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基于STEP的产品信息建模原理及其在并行设计中的应用方法
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3秒自动关闭窗口基于STEP的运动仿真信息模型构建的研究--《河北工业大学》2014年硕士论文
基于STEP的运动仿真信息模型构建的研究
【摘要】：CAD/CAE/CAPP系统间的数据信息集成是机械制造业发展中的一个关键技术,其中数据在共享和交换过程中存在的不兼容、不识别以及信息传递错误和丢失的问题迫切需要解决。STEP标准作为一种不依赖于任何系统的中性机制，在产品的全生命周期中应用STEP标准描述产品信息，则可以有效的解决数据在交换过程中存在的问题。目前大部分商业软件都提供了STEP接口，这些软件采用STEP标准中AP203应用协议，这部分主要用于描述机械零部件和装配件的设计、产品材料、工艺等内容。在CAD系统中几何信息基于STEP能够全面表达出来，而在CAE系统中进行仿真分析时，其中仿真信息就不能表达出来。本论文针对这一问题，建立了基于STEP标准的机械产品运动仿真信息模型，用来描述机械产品的运动仿真性能。
论文主要从以下四个方面进行了研究：
（1）结合STEP标准集成应用资源的运动学部分，总结运动仿真分析过程中所需要的主要特性，建立了机械产品运动仿真信息模型。
（2）研究了STEP中性文件的生成方法，使用ST-Developer和C++编程的方法，把EXPRESS描述的仿真信息转化为STEP中性文件。
（3）建立了一个基于STEP的运动仿真信息建模系统，能够比较全面的描述机械产品的运动仿真特性，生成具有仿真信息的STEP中性文件，同时可以实现对STEP信息文件的处理,实现基于STEP信息集成。
（4）以锤式破碎机为例，应用运动仿真信息建模系统，基于STEP标准对锤式破碎机中的仿真信息进行描述。
【关键词】：
【学位授予单位】：河北工业大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2014【分类号】：TH164【目录】：
摘要4-5ABSTRACT5-8第一章 绪论8-16 1.1 研究背景8-11 1.2 相关领域国内外研究11-13
1.2.1 机械运动仿真技术研究现状11-12
1.2.2 STEP 技术研究现状12-13 1.3 研究目的意义13 1.4 研究内容13-14 1.5 本章小结14-16第二章 STEP 标准及 EXPRESS 描述方法16-24 2.1 STEP 标准16-19
2.1.1 STEP 标准体系结构16-18
2.1.2 STEP 运动学集成应用资源18-19 2.2 EXPRESS 信息描述方法19-23
2.2.1 EXPRESS 语言19-20
2.2.2 EXPRESS 中实体的属性类型及关系表达20-21
2.2.3 EXPRESS 信息模型的语法检查21-23
2.2.4 开发工具 ST-Developer 软件应用23 2.3 本章小结23-24第三章 基于 STEP 的仿真信息模型的构建24-38 3.1 产品建模技术及方法24-26
3.1.1 产品建模技术24-25
3.1.2 产品建模方法25-26 3.2 基于 STEP 的运动仿真信息建模26-37
3.2.1 制定 STEP 应用协议的方法26-28
3.2.2 构建机械产品运动仿真信息模型28-37 3.3 本章小结37-38第四章 STEP 中性文件的生成方法38-48 4.1 STEP 中性文件的结构38-39 4.2 EXPRESS 文件与 STEP 中性文件的映射关系39-41 4.3 ROSE 库及应用41-42
4.3.1 ROSE 库41
4.3.2 ROSE 库应用41-42 4.4 STEP 中性文件的生成方法42-46
4.4.1 头部段的生成方法42-44
4.4.2 数据段的生成方法44-46 4.5 本章小结46-48第五章 运动仿真信息系统开发及应用48-64 5.1 基于 STEP 运动仿真元模型系统的开发48-50 5.2 STEP 运动仿真信息建模系统的功能50-55 5.3 锤式破碎机运动仿真信息模型的建立55-62
5.3.1 锤式破碎机运动结构模型55-59
5.3.2 锤式破碎机运动学表达模型59-60
5.3.3 锤式破碎机运动分析控制与结果模型60-62 5.4 本章小结62-64第六章 结论64-66 6.1 论文总结64 6.2 工作展望64-66参考文献66-70致谢70
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京公网安备75号对智能化CAD/CAPP/CAFD集成系统建模的研究_模型_中国百科网
对智能化CAD/CAPP/CAFD集成系统建模的研究
    　　在研究三维CAD实体模型特征提取和特征的平台无关表达方法的基础上，采用基于STEP 的方法，为统一的CAD/CAPP/CAFD 集成系统建立方案模型并研究其中的关键技术。确定包含零件设计特征的零件信息模型，采用STEP 中性文件包含该模型。研究几何特征的识别、几何特征到工艺特征的映射，基于规则推理与基于实例推理结合的方式解决基于特征的工艺规划过程中的工艺推理问题。以面向对象技术以及UML等方法对系统进行功能分析和结构设计，初步建立集成系统的功能模型和结构模型。
　　CAD系统所产生的设计结果以实体模型输出，CAPP(Computer aided process planning，计算机辅助工艺设计)和CAFD(Computer aided fixture design，计算机辅助夹具设计)可以利用实体模型作为信息源，头直接生成生产、工艺规程和工装，夹具设计结果，充分利用CAD系统设计结果并缩短产品开发周期。特征是CAD三维建模技术发展的一个重要里程碑，在工艺设计和夹具设计中识别、利用特征信息是降低几何信息交换和共享的难度，提高设计智能化程度，实现与CAD集成的客观要求。
　　CAPP、CAFD与行业、企业和产品对象等方面的特点密切相关，具有较强的专用性，研究和开发一般都是独立进行的，缺乏统一的理论和实现方法。其中一个根源在于没有充分与设计系统实现有效的集成，不能充分利用、共享三维产品设计模型。因此，对三维设计结果的有效利用，特别是对特征层次的三维信息的利用，是研究具有智能化的CAD/CAPP/CAFD集成系统的关键和基础。
　　1 零件信息模型的建立
　　1.1 零件信息模型结构分析
　　零件信息模型内容必须涵盖零件设计、工艺和制造等方面的信息。设计信息描述了零件的目标状态，包括零件几何信息(几何形状、拓扑结构、形状尺寸、定位尺寸、尺寸精度、形位公差和粗糙度等)，及非几何信息(材料、物理、机械性状等);工艺信息一般包括加工工艺过程、工序内容等。
　　设计特征的概念被用于抽象一些相互关联的设计信息元素。在零件信息模型中采用特征作为集成的基本元素成为这方面研究的一个共识。设计特征与工艺特征存在必然的关联。在零件信息模型中，设计特征作为源头生成工艺特征，工艺特征可以添加到零件信息模型当中，成为CAPP与CAFD系统的基础信息。
　　零件信息模型还应包含零件毛坯的信息，毛坯与设计结果存在推理的因果关系，CAPP系统可正向或反向推导二者之间的关系，CAFD系统则与毛坯乃至零件加工过程中的过渡状态相关。
　　零件信息模型的建立遵从STEP标准，其EXPRESS-G 图如图1 所示。
图1 零件信息模型EXPRESS-G 图
　　1.2 零件信息模型的实现
　　不同CAD平台所输出的实体模型的数据结构和内容存在着差异。特定CAD模型与CAPP、CAFD等的集成导致这些下游单元失去开放性和通用性。以中性的标准数据模型(STEP 模型)实现零件信息模型，不同的CAD模型通过专用的前置处理过程，生成一致的中性模型。
　　以STEP实现零件信息模型需要分析该模型文件生成的具体环境;一类是在CAD平台内部完成，一类是在CAD平台外部完成。有些CAD系统本身可以遵循某些STEP协议输出模型，简化了对设计信息的处理。有些CAD平台的二次开发接口允许实现后处理模块对产生和处理中性模型。如果CAD平台没有引入特征的概念，则必须针对平台中实体模型文件的构造特点具体分析和研究，从实体模型文件中的设计基本元素及其构成关系出发，提出具体的特征识别算法。
　　由零件实体模型提取设计信息添加到零件信息模型，并以中性文件(如STEP 文件)表达，可以解决不同CAD平台零件实体模型的异构问题;同时也可以解决CAD与CAPP、CAFD等单元集成的通用性问题。
　　2 三维实体特征的识别和映射
　　2.1 三维实体特征的识别
　　特征识别与提取是设计模型数据向制造指令转换的第一步，也是最重要的一步。从是否直接集成CAD 平台来区分，特征识别方式可以分为基于CAD图形表达模型的集成和基于CAD语义表达模型的集成。基于语义表达模型的特征识别一般采用成组编码(GT coding)、描述性语言符号等方式来输入零件设计信息。这种设计模型一般通过手工建立，工作强度大，自动化程度低，不能充分利用设计系统的输出模型。基于CAD模型的特征识别是CAX系统集成的有效途径。
　　当前常用的CSG(Constructive solid geometry)和B-rep(Boundary representation)实体表达方法代表了大部分CAD平台的实体模型构成。针对这些表达方式的特征识别方法的的研究是当前特征识别研究的主要着眼点，也已经取得了相当的进展。
　　这些方法一般只能处理预先定义的特征，如果某个特征事先没有定义，那么特征识别的结果必然存在遗漏和缺陷。一方面，需要建立通用特征库，通过归纳、排列的方式预先定义通用特征;另一方面需要针对产品对象和制造资源，进行进一步的特征库的定制。并研究具有鲁棒性的特征识别算法。从共性和个性、算法基础等方面解决特征的提取。
　　文中重点研究了基于体积的空间分解算法。算法的原理是通过对零件实体模型与特征所占空间体积分别进行分解，并进行对比，如果零件实体某一部分覆盖了特征体积空间，则将这一部分体积提取出来。进行空间分解和体积对比时，为了简化识别算法，加快算法效率，提出了基于图的布尔运算的特征体积的分解与识别算法。
　　2.2 特征的映射与转换
　　由于加工过程与设计过程是两个相互关联的阶段，设计特征与工艺特征间存在映射关系。特征的映射建立在预定义的工艺特征库基础之上，这个阶段的推理是在语义符号基础上的推理。
　　工艺特征与加工、制造方法有着直接的联系，在一般的塑性成形(如锻造钣金等)和切削成形(如车铣线切割等)加工方法中，每种加工方法都对应了可加工的设计特征。文中把这种可加工的特征定义为工艺特征;用于定位、夹紧的特征定义为装夹特征。设计特征与工艺特征在有些情况下是重合的;有些情况下这种映射比较复杂。考虑设计特征中除几何特征之外的其它特征类型，如精度、材料、机械性能等，则可能产生设计特征与工艺特征之间其他的映射关系。
　　针对这些映射关系，这里所采用的解决方法是：首先定义较为完整的工艺特征库，以规则形式抽象设计特征与工艺特征、装夹特征间的关系，以基于规则推理方法实现特征映射过程。当然高度的智能化目标可能以整个系统实现难度的增大为代价，出于这种考虑，在系统实现中以智能推理辅助设计人员的手工转换来最终实现特征的映射。
　　3 基于特征的工艺推理
　　3.1 基于特征的工艺推理技术
　　零件工艺特征以及特征之间的关系体现了零件加工的工艺特性。工艺设计与工装设计均需要由工艺特征推理出加工所需的加工方法、工序内容。这个过程在体现经验性的同时与制造资源密切相关。派生式或创成式工艺设计是最基本的过程。基于规则推理主要用于加工方式、工序内容的选择。基于实例推理、框架推理、面向对象方法用于与规则推理方式结合，这种混合推理方法被用以解决知识获取不全面可能带来的规则推理能力的不足的问题。模糊推理、人工神经网络等技术可用于工艺流程的排序;遗传算法则被用于优化一组可行的工艺方案。
　　3.2 智能推理模型
　　本文采用基于实例推理与基于规则推理混合的推理方式来实现工艺派生过程。实例检索过程采用零件级和特征级两级的产品设计、工艺规程、夹具设计三方面的综合匹配。当得到最相近实例后，首先对比该实例与目标实例的区别，这个对比过程是对两个树状数据结构的不完全遍历的对比。对比的结果将作为规则推理的前提进一步得到实例更完整的解。模糊评价与遗传算法相结合的方法来实现对推理结果的评估和优化。
　　3.3 知识的组织与表达
　　实例表达模型与零件信息模型之间存在重合的属性，零件信息模型提供了基于实例推理中实例的基本属性。文中以零件信息模型为基础;附加其它信息组成工艺推理实例。附加的内容包括引导实例调整和修改的知识，主要以规则形式归纳和保存。实例库中并不保存规则的内容，而只包含对规则库中规则的引用。
　　4 系统总体框架设计
　　对CAPP与CAFD系统在功能上具有共性或重叠部分进行统一的分析和设计。同时，针对这两个系统的个性化功能部分独立设计。采用灵活的组件结构，既可以构建独立的CAPP和CAFD系统，又可以构建集成的、统一的CAPP/CAFD集成系统。这种设计和实现可以保证系统的可集成性、开放性、可重构性和组件的可重用性。
　　4.1 总体框架
　　系统的总体功能模型可以分为产品信息模型、工艺推理模型、夹具设计模型、制造资源模型、综合约束模型五个子模型，这五个子模型的相互作用构成系统总体功能，如图2 所示。其中产品推理子模型是系统功能建模的关键，采用面向对象技术及UML方法所建立的该子模型静态功能结构如图3。
图2 集成系统功能结构图
图3 集成系统产品推理模型静态逻辑类图
　　4.2 基于组件的系统结构
　　这里的工作是建立在所在项目组已有的CAPP、CAFD 研究与开发基础之上的，这些独立系统都采用或部分采用了COM组件封装相对独立的功能和程序结构，但并未实现两个系统统一的设计和实现。文中以COM技术、.NET 技术结合进行对象封装和系统的构建，从而实现两个系统相对的统一性和独立性，并使系统具有较高的可重构性和可重用性。同时在设计阶段考虑不同实体模型、不同企业资源特点和产品特点，设计相应的定制模块，以提高系统的灵活性和通用性。
　　5 结论
　　通过对CAPP和CAFD系统统一的分析与设计，使两者的公共部分得到了规范和合并。同时，以特征技术为基础，遵照STEP标准，对零件信息模型的结构、特征识别与映射、工艺推理模型等系统建模的总体和关键技术进行了研究。为进一步研究和开发基于特征的智能化CAD/CAPP/CAFD系统奠定了基础。
Copyright by ；All rights reserved.3dmax建的模型怎么导成step或iges文件_百度知道
3dmax建的模型怎么导成step或iges文件
我的模型是用3dmax做的，发到开模的工厂他们需要​step或ig供激垛刻艹灸讹熏番抹es的文件才能制作，我试过到成obj然后转到犀牛再导step但是导不出，请问有没有直接的办法导出。
提问者采纳
可以导出STL格式，STL格式可以导入UG 或者PROE
提问者评价
试了以后确实可以导出，不过导出的文件也没办用来
其他类似问题
渲染出图片发过去，图形的尺寸导入cad打印出来不行了么！！！
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出门在外也不愁基于STEP-NC的网络数控系统
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基于STEP-NC的网络数控系统
一、STEP技术应用
STEP-NC是在设计模块和制造模块之间，基于STEP建立的新的接口标准(ISO14649)，是STEP向制造领域的扩展.它要求CNC系统直接使用符合STEP标准的三维数据模型，加上工艺信息和刀具信息直接产生加工程序来驱动机床。
STEP- NC的基本原理是基于制造特征进行编程，它告诉CNC的是“加工什么”，而不是直接对刀具运动进行编程，以及告诉CNC“如何加工”的具体动作.加工流程是以工作步骤(working
step)作为基本单位，将特征与技术信息联系到一起，每个工作步骤只定义一种操作(“干什么’，如何干等”，仅能用一种刀具和一种策略).STEP-
NC通过任务描述(钻中心孔、钻孔、粗加工、精加工…)把工件的加工程序传到加工车间，在车间可以根据实际的需要对加工程序进行修改，修改后的加工过程信息可以保存并返回到设计部门，使经验和知识能更好地交换和保留，也实现了产品生命周期数据的共享.
2 STEP-NC数据模型
为了在CAM系统和CNC系统之间进行信息交换时完整全面的表达信息，必须建立合适的数据模型(如上图所示).ISO14649使用面向对象的方式定义的数据模型避免了信息的丢失，它把每一个加工步骤都定义成独立的对象，每个对象又包含各种描述性的属性.通过严格的分离几何数据、操作数据、加工数据等这些数据，简化了信息的存储和访问，使不同模块之间可进行信息的交换.零件的加工过程被定义成一个工步序列，一个基于几何信息的工步确定了哪些操作被执行，而这种面向对象的操作本身又包含了工艺信息、刀具信息、加工策略等.
二、基于STEP-NC的CNC关键技术
制造特征的自动识别
STEP- NC中的制造特征(Manufacturing
Feature)是指为了得到零件的最终形状而从零件毛坯上去除的那部分材料的形状.它与一般CAD中的特征概念不同，这主要是因为制造特征必须通过去除材料的方式获得(快速成型加工除外).STEP一NC中关于制造特征的定义来自于STEPAP224，STEP
AP224中定义的常见特征有：孔、槽、台阶、平面、凸台、轮廓等.
生成符合STEP-NC的数控加工程序(AP238文件)的首要任务是从零件的几何模型(由CAD系统输出)中识别出需进行机械加工的制造特征并生成STEP
AP224文件，作为后续工艺流程设计的基础.
2 STEP-NC的CNC程序的仿真
STEP- NC数控程序可利用STEP
TOOLS公司开发ST-Machine工具包与美国CNC公司的MasterCAM软件进行动态连接.ST一Machine能与MastercAM和
GibbCAM等软件进行连接，把STEP-NC数控程序的中型数据信息转换成为特定的刀具路径.MasterCAM是CAD/CAM集成软件具有三维造型、生成刀具路径、生成数控程序，并模拟加工等功能.在MastercAM软件的平台下利用St
machine .dll动态库连接st-machine工具包，对STEP-NC中型文件进行模拟仿真加工，生成STEP-NC数控加工程序的刀具路径轨迹.连接的目的就是使用AP238文件定义的工艺和刀具参数，执行MasterCAM软件的功能最终产生符合AP238文件的刀具路径，清楚地分析AP238文件的加工策略和刀具进入和退出的路径(approach-retract-strategy)等信息.在此基础上优化STEP-NC数控加工程序的刀具路径、工艺参数，设置合理的进退刀路径，防止刀具的过切、干涉，对数控程序进行优化设计，另外还可以使用MasterCAM软件的后置处理功能生成STEP-NC数控程序的G、M代码，在传统控制器下验证STEP-NC数控程序的制造特征信息.
STEP-NC融合集成了
STEP的相关应用协议和CAX的制造信息，摒弃了ISO6983标准的程序在各系统间单行线式的信息传递方式，STEP-NC程序在统一的数据模型基础上建立产品信息，保证了数据信息的集成和共享，促进了数控技术智能化、网络化和集成化的发展.本文阐述了STEP与STEP-Nc的关系,STEP-NC
的数据模型及程序结构，研究了基于STEP-NC的CNC关键技术，给出了STEP-NC数控程序在实际CAM系统中进行动态模拟仿真加工的方法.本文对深入理解和应用STEP-NC，对STEP-NC集成技术的研究提供了参考.STEP-NC取代传统数控编程接口标准而成为制造业的新标准，这种改变将对数控技术领域产生革命性的影响.不仅如此，STEP-NC所蕴涵的制造思想和理念对于网络环境下的数字制造技术的发展乃至整个制造业都将会产生重大的影响.因此，研究STEP-NC具有极其重要的意义.
三、网络的实现
网络数控系统硬件平台设计实现
网络数控系统硬件平台是系统的物理实现平台，各部分之间通过信息管理网络实现互联，传递命令和数据信息，并行完成数控任务，根据各个硬件在系统不同的实现功能，硬件平台又可以分为网络传送功能模块和数控系统功能模块，具体设计实现如下：
(l)网络传送功能模块
(2)数控系统功能模块
网络数控系统软件平台设计
系统软件包括实时操作系统、通讯系统、设备驱动程序以及其他可供选择的系统程序，如数据库系统和图形系统。系统软件通过标准的应用程序接日(即API)
向应用软件提供服务，木文主要从以下几个方面阐述了系统软件平台的设计实现问题。
(l)Web服务器的选择
(2)数据库服务器的选取
(3) Web数据库过程分析