PDM平台上的三维CAD通用集成框架.docVIP

PDM平台上的三维CAD通用集成框架 摘要：在PDM和三维软件的功能特点的基础上，给出了PDM和三维CAD软件集成的基本模型和集成框架。该框架通过一致的数据模型，实现了在统一的框架下灵活的集成不同的三维CAD系统和PDM系统。文章对集成框架的功能和具体实现方法进行了论证，并在PDM的集成功能中得到了验证和应用。 关键字：产品数据管理；三维CAD；集成框架 引言 PDM（产品数据管理）可理解为产品及其相关数据的管理和过程控制的平台。近年来，在产品设计的过程中，三维CAD的使用逐渐增多，渐渐成为PDM主要管理的数据类型之一。PDM数据模型和三维CAD的数据模型存在很多相似的地方，同时，由于二者系统目标的不同，也存在很多差异。并且，市场上各种三维CAD软件也很多，如何在一个统一的平台框架下集成这些三维CAD系统，屏蔽各类CAD系统的差异，并且很好的在各类三维CAD和PDM之间进行数据模型的匹配，是当前PDM需要重点研究和解决的问题。 PDM中三维CAD的集成功能 PDM中关注的主要三维CAD特性 三维CAD软件通过对零部件的三维造型，直观的表达了零部件的形状、物理特征以及零部件间的装配关系。通过三维仿真还可以模拟装配和加工的过程，这些都使三维CAD软件在企业的产品设计中起着越来越大的作用。 在PDM中，主要关注的是CAD图纸中表达的零部件结构及其属性信息。对于三维CAD而言，它们基本都提供了基于特征参数的零部件族的设计方法。在这种方法中，特征参数被提取到模型上，通过模型上特征参数的变化可以驱动三维图形，产生不同的零部件族成员。零部件成员及其特征参数的取值形成了一张二维表，通常被称为参数表。参数表直观反映了多个成员的不同特性 [2]。 通过三维CAD的投影可产生二维工程图。二维工程图用来下发到生产部门来指导实际的生产作业。二维工程图和三维模型的关系需要在PDM的管理中得到体现。 三维CAD的仿真、干涉检查以及有关图形的特性PDM中无需进行管理。这些功能只要求PDM能够存储三维CAD的文件，并最终通过调用三维CAD软件本身来给用户使用即可。 PDM和三维CAD的主要集成功能 可见，PDM做为三维CAD的管理平台，其功能主要包括： 三维CAD文件的管理； 从三维CAD提取零部件信息产生PDM中的零部件对象，产生产品结构树，并保持产品结构树和三维CAD中相关信息的一致性； 零部件族和参数表的管理； 三维CAD的编辑、浏览、圈阅等基本功能。 这些功能体现在集成中，主要体现在： 数据如何在两个系统中保存并保持同样的关联关系； 由于信息在PDM和三维CAD中是冗余的，需要保持两者的数据同步和逻辑完整性。 下面主要从这两个方面来阐述。 集成框架结构及方法 目前国内外流行的三维CAD的种类较多，如UG、PROE、SolidWorks、SolidEdge、Catia、Inventor等。这些三维CAD软件的功能特色相差较大，概念、数据模型和存储方式也不尽相同。从PDM的角度出发，首先必须抽象出它们的共同特征，形成统一一致的数据模型。在此数据模型基础上，建立通用的集成框架。 PDM使用对象模型来表达三维CAD结构 在PDM和三维CAD的集成中，首先要能够根据PDM的需要获取三维CAD的相关信息。因此，必须在PDM建立相应的数据模型反映三维CAD的数据模型。 三维CAD的数据包括零部件的装配关系、零部件模型和零部件族成员之间的关系以及参数表等，在PDM中，通过面向对象的建模方法可以清晰的表达它们 [3]： 三维零部件模型、零部件族成员在PDM中都使用零部件对象来表达，建立一个特殊的多元关联关系，表达零部件族模型和成员的包含关系； 零部件的装配结构，通过零部件对象的聚合关系来表达。这种聚合关系可以做为零部件对象的属性保存在零部件对象中。产品结构最终通过零部件的层级聚合关系体现出来。 三维CAD文档在PDM中通过二元关联的方式和零部件对象建立关系。文件之间的关系通过零部件的装配结构来表达。 二维工程图和三维图纸对象通过“组合”关系关联，这样，可保证三维图纸的更新反映到二维工程图上。 在数据模型的对应关系确立以后，就可以通过一个通用的集成框架来处理两者的集成关系了。 层次模型 如前所述，集成框架主要支持的功能就是PDM和三维CAD两种数据的相互转换的问题。但是，不同的三维CAD软件的数据模型存在一定差异，提供的接口API也形态各异，如果对每种CAD都在PDM中进行特别的处理，必然导致PDM程序体系的复杂和工作流的增大，集成框架的目的之一就是要通过一致的处理模型来实现PDM和三维CAD软件的良好的集成。 要实现这样的集成框架，首先必须抽象不同的三维CAD的公共特征，然后根据PDM的需要构建统一的业务模型。技术实现上，以组件化的方式来开发相关集成功能，从而形成一个“