1、南昌航空大学科技学院学士学位论文1基于 UG尺寸公差自动标注系统的研发1课题的的提出1.1三维 CAD软件尺寸标注中的问题三维CAD在用于机械设计时，设计人员标注尺寸公差必须先查表获得公差数值，然后通过DIM参数设定完成，但参数设定繁琐，速度也慢。在一般的机械零件图、装配图的绘制过程中，却常常需要查询公差代号所对应的上下偏差，由此便引出尺寸公差偏差的自动查询和标注的问题。在国家标准规定的标注方式中，有需要标出公差代号、上下偏差和配合公差的，还有需要公差代号和上下偏差一起标注的等等。CAD作为一种通用的绘图软件，它的各种版本中均没有可直接用于尺寸公差自动查询功能的命令，而且其尺寸公差的标注过程也
2、比较烦琐。在CAD中标注尺寸公差时，每标注一个不同的尺寸公差前都必须设置标注形式(Dimension Style)中的有关参数值，操作繁杂、效率低下；另外，CAD中也没有提供用于在装配图中标注配合公差的命令由于公差标注具有多种形式，同时不同零件尺寸段，不同公差等级具有不同的尺寸公差值，每一个不同公差值都要单独设定，才能进行标注。因此设计人员在标注多种尺寸公差时，上述过程必须重复进行，在尺寸公差标注上所花时间很多，不能实现尺寸公差快速查询和自动标注。1.2标注系统开发的意义为了方便设计人员，提高设计效率，通过VC+编程实现尺寸公差的自动查询及快速标注，在机械设计中具有较高的实用价值。应用系统的总
3、体设计本设计通过VC语言编写程序实现，能实现尺寸公差快速查询和自动标注。使得繁琐的手册查询能够省掉，为工作者提供一个轻松的查询平台大大提高公差查询的速度。1.3 课题研究目标课题研究为尺寸标注的自动生成 ，该课题的实现解决了用编程的方法进行参数化绘图中的尺寸标注问题, 大大提高了这种方法的实用性及效率。该软件的实现采用样本图的方法, 并利用了图形中实体的生成序号来对图形实体进行标识, 使新生成图可以完全无误地与样本图进行匹配。如果能用成拓扑关系而不是生成顺号来标识则会扩大其使用范围, 当然这在程序实现上会增加相当的难度。另外本软件所采用的一些基本思想在应用上还可以做进一步的扩展, 即不止在尺寸
4、标注线上这样做, 在一些附加实体或某种特征图形上也可采用这种方法来实现,这样配合特征设计更加能南昌航空大学科技学院学士学位论文2提高绘图效率, 这也是今后特别值得去做的工作2尺寸标注系统2.1参数化标注的研究2.1.1编程参数化的实现1.确定处理表格约束参数确定标准数据的约束检索参数, 建立检索参数与标准数据之间的约束关系是首要的工作. 尺寸公差的数据一般是以表格的形式给出和进行约束的. 它的检索参数需要两个, 即需要两个参数才能决定一组相关的尺寸公差数据. 此外, 这些参数除自身系列外, 参数之间还有一定的约束关系.2.1.2建立标准数据表格确定公差带数值时, 反映零件基本尺寸D、公差等级I
5、T 与公差带大小数值间的约束关系.b. 确定上、下偏差数值时, 反映基本尺寸D、公差等级IT 与基本偏差即es( ES) 或ei( EI) 的数值之间的约束关系 1 .按照这些分别进行转化及处理, 完成公差数据表格的建立和查询. 这部分工作是建立和维护标准的表格, 使用数据库制成表格及文本文件. 应用C 编程实现标准数据录入、形成标准表格建立2.1.3接口制作接口程序在软件中起到连接作用, 也是CAD系统中的核心部分. 将系统接收的参数值与程序处理结果的参数值, 按照参数之间的约束关系从标准文本文件中检索出所需要的数值, 接口程序一方面要具备根据交互输入的基本尺寸和程序处理输出的IT 等级,
6、检索出公差带的大小; 根据交互输入的基本尺寸和零件种类( 轴或孔) 及程序输入的IT 等级检索出所需要的上偏差或下偏差数值等功能. 另一方面具备将从有关标准中检索得到的数值输入标注序. 作用如图1所示南昌航空大学科技学院学士学位论文3接口程序除具备连接桥梁功能外, 还提供判断及修改功能. 比如可以判断用户输入的基本尺寸是否符合标准直径和标准长度系列, 如果是标准系列数值, 即可以直接采用. 否则, 接口程序将选择与其相近的标准数值; 判别设计所选用的配合是否符合国家标准.接口程序应用AutoLisp 制作, 应用AutoLisp提供的I/ O 函数打开文本文件. 顺序读入数据, 应用循环函数依
7、设定的关键字检索出所需的数值.( setq f ( open “g b. txt”“r”)( setq n ( read- line f ) ) l 0)( w hile ( = l n)( setq m ( read- line f ) )( setq l1 ( nth 0 m) )( if ( = l1 l) ( setq l ( + n1) ) )( setq l ( + l 1) )2.1.4计算求值若选用国家标准规定的优先和常用配合, 其上下、偏差数值可以从标准中直接查取. 如果不是优先、常用配合, 则根据基本尺寸和基本偏差代号确定一个上( 或下) 南昌航空大学科技学院学士学位论文4
8、偏差的值, 另一个偏差的数值则须经过计算才能确定.程序按照顺序进行, 即若遇常数继续查找, 遇运算符或函数, 则根据操作数目, 从前面常数进行运算, 直至将所有运算符及函数进行完毕为止, 将最后的运算结果储存使用.计算求值采用C 语言进行编程, 应用该程序将计算数据及标准数据生成顺序文本文件, 以供读取.2.1.5标注编程在装配图上标注基本尺寸相同的两个零件结合在一起的公差与配合. 如图2( a) 所示. 标注内容包括基本尺寸、配合代号. 配合代号是用孔、轴公差带代号组成的分数形式表示, 分子为孔的公差带代号, 分母为轴的公差带代号.标注格式编程实现, 程序中的基本尺寸及公差带代号均由交互输入
9、、计算程序和接口程序中的输出获取图形存取.2.1.6参数化标注结束语随着计算机辅助设计的广泛应用, 设计软件的开发成为机械设计的一项重要的工作. 本软件可以较方便的接入各种机械设计的CAD 系统中, 用以补充一些CAD 系统功能的不足. 本软件具有与外部系统良好的接口功能, 可以接入多种编程语言编制的程序.2.2公差设计概念与方法2.2.1公差概念1.由零件互换性的观念衍生，规范零件制造之尺寸变异范围为公差。2. 组装后的成品也必须满足功能上的需求，亦即零件的功能配合应该在制造组装过程中列入考虑，因此在工作图上标示公差之后才具有意义。3. 使用公差除了能保证装配可以确实进行之外，尚有下列优点：
10、 确保零组件互换性，维持技术水准 缩短加工时间，简化检验工程 易于分工合作，提高产品的质量与寿命，降低生产成本2.2.2公差种类1.公差可分为三种，即尺寸公差（size tolerance)，形状公差(form tolerance)与位置公差（position or location tolerance）。2. 位置公差又可细分为定位类公差、方向类公差与偏转类公差；而形状公差一般也涵盖轮廓类公差。3.一般所称的公差常指尺寸公差，而形状公差与位置公差则合称为几何公差。南昌航空大学科技学院学士学位论文52.2.3公差分析的方法与比较A.公差分析的传统方法( I)-Worst Case 法首先,必须
11、解释在公差分析时所用的两种方法: 公差合成与公差分配 .而在以下两个例子中用来运算公差范围的数学方法为 Worst Case 法,这是传统的做法1. 公差的合成(使用Worst Case 法运算)Part A 与 Part B 必须接合在一起,合成后的尺寸与公差范围会是如何呢 ?南昌航空大学科技学院学士学位论文6在这个例子中,可以得到一个很直观的结果-当Part A 与 Part B 相接后所得到的 Part A+B 长度和公差范围都是 Part A + Part B 的结果.也就是说：合成后的公差范围会包括到每个零件的最极端尺寸,无论每个零件的尺寸在其公差范围内如何变化,都会 100% 落入
12、合成后的公差范围内.2.2.4公差与产品之设计及制造2.2.5公差设计方法1.实验式公差设计法：透过实验方法找出设计参数之变动对于产品功能之影响，进南昌航空大学科技学院学士学位论文7而决定最佳之公差设定，例如田口式实验法。2. 数学模式之公差设计法：透过系统化之方法，以数学模式分析设计参数之变动对于产品功能之影响，再透过敏感度分析决定最佳之公差设定。零件之公差设计与标示例几何公差标示例2.3CAD软件辅助标注的实现CAD软件的标注功能确实强大，适应面涵盖机械、建筑等行业，但从机械标注南昌航空大学科技学院学士学位论文8的角度来看，如此之多的标注变量选项，琢磨不透的标注变量含义，让人感觉 CAD将
13、简单功能复杂化了。 在使用 CAD做设计时经常碰到如下问题： 1、如何方便的标注带公差的尺寸，能否直接查询公差带和公差值2、新国家标准中的孔深符号，展开长度符号如何填写、3、对称半尺寸如何标注所见即所得的尺寸标注编辑框：启动尺寸标注命令后，弹出尺寸编辑对话框，如图一。以尺寸值为核心，前面是前缀区，后面有中缀区，公差区，后缀区，看起来就像一个真实的尺寸，想在哪个区域填写内容、填写什么内容一目了然。通过在尺寸标注对话框中点击“公差带.”按钮，弹出公差查询/配合查询对话框，南昌航空大学科技学院学士学位论文9在 CAD 中，用尺寸样式设置统一的公差值虽然是最简单的公差标注，但最不可取。一般的公差标注方
14、法是在标注时进入文本编辑框，用转义字符或堆叠方式变相实现，想想都复杂！在 CAD 里，公差既可以在尺寸编辑对话框的公差区域里直接输入，也可以点击常用的公差带表，通过查询的方式自动填写，只需几秒钟，一个复杂的带公差的尺寸就被标注出来了。试一试在 CAD 中标注形如 的公差，然后再在 CAD 中标注同样的尺寸，就不一样了。我们在工程绘图时，常需插入、还有新标准中规定的一些符号如： CAD 在尺寸编辑对话框（如图一）设置了“常用字符 ”一栏，点击即可选用。 如果这些常用字符里没有，点对话框中的按钮“特殊字符.”，系统提供了更多的特殊字符，如图三。 如果特殊字符里还没有，还可以点击自定义，添加一些常用
15、的符号，这个对话框具有记忆功能，常用字符被添加后，将来可以直接使用。轻松实现对称半标注南昌航空大学科技学院学士学位论文10在 CAD 的软件中，标注一个对称半尺寸有多困难：先标一个完整的尺寸（如果只有一半图形，标注前还得先画辅助线） ，然后通过编辑尺寸属性的方式，隐藏一边的尺寸线，隐藏尺寸界限以及箭头，再调整一下文本的位置，标注出了一个对称半尺寸。启动对称半线性尺寸或对称半角度尺寸功能，指定中心线，指定一端的目标位置，对称半尺寸完成。如何实现螺纹标注？CAD 标注螺纹有点小技巧，使用直径标注功能标注时，在尺寸编辑对话框中只显示了尺寸值，直径符号 由标注类型决定，不显示在对话框中的，如果就这样确
16、定，标注的是直径，可如果在前缀区加 M，最后标注会显示成 M+尺寸值了，怎么办？解决的方法是，在尺寸值区域尺寸数值的前面输入 M，即可得到M+尺寸值，如果还需要在尺寸值后加说明，可以在后缀区填写。如何标注尺寸线下的文字呢？ 在尺寸编辑对话框的后缀区输入 “/X”后再输入文字，这串文字确定后即可显示到尺寸线的下方3数据库3.1数据库的定义所 有 的 信 息 (数 据 率 档 ） 的 编 纂 物 ， 不 论 其 是 以 印 刷 形 式 ， 计 算 机 存 储 单 元形 式 ， 还 是 其 它 形 式 存 在 ， 都 应 视 为 “数 据 库 ”。数 字 化 内 容 选 择 的 原 因 有 很 多
17、， 概 括 起 来 主 要 有 ：(1)存 储 空 间 的 原 因 。 数 字 化 的 产 品 是 通 过 网 络 被 广 大 用 户 存 取 利 用 ， 而 大 家都 知 道 数 字 化 产 品 是 存 放 在 磁 盘 阵 列 上 的 ， 磁 盘 阵 列 由 服 务 器 来 管 理 ， 磁 盘 空 间是 有 限 的 ， 服 务 器 的 能 力 也 是 有 限 的 ， 不 可 能 无 限 量 地 存 入 数 字 资 源 ， 这 就 需要 我 们 对 文 献 资 源 数 字 化 内 容 进 行 选 择 。(2)解 决 数 字 化 生 产 高 成 本 和 图 书 馆 经 费 有 限 性 之 间 矛
18、 盾 的 需 要 。 几 乎 没 有 图书 馆 有 充 足 的 资 源 来 对 整 个 馆 藏 进 行 数 字 化 ， 内 容 选 择 不 可 避 免 。(3)数 字 资 源 管 理 的 需 要 。 技 术 的 快 速 发 展 使 数 字 化 项 目 所 生 成 的 数 字 资 源 的生 命 周 期 越 来 越 短 ， 投 入 巨 资 进 行 数 字 迁 移 是 延 长 数 字 资 源 生 命 的 1 个 重 要 途径 ， 昂 贵 的 维 护 成 本 就 必 须 考 虑 数 字 化 的 内 容 选 择 。数 据 库 发 展 史 数 据 库 技 术 从 诞 生 到 现 在 ， 在 不 到 半 个 世 纪 的 时 间 里 ， 形 成 了坚 实 的 理 论 基 础 、 成 熟 的 商 业 产 品 和 广 泛 的 应 用 领 域 ， 吸 引 越 来 越 多 的 研 究 者 加入 。 数 据 库 的 诞 生 和 发 展 给 计 算 机 信 息 管 理 带 来 了 一 场 巨 大 的 革 命 。 三 十 多 年来 ， 国 内 外 已 经 开 发 建 设 了 成 千 上 万 个 数 据 库 ， 它 已 成 为 企 业 、 部 门 乃 至 个 人 日
