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1、毕业设计论文题目： 基于XML的标准件库的建立 单位： 专业： 姓名： 2008年 月 日摘 要标准件的大量使用提高了产品设计效率，是现代制造的一个重要的特点。建立标准件库是一个很有意义的研究课题，对于机械零部件的生产和加工都十分重要。其次在Web和Internet 日益发达的今天，人们对互联网的依赖也越深。不同的操作平台，不同的应用系统，甚至不同企业间的数据互通，都需要一个共同的数据格式定义，XML的出现正可以解决这一切的问题。XML承担了数据表示和交换的角色，以XML表现的数据，具有严谨的结构、良好的可扩充性、可定制性，并具有平台无关性，空间无关性，便于网络传输是XML主要的四大特点，决定
2、了其卓越的性能表现。本文提出了基于XML的标准件库的建库平台的系统构架，在对标准件进行层次分类和标准件参数归纳基础上，设计了XML表示的标准件文档。系统采用了参数数据和零部件图形相结合的机制，并把参数数据以XML文档的形式描述，从而使此标准件库初步实现了标准件库系统的无关性。最后，实现通过Internet网上对标准件库的标准件数据查询。关键词：XML；紧固件；XSLT；标准件AbstractThe much using of standard part improved the efficiency of product design, it is an important character
3、istic of modern manufacture. It is a very meaningful subject for research to set up the standard component. Storehouse that the production and processing of the mechanical .second people depend on internet deeper and deeper with wed and internet are developed day and day. It is necessary a common da
4、tum from the different operating platforms, different application systems, the data even among different enterprise are interflowed that xml can solve these problem. XML has undertaken the data expression and the exchange role by the XML performance data which has the rigorous structure, the good ex
5、tendibility, may have custom-made the nature, and has the platform independency, the spatial independency, is advantageous for the network transmission is the XML main four major characteristics which has decided its remarkable performance. This text has proposed being based on standard component st
6、orehouse of XML to build the systematic framework in the storehouse platform which on the basis of carrying on the level to classify and sum up with the standard component parameter to the standard component that designing standard component file of XML. System data and parameters used mechanism com
7、bining parts graphics, and data to the parameters described in the form of XML files, so that the standards of the initial pieces of the system to achieve a standard of unrelated. Finally, the achievement of standards through Internet standard pieces of the data information.Key words: XML; Fastener;
8、 XSLT; Standard letter目 录摘 要IAbstractII目 录III1 绪 论11.1 可扩展标记性语言概述11.2 XML在数据管理中的作用31.3 基于XML的标准件库的建立的意义42 XML数据管理技术52.1 XML DTD和模式52.1.1 XML DTD52.1.2 XML模式62.2 表格数据到XML的映射82.3 XML的数据存储102.3.1 XML的文本存储102.3.2 XML的数据库存储113 基于XML的标准件文档的设计133.1 标准件的分类133.2 标准件尺寸数据的XML表示133.3 标准件文档的模式设计173.4 XML文档的编辑条件及
9、开发过程213.4.1 XML编译器213.4.2 XML文档编辑过程223.5 XML文档的浏览254 基于Web/XML 标准件库的建立284.1 XML标准件文档的表示284.1.1 XSLT和XML文档的转换模型284.1.2 标准件文档的表示294.2 网上显示的实现344.3 基于XML的标准件文档的应用前景37总结与展望38参考文献391 绪 论1.1 可扩展标记性语言概述 可扩展标记性语言(Extensible Markup Language 简称XML) 来自Standard Generalized Markup Language，即标准通用标记语言，简称SGML。Inter
10、net提供了全球范围的网络互连与通信功能，Web技术的发展更是一日千里，其丰富的信息资源给人们的学习和生活带来了极大的便利。特别是应运而生的HTML（超文本置标语言），以简单易学、灵活通用的特性，使人们发布、检索、交流信息都变得非常简单，从而使Web成了最大的环球信息资源库。然而，电子商务、电子出版、远程教育等 基于Web的新兴领域的全面兴起使得传统的Web资源更加复杂化、多样化，数据量的日趋庞大对网络的传输能力也提出更高的要求。同时，人们对Web服务功能的需求也达到更高的标准，比如：用户需要对Web进行智能化的语义搜索和对数据按照不同的需求进行多样化显示等个性化服务；公司和企业要为客户创建和
11、分发大量有价值的文档信息，以降低生产成本，以及对不同平台、不同格式的数据源进行数据集成和数据转化等等，这些需求越来越广泛和迫切。在Web未出现之前，SGML就早已存在。SGML是一种用标记来描述文档资料的通用语言，它包含了一系列的文档类型定义（简称DTD），DTD 中定义了标记的含义，因而 SGML 的语法是可以扩展的，为语法置标提供了异常强大的工具，同时具有极好的扩展性，因此在数据分类和索引中非常有用。SGML十分庞大，不容易学和使用，在计算机上实现也十分困难，加上开发成本高、不被主流浏览器所支持等原因。鉴于这些因素，Web的发明者欧洲核子物理研究中心的研究人员根据1989年计算机技术的能力
12、，提出了超文件标记语言即Hyper Text Markup Language 简称HTML语言。传统的HTML只使用SGML中很小一部分标记。为了便于在计算机上实现，HTML 规定的标记是固定的，即HTML语法是不可扩展的，它不需要含DTD（Document Type Definition，文档类型定义）。HTML由于自身特点的限制，不能有效地解决上述问题：作为一种简单的表示性语言，它只能显示内容而无法表达数据内容。而这一点恰恰是电子商务、智能搜索引擎所必需的。另外，HTML语言不能描述矢量图形、数学公式、化学符号等特殊对象，在数据显示方面的描述能力也不尽如人意。最重要的是：HTML只是SGM
13、L的一个实例化的子集，可扩展性差，用户根本不能自定义有意义的置标供他人使用。这一切都成为Web技术进一步发展的障碍。HTML这种固定的语法使它易学易用，在计算机上开发HTML 的浏览器也十分容易。正是由于HTML的简单性，Web 技术得到迅速的推广，网络技术也迅速发展。近年来随着Web的应用越来广泛和深入，HTML过于简单的语法严重地阻碍了用它来表现复杂的形式。尽管HTML推出了一个又一个新版本，已经有了脚本、表格、帧等表达功能，但始终满足不了不断增长的需要。另一方面，计算机技术的发展也十分迅速，已经可以实现比当初发明创造HTML时复杂得多的Web浏览器，所以开发一种新发Web页面语言既是必要
14、的，也是可能的。直接使用SGML作为Web语言，能够解决HTML遇到的困难，于是仅使用SGML的子集，使新的语言既方便使用又实现容易。正是在这种形式下，Web标准化组织W3C（World Wide Web Consortium）建议使用一种精简的SGML版本XML。XML 就是在这样的背景下产生的。 XML的典型应用有：与不同的数据源的集成数据可能来自不同的数据库，他们都有各自不同的复杂格式。但客户与这些数据库间通过一种标准语言进行交互，那就是XML。在这类应用中，XML解决了数据的统一接口问题。XML并没有定义数据文件中数据出现的具体规范，而是在数据中附加标签来表达数据的逻辑结构和含义。这使
15、XML成为一种程序能自动理解的规范。将运算负荷分布在客户端即根据自己的需要选择和制作不同的应用程序以处理数据，而服务器只需发出同一个XML文件。应用XML则将处理数据的主动权交给了客户，服务器所作的只是尽可能完善、准确地将数据封装进XML文件中。XML的自解释性使客户端在收到数据的同时也理解数据的逻辑结构与含义，从而使广泛、通用的分布式计算成为可能。将同一数据源不同的格式表现用户有着对同一数据源的不同需求。例如在标准件库中，有些用户需要的是参数的浏览，而有些用户需要的参数的编译和标准件的调用。而不同的网络接入设备也要求数据源可以根据设备的不同发送不同的数据。数据的组织和管理有两个发展方向，一是
16、与数据库结合，形成了XML数据库，其中涉及到数据的转换和存储。二是XML文本的存储和管理。XML使用的是非常简单的数据格式。可以用100%的纯ASC文本来书写，也可以用几种其他定义的格式书写。ASC文本是几乎不会“磨损”的。XML在数据管理方面有着很大的优势，这也是课题研究的地方。1.2 XML在数据管理中的作用XML在数据管理方面提供了以下的能力： 提供数据存储：XML以文本系统为手段来实现数据存储，这种存储方式使XML数据可以跨平台使用。 提供对数据的直接存取访问：不需要用户关心数据的物理结构。 提供数据的模式描述：XML采用DTD（Document Type Definition，文档类
17、型定义）或XML Schema（XML 模型）来描述数据的逻辑结构。 提供应用逻辑接口：XML 采用 SAX(Simple API for XML )和DOM(Document Object Model）定义应用编程接口，使应用程序能够访问和更新XML文档的样式、结构和内容。 提供数据的安全控制：XML提供了一套跨平台，跨网络，跨程序语言的数据描述方式，各行各业的人都可以针对自己的需求定义所要的文件格式，并且以XML文件当作数据交换的标准格式。XML的数字签名技术保证了数据传输的安全性。XML文件本身是一个文本文件，并且结构严谨，不会出现模糊不清的状况。XML文件是存储所有数据类型的极佳载体，
18、因为XML非常标准，可以用作小程序配置文件或者企业级数据库，具有可定制性，事实上，为了检索、复用以及重新结合数据对象而需要管理文档各部分的任何实现都非常适合于使用XML。XML文件中的内容是可移植数据，即具有平台无关性。XML和Internet的天然结合，使它一开始就具有了空间无关性。而XML的内容可定制的特点，也使其具有设备的无关性。正在到来的后PC时代，XML扮演数据管理的核心角色。总之，XML用来进行数据管理有这样的特点:具有严谨的结构、良好的可扩充性、可定制性、平台无关性、空间无关性和设备无关性。1.3 基于XML的标准件库的建立的意义 工业化生产的一个显著特点是大量采用标准件，机械产
19、品的设计离不开各种标准零件和标准组合件的使用，建立标准件、标准组合件库可以避免重复性劳动、提高产品设计的效率和质量。 标准件库在目前占有重要的地位，UG，Pro/E，Idea等CAD系统都具有自己的标准件库系统，但是这些标准件库往往是平台相关的，无法跨平台使用。并且不能很好的实现标准件库的动态扩充，为此，各种标准件库系统的研究成为一个热点。现在的标准件库系统大体分为两类： 一种是建立在某一平台上的标准件库，这种标准件库具有动态扩充、离线编辑等多种功能，可以满足此平台的标准件库的调用和存储。但是存在标准件不能跨平台使用的缺点，需要为不同的系统完成不同的造型和参数输入工作。 二是基于Web标准件库
20、，通常是一个专业标准件库网站，它存储着许多厂家所生产的零件的三维图纸及三维模型，在工程设计时所需要的某些零件图能够通过访问该网站进行搜索把得到的图纸文件下载到本地计算机直接使用。这样提高了效率。但是这种基于Web标准件库通常还是起一个标准件的网络存储的作用，真正的网络检索和网络调用还很不成熟。并且存在维护困难、崩溃不易恢复的问题。为此，进行了基于XML标准件库的建立及应用研究。即以XML来进行标准件数据的组织和管理，使XML成为标准件数据交换的标准。系统采用了参数数据，并以XML来进行标准件数据的表示和管理。即既可以在专业的标准件系统使用，也可以和网络结合，建立基于Web的标准件库，而不同系统
21、可以采用不同的标准件，建立基于XML的标准件库，能够有利于标准件库的扩充和修改，有利于标准件库根据不同需要来表现，有利于企业间信息的交流，从而使标准件得到更加广泛的应用。2 XML数据管理技术2.1 XML DTD和模式 2.1.1 XML DTDXML DTD即文档类型定义，它提出的目的是保证XML文档的有效性。一个文档类型定义应规定元素清淡、属性、标记、文档中的实体及其相互关系。一个DTD只能和一个给定义的XML文档关联。DTD有以下的好处：通过创建DTD，能够正式而精确地定义词汇表。所有词汇表规则都包含在DTD中，凡是未在DTD中出现的规则都不属于词汇表的一部分。许多解析器可以利用DTD
22、验证文档实例的有效性。只要在文档实例中写入一条简单的声明语句，解析器就能够获取DTD，并将其中的内容与文档实例进行比较。XML创作工具也可以通过类似的方式使用DTD。一旦选择了DTD，创作工具就能够实施DTD中的规则，它根据DTD中说明的结构，仅允许在文档中添加DTD允许的元素或属性。 由下面的标准件文档具体说明。 !DOCTYPE 尺寸信息 d=10 DK=20 r=10 K=12 此文档的DTD是内部的，包含在XML文档的前导说明部分，DTD也可以是外部的，作为一个外部文档被引用，而表示定义了一个元素类型，元素类型的名称是“尺寸信息”，元素类型是一个混合元素类型。实际上，元素的类型定义有四
23、种方式：元素类型：定义方式：ANY元素类型：定义方式：父元素类型：这类元素中可以包含子元素，在DTD中通过正规表达式规定子元素出现的顺序和次数。混合元素类型：即上面的XML文档的元素。定义方式：表示生命了一个元素的属性，其中参数系列是元素，而类型系列是此元素的属性。2.1.2 XML模式XML模式是伴随着XML1.0规范的制订而推出的，从DTD的第一个方案到现在为止，W3C成员共提交了五个Schema规范，分别是XML-Data、DCD（Document Content Description for XML）、SOX（Schema for Object-Oriented XML）、DDML（
24、Document Definition Markup Language）和XML Schema。直到现在，关于Schema还没有一个正式推荐标准，它仍处于不断修改完善的过程当中。对于上述的XML文档，可以把其中的DTD用Schema来代替，可以写作如下的形式：d=10DK=20r=10K=12DTD作为XML1.0规范的重要铸成部分，对于XML文档的结构起到很好的描述作用。但是，它具有一些缺点，比如，它采用了非XML的语法规则、不支持数据类型、扩展性较差等等。从总体上讲，DTD具有以下优点：一致性：使得对XML的定义不必再利用一种特定的形似化的语言，而是直接借助XML自身的特性，利用XML的基
25、本语法规则来定义XML文档的结构，使得XML达到了从内到外的完美统一，也为XML的进一步发展奠定了坚实的基础。 扩展性：对DTD进行了扩充，引入了数据类型、命名空间，从而使其具备较强的可扩展性。 互换性：利用DTD，我们能够书写XML文档以及验证文档的合法性。另外，通过特定的映射机制，还可以将不同的DTD进行转换，以实现更高层次的数据交换。 规范性：DTD提供了一套完整的机制以约束XML文档中置标的使用，但相比之下，后者基于XML，更具有规范性。利用元素的内容和属性来定义XML文档的整体结构，如哪些元素可以出现在文档中、元素间的关系是什么、每个元素有哪些内容和属性、以及元素出现的顺序和次数等等
26、，都非常清楚。 正是由于DTD具有这些优势，所以本文以后的XML的有效性都是用DTD来控制。2.2 表格数据到XML的映射 在标准件库系统的建立工程中，最常遇到的就是参数图表。如表2.1所示，其中d为公称直径，Dk为铆钉头直径，K为铆钉头厚度，r为连接铆钉头和圆柱部分的半径，R为铆钉头半径。以下章节出现表格字母代号不再赘述。表2.1 半圆头铆钉参数表 单位：（mm）d1214161820222427Dk2024283034384247K89101214161720r0.50.50.50.50.80.80.80.8R1112.515.516.518202226基于XML的数据表存储模式的建立应遵
27、循如下基本原则:通过自定义标记来描述数据表的组成元素，通过标记之间的嵌套关系来描述数据表的组织结构。假设数据表由n个元素组成，记为(元素1，元素2，元素n)。在数据表中根据其中n-1个元素确定某个元素，如果数据表的检索步骤确定为：元素1元素2. 元素n，则对应的标记嵌套关系应为元素n/元素n 具体来说: 第一步：将整个表格表示成为一个标记块。以后的所有操作的内容都放在该两个标记之间。 第二步：将表格的第一行表示成一个标记块，并且该行中的每一列(以列的字段的名字作为标记名)依次表示为如下所示的一些标记组合(所有这些数据都作为一个整体放在标记中间，如下所示)。 第三步：重复第二步的做法(处理表格中
28、的第二行数据)，直到表中的最后一行数据。最后将每一标记块按照对应的数据行的次序全部嵌套到中间。第四步：在完成了数据表存储模式的设计后，可通过嵌套子标记或添加属性的方法引入数据，如图2.2所示。对于数据表中的区间值，可以拆分为多个嵌套子标记或者多个添加属性。嵌套子标记添加属性 12 208 m 图2.2 引入数据的两种方式很显然这种映射的方法是可逆的，任何一个标准件参数表格可以转变成一个XML文件，任何一个如上结构的XML文件也能唯一地转变成一个标准件参数表格。在这种算法基础上，一个标准件参数库可以唯一的转变成一组XML文件，同样一组XML文件(和上面例子程序一样的文档结构)可以唯一的决定一个标
29、准件参数库。该映射算法为标准件参数库的建立提供了必要的理论依据。2.3 XML的数据存储XML文档的存储，可以有三种方式：纯文本：直接存储在操作系统本地文件系统中的纯文本文件关系数据库：例如Oracle，SQL Servers对象数据库：以文档对象模型DOM的形式存储文档目录服务系统：例如微软的活动目录系2.3.1 XML的文本存储 文本文件是最简单直接的存储方式，它与数据被理解的方式一致，自然地反映了对象之间的嵌套和所属关系。以下的程序表示了XML数据的文本文件存储方式。 直接把此文本文件存储到操作系统的本地盘里面，这种做法有如下的特点: 方便直接，不需要转换。 文本的备份和存储简单，恢复效
30、率高。 定制性好，方便编辑和修改。 存储粒度较大，不利于对存储数据的检索。 安全性依靠本地操作系统的安全等级。在分布式环境下网络通信的代价很高，数据共享困难。2.3.2 XML的数据库存储XML作为数据交换的标准，更着重于统一数据格式。因此在XML应用中，数据库作为数据管理的仍然占有重要的位置。 XML数据本身的树形结构不同于关系模型中的二维表结构，这种差别反映在数据库产品处理XML数据的技术上， 原有数据库基础上扩展了XML支持模块，完成XML数据和数据库之间的格式转换和传输。从存储角度上，可以把整个XML文档作为RDBMS表中一行，或把XML文档进行解析后，存储到相应的表格中。为了支持W3
31、C的一些XML操作标准并优化了XML处理模块。 正是由于XML的数据库存储在理论或者实际操作中的困难，因此，对于课题中要解决的XML存储问题，使用了XML的文本存储方式，在存储的时候对文件名做好定义，并且目录结构采用的树型结构与下面要讲到的标准件分类相匹配。由于标准件文档的有限性和层次存储，在存储上属于小数据量的操作。所以，以文本存储标准件文档是可行的。3 基于XML的标准件文档的设计3.1 标准件的分类 在实际使用中，行业上一般把通用的零件分为标准件、非标准件两大类，将标准件细分为国家标准件和企业标准件。在众多的标准件中我选取其中的一小部分螺钉。表3.1的螺钉类包含了8种标准件，其他分类就不
32、再一一列举。这次设计我选取紧固件中的螺钉，作为我设计的内容。对螺钉的几种类型进行编程，建立XML文档，并实现网上显示。表3.1 螺钉标准件分类螺钉标准件分类内六角圆柱头螺钉十字槽盘头螺钉十字槽沉头螺钉开槽盘头螺钉开槽沉头螺钉 紧定螺钉 吊环螺钉3.2 标准件尺寸数据的XML表示要建立标准件库，首要的任务是把以表格形式表现的参数信息表示出来，这些参数代表了一系列的标准化的尺寸数据，每一个系列代表了一个标准件的几何尺寸。结合2.2节对标准件参数表格的XML表示方法，经过研究，这类系列化的参数值可以分为三类： 主参数：这类参数规定了零件的大体形状，是最重要的参数，主参数可以是一个参数构成，也可以两个
33、或者多个参数共同构成，一类标准件主参数只有一个。辅助参数：这类参数和主参数一起，决定了标准件的尺寸。一个标准件可以由多个辅助参数。一般参数：一般参数是零件的各种几何尺寸的描述，由主参数决定，或者由主参数和辅助参数共同决定。根据不同的标准件的主参数和辅助参数的不同，这类表分为三类：1、只有确定主参数，就决定了标准件的尺寸这种标准件的几何形状比较简单，几何参数个数也不是很多，一般参数是根据主参数的变化而唯一变化。在唯一的主参数的一个尺寸系列中选择确定后，其他参数就唯一确定了。例如，内六角圆柱头螺钉，如下表3.2所示的，选择螺纹规格d，其他参数如dk, K, t, L都是可以确定。 表3.2 内六角
34、圆柱头螺钉参数表 单位：（mm）dM5M6M8M10M12M16M20M24M30M36Dk(max)8.5101316182430364554K(max)56810121620243036t(min)2.534568101215.519L253035404555658090110用XML可以表示为 . . 2、标准件尺寸的确定依赖于主参数和辅助参数当辅助参数同时是一个离散值时，需要从中挑选一个，才能确定标准件形状。最典型的例子是螺栓，如表3.3所表示的，主参数取为公称直径D，长度l取为辅助参数。 表3.3 螺栓的参数表 单位：（mm） dM3M4M5M6M8M10 c 0.4 0.4 0.5
35、 0.5 0.6 0.6K 2 2.8 3.5 4 5.3 6.4r(min) 0.1 0.2 0.2 0.25 0.4 0.4s5.578101316e 6.077.668.7911.0514.3817.77L(全螺纹)6-308-4010-5012-6016-8020-100L ： 6，8，10，12，16，2070(5进位，80160(10进位)，180360(20进位) 用XML可以表示为 6，8，10，12，16，2070(5进位，80160(10进位)，180360(20进位) . . 3、标准件尺寸的确定依赖于主参数和辅助参数辅助参数同时是一个系列值时，一旦确定主参数，其他参数也就确定了，但是辅助参数是一系列的值，如表3.4所示，需要从中挑选一个，才能确定标准件形状。例如垫圈，只有辅助参数在一系列的值中用户选择一个确定的值，尺寸才能确定下来。主参数取为公称直径D，厚度H取为辅助参数。 表3.4 垫圈的参数表 单位：（mm）D34568H1.6-22.2-2.752.6-3.253.2-44.2-5.25S0.60.81.11.31.6M0.40.550.650.81.05用XML可以表示为 1.6-5.25
