模通过调用驱动算法实现。互动式建模向导为用户提供了方便的平台。遵循提示，用户可以一步一步的实现标准件参数化建模。2.2 自主性相对于其他动态建模技术，三维参数化建模方法有其自主性： 独立的三维建模方法在一般的动态建模技术中，标准件系列的每个驱动参数已经在数据库中预先设定。因此，三维模型的候选特征必须符合模型参数表的要求。建模
9、时，设计数据库中的驱动参数表应在三维实体建模之后。换句话说，在驱动表必须适应三维实体。因此，用户可以选择一个熟练的三维实体建模方法以提高效率。 任意选择驱动参数根据产品和标准件的特点，用户可以任意确定驱动参数，没有必要选择所有参数。算法和数据库结构，将在第3至5介绍确保驱动参数和三维CAD模型之间的联系。 自主定义数据库中的驱动参数表一般来说，数据库表的建立由专业程序员完成。每个用户掌握数据库技术和编程是很难的，因此修改和扩展标准件库必须依靠专业程序员。图2所示建模向导中的用户操作和编程或数据库技术没有直接关系。恰恰相反，用户需要做的就是给出驱动参数，并且一一与实体建模参数相关联，然后余下的工
10、作将由程序自动完成。该自动化保证了程序员的独立性，从而简化了建模程序，提高了修改或扩展标准件库时的效率。2.3 实现的关键技术标准件的自主参数化建模方法的关键技术在于：提取模型特征参数正确的提取三维实体模型的特征参数是建立驱动参数的基础。数据库设计由于驱动参数表由用户操作动态生成的，与其他表的相关性是建立数据库的关键。参数驱动只要正确处理各种驱动参数如线性尺寸参数，角度尺寸尺寸参数，就可以准确驱动实体模型。3 提取模型特征参数的算法目前，三维CAD软件都有了属于自己的图形拓扑功能，它可以提取三维模型所有的特征参数。以下程序是SolidWorks2005拓扑算法的应用。其中，功能“GetNext
11、Feature”用于特征提取，“GetDimension”是用于特征参数提取。算法：Set swPart = swModel Set swFeat = swPart.FirstFeature /feature variable definition listAllFeatureDim.Clear /clear feature list While Not swFeat Is Nothing /Circulation conditions setting: Determine whether there are features message = swFeat.Name Set swDispD
12、im = swFeat.GetFirstDisplayDimension / Circulation conditions setting: Determine whether there are / parameters If Not swDispDim Is Nothing Then listAllFeatureDim.AddItem message End If While (Not swDispDim Is Nothing) Set swDim = swDispDim.GetDimension / extracting the first parameter of the featur
13、e sFullDimName = swDim.FullName Dim mypos As Variant mypos = InStrRev(sFullDimName, , -1) sDimName = Left(sFullDimName, mypos - 1) listAllFeatureDim.AddItem + sDimName + SetswDispDim = swFeat.GetNextDisplayDimension(swDispDim) / extracting the next parameter Wend Set swFeat = swFeat.GetNextFeature /
14、 extracting the next feature Wend如上所示，在算法中有两个循环，由语法“while”和“wend”表示。在外循环中，函数“GetNextFeature”可以一个个列出的三维CAD模型的所有特征。内循环中的函数“GetDimension”提取每个特征的所有参数。因此通过两个循环，三维CAD模型的所有参数显示为一个列表。用户可以任意选择必要的参数。4 数据库中驱动参数表的设计为了确保与驱动参数和功能参数的相关性，数据库中将自动创建一个特殊的表。该表反映了驱动参数和功能参数之间的关系，表中的每个记录代表一对匹配的参数。列数据类型代表特征的建模方法。以法兰配件系列为例，
15、其国标是GB1000，表1说明了该表的结构。表1 数据库中的SU_1000表编号特征参数驱动参数数据类型1D2草图1d线性尺寸2D1草图1D0线性尺寸3D2草图2M线性尺寸4D1特征1H线性尺寸5D3阵列1D2角度尺寸6D1阵列1N数字7D1草图2D1线性尺寸尺寸参数表中的每一列代表标准件的尺寸参数。记录着确定规格的标准件的实际尺寸。表二为GB1000标准件的尺寸参数表。表2 数据库中的SU_1000_PARA表dD0MHND1D230801520460360401001830460360201202040560360这两个表格是动态创建的，其命名必须独特、明显，以便其他表格可以方便地检索到它
16、们。因此，国标标准件的名字可以作为表格名称的一部分，如SU_1000和SU_1000_PARA。有了这些表，标准件的随机尺寸可与它的3D实体模型相关联。5 驱动算法使用三维建模软件的相关功能可以驱动指定的参数，例如SolidWorks2005中的函数“Parameter(sDriverPara(t).SystemValue”就可以。然而，特征的尺寸单位与标准件尺寸单位是不同的。至于长度，特征的单位是米而标准件的单位是毫米。关于角度，特征的单位是弧度而标准件的单位是角度。特别地，如果一个特征是通过阵列或镜像得到的，则相应的参数类型是一个数字。相关算法如下：算法：For t = 0 To nCou
17、t If sValueType(t) = linear size Then / transform of linear size .Parameter(sDriverPara(t).SystemValue = sDimParaVal(t) / 1000 ElseIf sValueType(t) = angle size Then /transform of angle size .Parameter(sDriverPara(t).SystemValue = sDimParaVal(t) * PI / 180 ElseIf sValueType(t) = number Then /transfo
18、rm of number .Parameter(sDriverPara(t).SystemValue = sDimParaVal(t) Else End If Next 通过对不同类型参数的转变，函数“Parameter(sDriverPara(t).SystemValue”将实际参数传递给三维CAD模型。然后，根据表2中的参数建立模型。从第1节中介绍的传统的参数化建模方法的特征和程序中可以得出结论，传统的参数化建模方法限制三维CAD建模在他们的数据库模式结构设计的程序之前，发展阶段，是不可改变的。因此，一旦标准件库被修改或扩展，相应的数据表将改变或添加，其相应的程序也将被修改。相反，在自主参数化建模技术下，数据表可以自动创建，从而避免修改程序。此外，相关算法确保驱动参数和三维CAD模型的联系。因此，动态数据库结构和算法简化了修改和扩充标准件的工作，这是一个伟大的进展。6 结论标准件自主参数化建模技术为用户提供了自主建模平台，并且三维建模软件的二次开发技术和合理的数据库结构让用户不再依赖程序员。虽然以上所举例子是基于SolidWorks2005和SQL Server2000的，但是该算法也适用于其他的3D建模软件和数据库管理系统。他们有很大的价值和产品设计标准的信息管理。基于此技的术系统适用于企业。