基于可适应设计和工程更改同步演化的产品设计方法

可适应设计和工程更改在应对客户需求变化方面具有一致性,但二者对产品功能变异与结构变型的处理方式不同。为实现产品设计的适应性,分析了可适应设计和工程更改互为补充的原由,以及融合的必要性,探讨了产品适应性更改演化过程。采用质量功能配置方法分析适应性更改需求,基于公理设计和通用设计理论构建了功能-结构-属性映射模型,采用功能要求矩阵、设计参数矩阵及结构属性元模型描述适应性更改演化步骤,实现可适应设计和设计更改的融合。以卷扬机为例阐述了适应性更改过程,为企业更好地管理设计资源与知识并提高产品设计的效率和个性化水平提供方法支持。

面向可适应设计的耦合功能集割裂规划

针对复杂产品可适应设计中出现的功能耦合问题,提出了一种通过分解与割裂进行耦合功能规划的新方法.首先基于公理设计对产品的功能和设计参数进行层次划分;然后在割裂中采用基于双向比较的层次分析法进行定量分析,并用遗传算法进行排序;最后结合汽车的自动变速器设计停车档的可适应设计对该方法进行验证,验证结果表明该方法可有效地使迭代次数达到最少,从而得到最佳排列顺序.

非标设备的可适应设计平台研究

阐述了以信息化技术贯穿产品的全生命周期,将产品的设计转移到可适应设计平台上,基于CAD/CAE/CAM/PDM与广义模块化设计思想,以静态的产品结构和动态的产品设计流程为主线,将产品设计生产的每一个细节都变成可重复调用和修改的信息化模型。从而实现产品的快速可适应设计,响应市场需求。

基于产品平台和机械总线的爬行机器人可适应设计

简要介绍了可适应设计的基本思想和原理,并以模块化原理、产品平台为基础,结合机械总线技术进行了可适应爬行机器人实例探索.设计了爬行平台,开发了燕尾槽式总线接口,通过接口的开放扩展性,与两个不同的最终功能执行模块相连接,完成了管外喷涂和管外缠带两个不同的任务,从而实现了基于一个平台对两种不同功能变易的适应性.

基于可适应设计的起重机小车平台规划

为了适应当前大规模定制的发展趋势,增强企业对已有设计知识的重用,缩短产品开发周期,在产品平台规划中引入可适应设计理念。以公理设计作为指导框架,在对客户需求及产品功能结构分析的基础上,对起重机小车采用"Z"字形映射方法获得小车FR-DP映射图,构建小车的公理设计矩阵;在分析起重小车设计参数间的关联度基础上,建立小车设计关联矩阵;规划出小车的平台参数、变型参数和定制参数,进而根据设计要求对这3类参数进行调整和配置,最终实现起重机小车可适应平台设计。

基于VB/CAE/Access的桥式起重机可适应设计平台构建

针对桥式起重机设计特点,将可适应设计与平台技术结合起来,提出一种基于VB/CAE/Access接口的桥式起重机可适应平台设计方法。在整个平台开发过程中,以VB6.0为开发软件,根据设计要求,将接口技术、编码技术、数据库技术运用于平台开发,利用平台实现桥式起重机模型的建立、装配、有限元分析及生成工程图。最后,基于参数化设计、模块化设计等技术,并结合Access,Solid Works,ANSYS通用软件,构建了桥式起重机的可适应设计平台,并给出了可适应设计平台的开发流程。

非标设备模块化可适应设计系统的实现与应用

将模块化技术与可适应技术相结合应用于非标设备的设计与生产中,将信息化技术贯穿于产品的整个生命周期内,基于PDM为主线,构建模块化可适应设计系统的关键流程,并将模块化可适应设计系统应用于非标设备新产品的开发设计中。

产品可适应设计评价的信息熵方法

随着用户对产品的功能、质量、成本、个性化以及环境友好性等方面的需求日益提升,制造企业必须更加即时、高效地响应不断变化的市场需求。可适应设计作为一种新型的设计范式,可通过设计过程的综合优化来满足产品生命周期内用户、制造企业和社会的需求,以提升经济效益和环境效益等。为了提高产品设计的可适应性,需对可适应性进行量化的科学表达,以便在设计决策过程中建立其综合评价指标体系。针对产品可适应设计的量化评价,通过构建产品可适应设计架构,将用户需求逐级映射至功能域、结构域及参数域;基于信息熵理论,建立产品可适应设计评价信息熵计算方法,通过变型度将主观、定性的产品描述转化为定量描述,实现产品个体、产品系列和产品平台可适应性的客观评价。圆柱齿轮加工机床设计实例结果表明,所提出的评价方法能够辅助设计人员对产品设计方案进行评价和决策。

面向可适应性的参数化产品平台设计

为定量评估产品平台设计的资源节约效果,基于相似度分析和聚类分析,提出了一种面向可适应性的参数化产品平台构建方法。该方法在面向多种设计需求的基础上,通过变量化分析技术,建立了产品结构的优化元模型。首先通过设计变量的灵敏度分析,确定候选的可共享的平台公共变量集;然后通过相似度计算与聚类分析重新确定公共变量在各产品中的具体数值,并进行分组,构建了产品族的多组共享参数平台。以基于产品平台的各个变型产品的可适应度阈值为约束条件,通过可适应度计算对各变型产品进行评价。最后,通过旋压切割机的设计,对该方法进行了验证。

基于元结构的机床结构可适应优化设计方法

提出了一种基于元结构的数控机床结构优化设计方法。按照结构的功能要求和工艺过程对被优化结构进行分解,最终分解为若干元结构,对元结构进行组合获得结构的修改方案集;利用CAD或CAE软件提供的二次开发语言构建修改方案集的参数化的一般模型。根据可适应设计原则建立结构性能指标的综合评价函数,并将其作为优化目标进行求解。最后通过内齿轮铣齿机床立柱优化设计实例验证了该方法的有效性。

YH30型液压机的可适应性设计

针对目前液压机企业的单件小批量设计模式不能很好地以低成本快速地响应客户个性化需求的问题,提出将可适应设计方法学理论应用于YH30型液压机的设计。围绕可适应设计的基本思想,基于三维CAD平台,提出了可适应性重用、可适应模块重构、可适应验证和可适应性优化策略。研究和应用结果表明,可适应性设计方法学能够有效地提高新产品的开发效率、降低产品的花费成本和减小已开发产品的报废率。

水下摩擦叠焊机可适应架构设计方法

为提高水下摩擦叠焊机对海洋管状物修复的适应能力和响应速度,将可适应设计引入叠焊机的设计过程中.针对机械产品功能变化的特点,在需求分析和功能分析的基础上,通过扩展功能结构图来表达可适应产品的可适应性;结合开放式架构的设计理念,明确产品的基础平台、功能模块及其接口,以便用户根据需求选择模块配置;提出了基于集合的产品可适应性评价方法,为评价方案的优劣提供量化指标.以水下摩擦叠焊机产品族设计为例,表明该方法具有较好的实用性和可操作性,可用于产品的开发和设计.

面向可适应性的产品平台设计参数规划方法

在分析已有产品平台特点的基础上,将模块化和参数化产品平台统一表示为基于"设计参数"的产品平台,提出了面向可适应性的产品平台设计参数规划方法.引入可适应设计理念,分析了产品平台结构及变型方式;以公理设计理论为指导,进行产品功能要求-设计参数的映射,建立公理设计矩阵;分析各设计参数之间及其与功能要求之间的敏感性,构建设计关联矩阵并对其进行关联度分析;然后通过变型产品关于设计参数的差异度计算,合理识别平台参数和变型参数,确定设计参数在产品平台中的共享策略.通过桥式起重机产品族的柔性配置实例,证明了该方法的可行性和实用性.

盾构螺旋输送机适应性设计智能决策

螺旋输送机作为土压平衡式盾构的重要功能部件之一,常常需要进行设计调整以满足新的工程需求。但是,设计调整容易导致产品指标发生过量变动,进而对产品的可靠性、安全性和可维护性等产生负面影响。为最大化重用已有的、经过工程验证的设计方案,降低设计调整的负面影响,提出了一种盾构螺旋输送机适应性设计智能决策方法。首先,收集盾构螺旋输送机的产品指标和设计参数以构建产品数据集,并通过依赖性分析和相关性分析分别建立其产品指标与设计参数间的依赖性矩阵和相关性矩阵;然后,基于产品指标与设计参数之间的相关性进行层次聚类,得到不同的产品元素集群,进而标定设计调整过程中产品指标变动的影响范围;接着,结合依赖性矩阵和层次聚类结果,识别不同集群中各产品指标所对应的关键设计参数;最后,利用神经网络构建产品指标-设计参数回归预测模型,并通过搜寻得到对新的产品指标需求具有较好适应性的设计参数调整方案。通过对盾构螺旋输送机产品指标的需求值与预测值进行对比分析后发现,其平均绝对百分比误差(mean absolute percentage error,MAPE)为3.9647%,且达成度为96.04%,基本满足设计要求。结果表明,所提出的方法能够准确标定盾构螺旋输送机产品指标变动的潜在影响范围,可有效识别产品指标所依赖的关键设计参数,并实现关键设计参数的智能求解,其不仅可为盾构螺旋输送机的适应性设计提供决策支持,还可为满足个性化、差异化需求的产品适应性设计提供技术借鉴。

基于参数化模块化的卷筒组可适应设计平台开发

基于参数化、模块化设计方法和可适应性设计的理论基础,提出了一种构建参数化、模块化可适应设计平台的方法。结合桥式起重机卷筒组的设计特点,以Solid Works 2011为开发平台、Visual Basic 6.0为开发工具,开发了一套卷筒组可适应设计平台系统。该系统经企业应用证明,大大提高了产品的设计效率,降低产品的开发成本。

面向数控弧齿铣齿机产品族的可适应动态设计方法

在可适应设计的基础上,提出了一种针对面向族的机床结构可适应动态设计方法.以产品族中系列产品的拓展设计作为可适应动态设计的分析和研究对象,建立了机床结构可适应动态设计过程模型.基于广义模块化设计方法建立了产品平台规划与设计模型.以结构相似度和性能提高作为评价适应性指标,建立了机床结构可适应性定量评价模型.以YH60系列数控弧齿铣齿机族设计与开发应用实例,对上述方法及实施过程进行了具体说明.研究和应用结果表明,通过对YH603和YH605机床有限元分析和实物样机的试验测试,整机性能提高了126.8%.

机械产品可适应性度量方法及应用

基于信息论中信息熵的概念,用构成产品的模块集合来描述产品的当前状态,提出用可适应信息熵函数来表征产品设计的复杂性和不确定性,在此基础上提出了新的基于可适应信息熵的产品可适应度的计算公式.提出了2种可适应度计算方法,即基于结构配置图的可适应度计算和基于功能结构图的可适应度计算.实例研究表明,该可适应度具有很好的可操作性和实用性,能够应用于产品的开发和设计实践.

面向可适应性的稳健性产品平台规划方法

为更好地快速响应市场的多样化需求,引入面向可适应性的产品平台结构概念。根据稳健设计与可适应设计在提升产品适应外部环境变化的能力、考虑设计变更及以低成本获得高质量产品方面的一致性,提出了面向可适应性的稳健性产品平台规划方法,在产品平台规划初期就开始考虑产品的稳健性,并使设计具有可适应性,以避免后期出现大的返工。以公理设计理论为指导,通过'Zigzagging'映射,依照功能需求分析及三种类型的划分,合理提炼特征设计参数,建立产品平台的功能要求和设计参数矩阵。将灰色系统理论应用到产品平台的稳健设计中,结合试验设计与关联度方差分析,合理识别平台参数和变型参数。然后分两阶段进行稳健优化,确定产品族基体产品和每个变型产品的设计参数的最佳设计方案。通过卷筒组产品族的规划实例,说明了该方法的可行性和实用性。

基于可适应产品平台的产品族配置方法研究

为更好地快速应对市场的多样化需求,引入可适应产品平台的概念,在分析电力液压块式制动器特点的基础上,提出了基于可适应产品平台的产品族配置方法。以公理设计为指导框架,进行电力液压块式制动器功能要求-设计参数的映射,建立其公理设计矩阵,构建设计关联矩阵并对其进行关联度分析,确定设计参数在产品平台中的共享策略,实现了快速响应用户需求的产品配置。

面向定制的液压机可适应产品平台构建方法研究

基于可适应设计理论研究了汽车门盖包边液压机系列产品的可适应产品平台构建方法,构建了包括CAD和CAE模型以及工艺的液压机可适应模块,使用实验设计技术(DOE)分析了模块的各个设计变量对产品性能的贡献值;综合DOE分析结果和单机产品优化结果确定了液压机的公共设计参数和个性设计参数,在产品族优化的基础上构建可适应产品平台,并给出了汽车包边液压机上横梁可适应产品平台构建的实例.