專利名稱：飛機復雜構件數(shù)控加工工裝典型件管理系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)控加工工裝典型件的管理系統(tǒng)及方法。其不僅可以表示和管理
數(shù)控加工工裝設計中復雜零件或組合件類典型結構件，同時也可以應用于其它機械產(chǎn)品設 計領域的標準件或典型件數(shù)字化管理，屬于機械產(chǎn)品設計的標準件數(shù)字化管理領域。
背景技術：
在飛機研制生產(chǎn)中，工藝裝備設計和制造的周期比較長，為縮短工裝設計與制造 周期，在工裝結構中大量使用各種專用典型件。近年來，隨著數(shù)控加工技術及設備在飛機制 造中的廣泛應用，數(shù)控加工工裝的研制成為飛機數(shù)控加工準備的重要內(nèi)容，數(shù)控加工工裝 設計過程中同樣需要使用大量的標準件和典型件。當前，數(shù)控加工工裝的研制已經(jīng)完全實 現(xiàn)通過三維CAD系統(tǒng)來進行，包括研制專用的、具有一定智能化的專業(yè)化三維CAD系統(tǒng)或是 通用的三維CAD系統(tǒng)。但無論是通用或專用的三維CAD系統(tǒng)，是否具備數(shù)控加工工裝典型 件庫及其管理系統(tǒng)將直接影響這些CAD系統(tǒng)的設計效率。 關于典型件的數(shù)字化管理，國內(nèi)外已進行了多年的研究，先后提出了許多技術，其 中最具代表性的是程序化和參數(shù)化技術。 程序化技術是指應用CAD系統(tǒng)提供的二次開發(fā)語言或自定義命令編制每一類典 型件的生成程序，其輸入為典型件的外形尺寸參數(shù)，所開發(fā)的典型件庫可看成是一組三元 組的集合，包含典型件類型、該類典型件生成程序、該類典型件參數(shù)表。應用這種技術，可以 開發(fā)具有任意形狀和結構的典型件庫。但由于在開發(fā)過程中需要為每一類典型件編制專門 的生成程序，故開發(fā)工作量大，對典型件庫的擴充和維護代價高。 參數(shù)化技術是指直接利用CAD系統(tǒng)提供的參數(shù)化造型功能，交互建立和管理每一 類典型件的參數(shù)化模型；在調用時，應用典型件外形尺寸驅動參數(shù)化模型，生成所需規(guī)格的 典型件，其中"模型管理"和"參數(shù)驅動"由CAD系統(tǒng)平臺直接提供，而"參數(shù)管理"需要專門 開發(fā)。因此，利用這種技術進行典型件庫開發(fā)，難度和工作量都不大。但是，由于典型件庫 中直接存放各類典型件的參數(shù)化模型，數(shù)據(jù)量大；同時，受幾何模型內(nèi)在約束條件的限制， 同類型中不同規(guī)格典型件的形狀特征不能有大的變化，結構也不能過于復雜。因此，這項技 術多用于品種數(shù)量不多、形狀和結構不太復雜的典型件庫開發(fā)。 數(shù)控加工工裝典型件按其結構形式可分為零件和組合件兩類，其中組合件類典型 件能夠更大程度提高數(shù)控加工工裝的設計效率，因此組合件類典型件占據(jù)了較大部分且結 構較為復雜，由上述可知，采用程序化和參數(shù)化技術都難以較為方便和有效實現(xiàn)對于數(shù)控 加工工裝典型件的管理。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決傳統(tǒng)典型件管理系統(tǒng)及方法復雜、不易維護且不能有效管理復雜零件類 和組合件類典型件的問題，實現(xiàn)對于數(shù)控加工工裝典型件的有效管理，本發(fā)明提供一套數(shù) 控加工工裝典型件管理系統(tǒng)及方法，實現(xiàn)對于數(shù)控加工工裝設計中復雜典型件的管理。
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本發(fā)明目的是通過下述技術方案實現(xiàn)的 飛機復雜構件數(shù)控加工工裝典型件管理系統(tǒng)，包括 面向典型件三維參數(shù)化的語義模型定義模塊對數(shù)控加工工裝典型件進行面向三 維參數(shù)化驅動的定義和分析，采用標準BNF模型化表示方式對典型件三維參數(shù)化驅動定義 參數(shù)進行描述，構建形成數(shù)控加工工裝典型件的語義模型。 所述的數(shù)控加工工裝典型件的語義模型，包含參數(shù)表、技術說明、結構或形狀三個 部分，其中參數(shù)表包括屬性表和參數(shù)值表；結構或形狀包括單元定義、關系定義和編輯定 義；在所述的語義模型中，可以增加典型件的其它信息定義，如定位基準和典型件示意圖文 件等；并且可以定義數(shù)控加工工裝典型件庫為各類典型件語義模型的集合；
語義模型解釋模塊采用統(tǒng)一的針對數(shù)控加工工裝典型件語義模型的解釋機制， 將指定語義模型經(jīng)過解讀形成結構化的三維建模參數(shù)，可作為三維CAD系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)；
典型件庫管理模塊建立按類型分類管理的樹狀管理框架，實現(xiàn)語義模型的入庫、 分類管理和查詢功能。 所述的數(shù)控加工工裝典型件的語義模型BNF定義為〈典型件類 >::=〈類號 >〈類型X規(guī)格系列X屬性表X參數(shù)值表>〈e元定義 >〈編輯定義 >〈關系定義 >〈技術說明>
〈類號>::=CLA SS〈序號> :
〈類型>::=TYPE :〈航標>〈規(guī)格系列>::=SIZE :〈規(guī)格表 >[，〈規(guī)格表>]
.......〈屬性表>::=PARAM ETERS :〈屬性名> | 〈航標> {，〈屬性名> | 〈航標>}〈參數(shù)值表>::=VALU ES :〈數(shù)值> | 〈規(guī)格> {，〈數(shù)值> | 〈規(guī)格>} 〈e元定義>::=PR M IT IV ES :〈體素> | 〈典型件> | 〈復雜體> {，〈體素> | 〈
典型件>|〈復雜體>}
.......〈編輯定義>::=ED IT :〈e元標識 > (〈編輯命令> {，〈編輯命令>}) {， 〈e元標識
> (〈編輯命令> {，〈編輯命令>})}
.......〈關系定義>::=CON STRU CT :[〈典型件標識 > =]〈關系表達式>
.......〈說明>::=NO TE :〈文本> | 〈文本文件名>。 飛機復雜構件數(shù)控加工工裝典型件管理方法，步驟如下 (1)語義模型定義對數(shù)控加工工裝典型件進行面向三維參數(shù)化驅動的定義和分 析，采用標準BNF模型化表示方式對典型件三維參數(shù)化驅動定義參數(shù)進行描述，構建形成 數(shù)控加工工裝典型件的語義模型。其具體流程如下
①選擇典型件類號，該模塊提供類號選項； ②選擇典型件類型，根據(jù)典型件類號選擇具體的典型件類型；
③選擇典型件規(guī)格系列； 定義屬性，并自動加入屬性表，如為多個屬性重復步驟 ;
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⑤定義參數(shù)值，并自動加入?yún)?shù)值表，如為多個參數(shù)值重復步驟⑤；
⑥定義結構或形狀單元，如為多個單元定義重復步驟⑥；
⑦結合單元定義信息進行編輯定義，如為多個編輯定義重復步驟⑦；
⑧定義典型件關系，可以為空； ⑨定義完畢該模塊自動生成典型件語義模型數(shù)據(jù)結構。
(2)典型件庫的管理采用自動和交互相結合的方式，建立按類型分類管理的樹
狀管理框架，實現(xiàn)典型件庫的管理，包括新建典型件、查詢、刪除和移動等操作；同時，實現(xiàn)
典型件語義模型的存儲及其它相應的操作；其具體流程如下 ①語義模型定義完畢，生成語義模型后，進入典型件庫管理模塊； ②根據(jù)語義模型中典型件的標識信息進行典型件庫匹配篩選，如果存在類似的典
型件類型節(jié)點，則自動定位于此節(jié)點，并提示以典型件標識信息建立典型件節(jié)點；否則提示
以典型件標識信息自動建立新的典型件類型節(jié)點和典型件節(jié)點； ③自動建立典型件節(jié)點后，典型件語義模型則自動與節(jié)點關聯(lián)，并存儲到典型件 庫的相應位置； ④典型件節(jié)點建立后，用戶可以采用系統(tǒng)提供的重命名、移動、刪除等操作進行典 型件節(jié)點管理；在執(zhí)行移動和刪除操作時語義模型同樣執(zhí)行相應的存儲位置移動和刪除操 作； ⑤如不采用自動語義模型入庫，則用戶可以交互選擇典型件隸屬類型節(jié)點或是新 建類型節(jié)點以及新建典型件節(jié)點，所有新建交互操作系統(tǒng)都自動將典型件標識信息為默認 為修改狀態(tài)的初始標題，用戶可進行修改也可以默認；
(3)語義模型解釋具體流程如下 ①模型選取，根據(jù)典型件的類型，從數(shù)控加工工裝典型件庫中提取該類典型件的 語義模型； ②模型解釋，包括提取各個單元的定義，并計算各個單元的定義參數(shù)；提取單元編 輯命令，并計算各編輯命令參數(shù)；提取各個單元關系定義；根據(jù)輸入規(guī)格，從模型的參數(shù)值 表中選取對應的參數(shù)值，最后通過三維CAD數(shù)據(jù)接口為三維CAD系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明采用上述方案，本發(fā)明針對飛機復雜構件數(shù)控加工工 裝典型件的結構和形狀特點，提供了一種新的能夠有效管理復雜零件類或是組合件類典型 件的模型化管理方法。整個實現(xiàn)過程如下(l)對數(shù)控加工工裝典型件進行面向三維參數(shù) 化驅動的定義和分析，采用標準BNF模型化表示方式對典型件三維參數(shù)化驅動定義參數(shù)進 行描述，構建形成數(shù)控加工工裝典型件的語義模型；(2)采用自動和交互相結合的方式，建 立按類型分類管理的樹狀管理框架，實現(xiàn)典型件庫的管理，包括新建典型件、查詢、刪除和 移動等操作；同時，實現(xiàn)典型件語義模型的存儲及其它相應的操作；(3)采用統(tǒng)一的針對典 型件語義模型的解釋機制，將指定語義模型經(jīng)過解讀形成結構化的三維建模參數(shù)，可作為 三維CAD系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)。本發(fā)明提供的系統(tǒng)及方法作為子系統(tǒng)應用于"飛機復雜構件數(shù)控 加工準備(PrtRMP)系統(tǒng)"中"工裝快速生成子系統(tǒng)"研制中，能夠為飛機復雜構件數(shù)控加工 工裝的設計提供有效的典型件庫支持，尤其是組合件類型的典型件，大大提高了數(shù)控加工 工裝的設計效率和質量。該系統(tǒng)及方法是面向三維參數(shù)化驅動的，可以嵌入專業(yè)三維CAD 系統(tǒng)或是三維CAD系統(tǒng)作為典型件管理子系統(tǒng)，除了可用于飛機復雜構件數(shù)控加工工裝的典型件管理，也可以廣泛推廣應用于其它機械產(chǎn)品設計過程中典型件的管理，能夠有效解 決現(xiàn)有三維CAD系統(tǒng)中典型件管理能力的不足，更大程度上減少重復工作量，降低設計者 的工作強度。


圖1為飛機復雜構件數(shù)控加工工裝典型件管理系統(tǒng)結構圖； 圖2為面向典型件三維參數(shù)化的語義模型結構； 圖3為面向典型件三維參數(shù)化的語義模型定義模塊實現(xiàn)流程； 圖4為典型件庫管理模塊實現(xiàn)流程； 圖5為語義模型解釋模塊實現(xiàn)流程。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發(fā)明的實施過程進行詳細說明。 如圖1所示，本發(fā)明系統(tǒng)包括三個模塊面向典型件三維參數(shù)化的語義模型定義 模塊、典型件庫管理模塊和語義模型解釋模塊。 其中面向典型件三維參數(shù)化的語義模型定義模塊是對數(shù)控加工工裝典型件進行 面向三維參數(shù)化驅動的定義和分析，采用標準BNF模型化表示方式對典型件三維參數(shù)化驅 動定義參數(shù)進行描述，構建形成數(shù)控加工工裝典型件的語義模型。 構建生成的數(shù)控加工工裝典型件的語義模型，結構如圖2所示，包含參數(shù)表、技術 說明、結構或形狀三個部分，其中，參數(shù)表包括屬性表和參數(shù)值表；結構或形狀包括單元定 義、關系定義和編輯定義；在所述的語義模型中，可以增加典型件的其它信息定義，如定位 基準和典型件示意圖文件等；并且可以定義數(shù)控加工工裝典型件庫為各類典型件語義模型 的集合。 構建生成的數(shù)控加工工裝典型件的語義模型BNF定義如下〈典型件類 >::=〈類號 >〈類型X規(guī)格系列X屬性表X參數(shù)值表〉〈e元定義 >〈編輯定義 >〈關系定義 >〈技術說明>
規(guī)格系列
屬性表





典型件>|<

〈
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CLA SS〈序號> : TYPE :〈航標〉 ::=S IZE:〈規(guī)格表〉[，
規(guī)格表>]
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〈復雜體>}
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編輯定義
ED IT :〈e元標識〉(〈編輯
卩卩一
編輯命令>}) {，〈e元標識
編輯奇
CON STRU CT :[〈典型件標識 > =]〈關系表達式
.......〈說明>::=NO TE :〈文本> | 〈文本文件名>。 語義模型解釋模塊采用統(tǒng)一的針對數(shù)控加工工裝典型件語義模型的解釋機制， 將指定語義模型經(jīng)過解讀形成結構化的三維建模參數(shù)，可作為三維CAD系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)。
典型件庫管理模塊建立按類型分類管理的樹狀管理框架，實現(xiàn)語義模型的入庫、 分類管理和查詢功能。
飛機復雜構件數(shù)控加工工裝典型件管理方法，步驟如下 (1)語義模型定義對數(shù)控加工工裝典型件進行面向三維參數(shù)化驅動的定義和分
析，采用標準BNF模型化表示方式對典型件三維參數(shù)化驅動定義參數(shù)進行描述，構建形成
數(shù)控加工工裝典型件的語義模型；其具體流程如圖3所示 ①選擇典型件類號，該模塊提供類號選項； ②選擇典型件類型，根據(jù)典型件類號選擇具體的典型件類型； ③選擇典型件規(guī)格系列； 定義屬性，并自動加入屬性表，如為多個屬性重復步驟 ;
⑤定義參數(shù)值，并自動加入?yún)?shù)值表，如為多個參數(shù)值重復步驟⑤；
⑥定義結構或形狀單元，如為多個單元定義重復步驟⑥；
⑦結合單元定義信息進行編輯定義，如為多個編輯定義重復步驟⑦；
⑧定義典型件關系，可以為空； ⑨定義完畢該模塊自動生成典型件語義模型數(shù)據(jù)結構。
(2)典型件庫的管理采用自動和交互相結合的方式，建立按類型分類管理的樹
狀管理框架，實現(xiàn)典型件庫的管理，包括新建典型件、查詢、刪除和移動等操作；同時，實現(xiàn)
典型件語義模型的存儲及其它相應的操作；其具體流程如圖4所示 ①語義模型定義完畢，生成語義模型后，進入典型件庫管理模塊； ②根據(jù)語義模型中典型件的標識信息進行典型件庫匹配篩選，如果存在類似的典
型件類型節(jié)點，則自動定位于此節(jié)點，并提示以典型件標識信息建立典型件節(jié)點；否則提示
以典型件標識信息自動建立新的典型件類型節(jié)點和典型件節(jié)點； ③自動建立典型件節(jié)點后，典型件語義模型則自動與節(jié)點關聯(lián)，并存儲到典型件 庫的相應位置； ④典型件節(jié)點建立后，用戶可以采用系統(tǒng)提供的重命名、移動、刪除等操作進行典 型件節(jié)點管理；在執(zhí)行移動和刪除操作時語義模型同樣執(zhí)行相應的存儲位置移動和刪除操 作； ⑤如不采用自動語義模型入庫，則用戶可以交互選擇典型件隸屬類型節(jié)點或是新 建類型節(jié)點以及新建典型件節(jié)點，所有新建交互操作系統(tǒng)都自動將典型件標識信息為默認 為修改狀態(tài)的初始標題，用戶可進行修改也可以默認；(3)語義模型解釋具體流程如圖5 所示 ①模型選取，根據(jù)典型件類型(用"標準號"定義)，從數(shù)控加工工裝典型件庫中提 取該類典型件的語義模型； ②提取各個單元的定義，并計算各個單元的定義參數(shù)；
③提取單元編輯命令，并計算各編輯命令參數(shù)；
④提取各個單元關系定義； ⑤根據(jù)輸入規(guī)格，從模型的參數(shù)值表中選取對應的參數(shù)值
⑥通過三維CAD數(shù)據(jù)接口為三維CAD系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)。
權利要求
飛機復雜構件數(shù)控加工工裝典型件管理系統(tǒng)，其特征在于包括面向典型件三維參數(shù)化的語義模型定義模塊對數(shù)控加工工裝典型件進行面向三維參數(shù)化驅動的定義和分析，采用標準BNF模型化表示方式對典型件三維參數(shù)化驅動定義參數(shù)進行描述，構建形成數(shù)控加工工裝典型件的語義模型；所述的數(shù)控加工工裝典型件的語義模型，包含參數(shù)表、技術說明、結構或形狀三個部分，其中，參數(shù)表包括屬性表和參數(shù)值表；結構或形狀包括單元定義、關系定義和編輯定義；在所述的語義模型中，可以增加典型件的其它信息定義，如定位基準和典型件示意圖文件等；并且可以定義數(shù)控加工工裝典型件庫為各類典型件語義模型的集合；語義模型解釋模塊采用統(tǒng)一的針對數(shù)控加工工裝典型件語義模型的解釋機制，將指定語義模型經(jīng)過解讀形成結構化的三維建模參數(shù)，可作為三維CAD系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)；典型件庫管理模塊建立按類型分類管理的樹狀管理框架，實現(xiàn)語義模型的入庫、分類管理和查詢功能。
2. 根據(jù)權利要求1所述的飛機復雜構件數(shù)控加工工裝典型件管理系統(tǒng)，其特征在于 所述的數(shù)控加工工裝典型件的語義模型BNF定義為〈典型件類 >::=〈類號X類型X規(guī)格系列X屬性表X參數(shù)值表Xe元 定義 >〈編輯定義 >〈關系定義 >〈技術說明> 〈類號>::=CLA SS〈序號> : 〈類型〉=TYPE:〈航標〉 〈規(guī)格系列>::=SIZE:〈規(guī)格表 >[，〈規(guī)格表>]〈屬性表>::=PARAM ETERS:〈屬性名> | 〈航標> {，〈屬性名> | 〈航標>} 〈參數(shù)值表〉=VALU ES:〈數(shù)值> | 〈規(guī)格> {，〈數(shù)值> | 〈規(guī)格>} 〈e元定義〉=PR IM IT IV ES:〈體素> | 〈典型件> | 〈復雜體> {，〈體素>〈典型件>|〈復雜體>}〈編輯定義〉=ED IT: 〈e元標識 > (〈編輯命令> {，〈編輯命令>}) {， 〈e 元標識 > (〈編輯命令> {，〈編輯命令>})}〈關系定義>::=C0N STRU CT:[〈典型件標識 > =]〈關系表達式>〈說明〉=N0 TE :〈文本〉l〈文本文件名>。
3.飛機復雜構件數(shù)控加工工裝典型件管理方法，其特征在于步驟下(1)語義模型定義對數(shù)控加工工裝典型件進行面向三維參數(shù)化驅動的定義和分析，采用標準BNF模型化表示方式對典型件三維參數(shù)化驅動定義參數(shù)進行描述，構建形成數(shù)控 加工工裝典型件的語義模型；其具體流程如下① 選擇典型件類號，該模塊提供類號選項；② 選擇典型件類型，根據(jù)典型件類號選擇具體的典型件類型；③ 選擇典型件規(guī)格系列；④ 定義屬性，并自動加入屬性表，如為多個屬性重復步驟④；⑤ 定義參數(shù)值，并自動加入?yún)?shù)值表，如為多個參數(shù)值重復步驟⑤；⑥ 定義結構或形狀單元，如為多個單元定義重復步驟⑥；⑦ 結合單元定義信息進行編輯定義，如為多個編輯定義重復步驟⑦；⑧ 定義典型件關系，可以為空；⑨ 定義完畢該模塊自動生成典型件語義模型數(shù)據(jù)結構；(2) 典型件庫的管理采用自動和交互相結合的方式，建立按類型分類管理的樹狀管 理框架，實現(xiàn)典型件庫的管理，包括新建典型件、查詢、刪除和移動等操作；同時，實現(xiàn)典型 件語義模型的存儲及其它相應的操作；其具體流程如下① 語義模型定義完畢，生成語義模型后，進入典型件庫管理模塊；② 根據(jù)語義模型中典型件的標識信息進行典型件庫匹配篩選，如果存在類似的典型件 類型節(jié)點，則自動定位于此節(jié)點，并提示以典型件標識信息建立典型件節(jié)點；否則提示以典 型件標識信息自動建立新的典型件類型節(jié)點和典型件節(jié)點；③ 自動建立典型件節(jié)點后，典型件語義模型則自動與節(jié)點關聯(lián)，并存儲到典型件庫的 相應位置；④ 典型件節(jié)點建立后，用戶可以采用系統(tǒng)提供的重命名、移動、刪除等操作進行典型件 節(jié)點管理；在執(zhí)行移動和刪除操作時語義模型同樣執(zhí)行相應的存儲位置移動和刪除操作；⑤ 如不采用自動語義模型入庫，則用戶可以交互選擇典型件隸屬類型節(jié)點或是新建類 型節(jié)點以及新建典型件節(jié)點，所有新建交互操作系統(tǒng)都自動將典型件標識信息為默認為修 改狀態(tài)的初始標題，用戶可進行修改也可以默認；(3) 語義模型解釋具體流程如下① 模型選取，根據(jù)典型件的類型，從數(shù)控加工工裝典型件庫中提取該類典型件的語義 模型；② 模型解釋，包括提取各個單元的定義，并計算各個單元的定義參數(shù)；提取單元編輯命 令，并計算各編輯命令參數(shù)；提取各個單元關系定義；根據(jù)輸入規(guī)格，從模型的參數(shù)值表中 選取對應的參數(shù)值，最后通過三維CAD數(shù)據(jù)接口為三維CAD系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種飛機復雜構件數(shù)控加工工裝典型件管理系統(tǒng)及方法，包括3大模塊面向典型件三維參數(shù)化的語義模型定義模塊、典型件庫管理模塊和語義模型解釋模塊。該方法通過語義模型定義、語義模型存儲、語義模型解釋3個過程實現(xiàn)。本發(fā)明能夠有效管理飛機復雜構件數(shù)控加工工裝零件類和組合件類典型件，為數(shù)控加工工裝快速設計提供支持，同時，本發(fā)明也可以推廣應用于其它機械產(chǎn)品設計領域。
文檔編號G05B19/4097GK101763066SQ200910220760
公開日2010年6月30日 申請日期2009年12月15日 優(yōu)先權日2009年12月15日
發(fā)明者初宏震, 杜寶瑞, 邱 益, 鄭國磊 申請人:沈陽飛機工業(yè)(集團)有限公司;北京航空航天大學