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基于Web的模具动态联盟关键技术研究

王成勇  
【摘要】: 通过研究国内外模具产业的发展现状和未来趋势,积极探索适合我国模具产业发展的新模式,将模具产业的发展放在制造业全球化背景下,引入现代计算机技术和网络技术的最新成果,结合多种先进制造理论,提出采用模具动态联盟(MDA)的思路改造传统模具生产方式,提升我国模具产业的国际竞争力。利用分布式协同技术搭建模具企业的协作联盟平台,组建虚拟的模具生产集群,通过共享各自优势的模具设计人才资源和模具制造设备资源,使中小模具企业能够实现群体协作,完成复杂的成套模具生产任务,是本文研究的出发点。 MDA是中小模具企业提高敏捷性、提升竞争力的有效途径。本文以基于Web的MDA为研究对象,重点研究动态联盟方式下实现模具分布式协同设计、协同工艺和网络制造所涉及的关键支撑技术。 在MDA的组建技术方面,主要讨论了盟员优选问题、协同数据管理问题和专业网络门户技术。模具盟员选择的约束条件复杂,对盟员能力的评定指标众多,其中既有定性指标也有定量指标,而且各评定指标之间又有主次层级关系。因而,模具盟员选择属于模糊多目标决策问题,本文采用专家咨询法(Delphi法)和层次分析法(AHP)相结合对模具盟员的多项指标进行模糊综合评判,实现模具动态联盟的盟员优选。 为了实现动态联盟环境下模具产品数据的管理。提出将传统的PDM技术延伸至网络,形成基于网络的协同数据管理(cPDM),并对cPDM的相关开发技术进行了讨论,描述了cPDM在MDA系统中的数据管理功能以及实现模具数据协同管理的关键要素。 在服务平台的搭建技术方面,研究了目前主流的网络门户(Web Portal)开发技术,提出在通用门户平台中增加模具相关的支撑组件和协同工具,构成专业化的网络门户,即MDA网络服务平台。 在异构模具CAD模型数据交换与共享方面,通过对比分析两种交换模型,即专用接口模型和通用接口模型,指出在MDA中应优先选用通用交换模型。研究了适合通用数据交换的STEP中性文件建模语言,提出基于专业语义标记的模具关键特征数据快速提取方案,该方案可以在不改变STEP数据格式、不扩展图元类型定义的情况下,利用STEP规范的特征命名机制直接嵌入模具专业语义标记,实现快速准确的特征识别和提取。文中以一副典型的模具型腔三维STEP数据作为实例,详细描述了该方案的实现过程及相关算法,并开发了Java APPLET样例程序。 为了减小模具三维模型数据量,提高网络传输速度,实现三维模型异地同步协同浏览,研究了三维模型的轻量化技术。通过对常用三维CAD软件中的轻量化技术和国际组织制定的中性轻量化模型规范的研究,本文利用各轻量化技术的API接口,将轻量化图形数据解析内核以ActiveX形式进行集成,开发出集成的轻量化模型浏览器,供盟员脱离专业CAD设计环境,直接浏览多种格式的模具轻量化模型。 为了便于在MDA中将数据集中存储和提取,研究了将模具中性数据交换模型STEP数据与轻量化模型Web3D数据进行集成,形成具有中性交换功能和网络显示功能的单一文件;开发了基于整体封装集成方案的中间件,中间件利用XML DOM技术实现数据封装、解析、提取与还原。 在模具协同设计方面,提出基于CAD命令流组播的同步协同设计方案。该方案将各客户端CAD软件的交互操作命令采用宏录制的方法提取出来,形成文本格式的命令流,以本文所开发的组播中间件为协同工具,在设计群组内组播命令流,实现动态联盟环境下的模具同步协同设计。 在模具协同工艺讨论方面,研究了多用户共享的三维可视化交互技术。分析了共享桌面和共享屏幕技术的不足,提出共享三维交换矩阵的模具模型远程同步浏览方案,开发了具有多用户同步浏览功能的模具工艺协同工具。 为了在动态联盟中实现模具的网络制造,研究了适合网络制造的开放式数控系统STEP-NC,通过对STEP-NC规范的XML格式数控程序的分析,并借助开放源码的Java程序开发了三维XML刀路数据可视化工具,支持三维刀路在线检视。同时,还提出一种真实感模具加工过程切削效果动态仿真方法,便于模具专家通过动态联盟网络平台查看模具型面、型腔等关键部位的数控切削效果,介绍了动态仿真文件的合成技术。


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