法兰标准件库设计的知识重用方法

    法兰又称法兰盘或凸缘盘，法兰连接作为管道施工的重要连接方式，广泛应用于船舶、石油、化学和机械工业等的管道工程中的管道连接，国际上常用的标准体系有：德国标准(DIN)、前苏联标准(ΓOCT)、美国标准(ANSI)、日本标准(JIS)、国际化标准组织(ISO)等．国内常用的标准体系主要有国家标准(GB)、机械行业标准(JB)、石化行业标准(SH)、化工行业标准(HG)等。法兰作为标准件为众多设计人员和制造厂家所使用，因此建立法兰标准件库能够显著提高法兰数据的重用性，法兰标准件库包括法兰的相关数据、二维CAD图和三维模型，但是法兰标准众多，数据量庞大，如何有效地组织和管理法兰数据将直接影响到标准件库设计和使用，目前国内外针对标准件开发了大量的标准件库，包括连接紧固件、管接头、模具和夹具等等，标准件库开发技术多采用参数化和二次开发技术，对开发人员的技术要求水平较高，不利于实现大规模的开发，而标准件要提高设计效率就需要有规模效应，尽可能多的在设计过程中全部使用到的国家和行业标准件，文中以国家标准及国内行业标准法兰为研究对象，采用基于知识重用的方法，研究以统一的知识模型描述各种法兰，能够为法兰标准件库中的数据组织，查询和检索提供有效的数据表达方式。

1 法兰知识模型的定义

    法兰作为标准件在国家标准及各行业标准中具有较为稳定的几何拓扑结构，通过对法兰在不同标准中的分类方法研究可以建立统一的法兰数据模型。

    式中：{P_i}为法兰标准件的分类特征子集；{D}为法兰的相关标准数据子集；M2D为法兰标准件对应的二维CAD模型；M3D为法兰标准件的三维模型。

    该数据模型可对法兰进行全面的描述，实现对跨行业标准法兰的数据查询检索，提高法兰数据的对比分析能力。该数据模型需要确定分类特征{Pi}和法兰的标准数据Data、二维模型M2D以及三维模型M3D，法兰数据子集{D}是与特定法兰绑定的法兰尺寸参数、加工精度和材料参数等，分类特征是能够作为筛选法兰的显著特征，包括标准编号、适用的公称压力、法兰的公称尺寸、材料特征、法兰的密封面特征和法兰的管连接特征，其中标准编号可以用来确定法兰是国标还是行业标准法兰，标准编号是法兰检索的重要依据，但是使用标准编号无法进行跨行业跨标准的横向比较，这就需要提取出更多的分类特征，主要的分类特征为密封面和管连接特征。

    1.1 密封面特征