基于STEP标准的CAD模型数据交换质量研究

摘要

在并行工程和协同设计环境下，为了提升产品开发的效率，必须保证CAD模型数据在不同应用软件之间的交换质量。提高初始建模阶段CAD模型数据交换质量的研究具有较强的理论意义和实用价值。 本文在广泛查阅和研究国内外关于产品数据，数据交换，数据交换质量方面的理论和技术的基础上，总结产品全生命周期中所涉及到的各方面的产品数据信息，确定其中的CAD模型三维实体数据信息及数据交换质量作为本文的研究对象。 本文论述了当前国际通用的CAD数据交换标准STEP，重点研究EXPRESS信息建模语言，详细地分析STEPAP203中性文件结构，产品三维信息在数据交换过程中的信息表达方式、模型数据的格式转换和映射，并通过STEP中间文件在两个常用的三维CAD系统Pro/E和SolidWorks之间实现数据的交换。 根据CAD实体模型的表达方式B-rep和STEP中间文件所采用的信息模式，对CAD产品在数据交换中的容易导致交换质量问题的模型数据缺陷进行归类。将常见的数据缺陷分为几何缺陷和拓扑缺陷两类，并分别进行归纳和整理。在分析中间文件信息模式的基础上，总结并提出合理的建模方法和建模原则，从而实现在初始建模阶段获取与这种数据交换方式相适应的CAD模型数据的目标。 对部分具有典型代表意义的数据交换缺陷通过在PRO/E和Solidwork两个CAD软件之间实施数据交换实验进行了测试，并结合实验的结果分析出现数据交换问题的原因。 本文从理论和实践上对数据交换质量问题进行探讨，全面总结出现数据交换质量问题的主客观方面的原因，强调从主观上提高初始建模者的数据质量意识。在深入领会数据交换标准STEP的基础上，提出具有可操作性的实用的建模原则、方法，使模型数据更好地适应STEP中间文件数据交换方式的要求，尽量避免构造出与这种数据交换方式不相适应的有数据缺陷的三维CAD模型，以提升协同设计的效率。

目录

文摘

英文文摘

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1论文选题及主要研究工作

1.1选题背景

1.1.2数据交换发展过程

1.1.2数据交换和系统集成

1.2国内外数据交换质量问题目前研究现状

1.3本论文研究工作的意义

1.4论文主要工作

1.5论文的章节安排

2产品数据质量概念

2.1产品数据及常用数据交换格式

2.2产品数据质量简介

3 STEP标准相关知识介绍

3.1 STEP的由来

3.1.1 STEP标准的定义

3.1.2 STEP标准的当前国内外研究现状

3.2 STEP标准的组成和实现方法

3.2.1标准的组成

3.2.2标准的实现方法

3.3 EXPRESS语言和STEP基本信息模型

3.3.1 EXPRESS语言概述

3.3.2 STEP基本信息模型

3.3.3 EXPRESS语言描述结构

3.3.4 EXPRESS语言几何信息描述

3.3.5 EXPRESS语言拓扑信息描述

3.4 AP 203扩展边界表示法

3.4.1 CAD实体模型常用表达方法

3.4.2 AP 203扩展边界表示法

3.4.3 B-Rep原理和方法

3.5 AP 203中性文件结构与信息分析

3.5.1中性文件的生成与结构

3.5.2中性文件信息解析

4交换过程中的数据质量问题分析

4.1数据交换质量问题的客观存在性

4.2导致数据质量问题主观原因分析

4.3模型数据拓扑缺陷分析

4.4模型数据几何缺陷分析

4.5提高模型数据交换质量的建模方法和建模原则

5数据交换实验

5.1数据拓扑缺陷验证

5.2数据几何缺陷验证

结论

参考文献

附录A从SolidWork中导出的四面体STEP AP203中性文件

附录B Pro/E在导入图5.3所示模型中性文件时生成的日志文件

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢