基于主从关联优化的产品族参数规划方法研究

针对产品族优化设计中存在的共性与个性的相互依存、制约关系,研究面向产品族的主从关联的参数优化规划技术。建立基于灵敏度分析的产品族参数识别划分方法,根据产品族设计参数的主从关联特点,建立优化问题的双层规划模型。提出一种采用多项式响应面拟合和遗传算法相结合的混合算法实现双层规划,下层采用多项式响应面法将双层优化目标拟合成为单层优化目标,在上层实现产品族公共参数的优化,再通过上层可适应参数的松弛约束关系传递,在下层利用遗传算法实现变型产品的参数优化。以起重机卷筒组件产品族规划为例,基于所提出的主从关联优化方法,得到个性变型产品参数最优值,为起重机卷筒组件产品及类似产品的产品族优化设计提供一种方法借鉴。

基于变型空间FBS本体映射的产品创新设计方法

借助设计知识系统提升复杂产品创新设计能力,实现满足新需求的产品新功能,是设计创新的关键。采用六元组定义产品功能—行为—结构设计知识本体模型,建立产品设计知识库。对于产品设计中由新需求引出的新功能,提出基于变型空间的功能—行为—结构本体映射获得极大一般变型功能元或者极大变型特殊功能元。采用分层递进的功能—行为—结构本体映射策略,以名称相似度搜索产品设计知识库实现产品的创新设计。基于层次分析的产品创新设计评价模型,评价基于变型空间的功能—行为—结构本体映射的产品创新设计方案。通过多绳金刚石串珠锯的产品创新设计及评价实例验证了所提方法的有效性。

基于模块化产品实例的变型设计技术研究

将模块化技术和基于实例推理技术引入到产品变型设计中,提出了基于模块化产品实例的变型设计技术。详细阐述了模块化产品实例的概念、基于模块化产品实例的变型设计流程和技术体系。开发了纺机产品设计系统,从而使粗纱机的变型设计得以规范化和智能化,提高了产品设计效率。

基于产品基因与物理表达的变型设计

为提供产品功能原理层的变形设计方法,结合产品基因相关概念与物理学中物理信息的表达与推理过程,提出物理单位描述的产品基因表达方法,推导了基于物理推理的产品技术系统构建过程,形成了基于产品基因与物理表达的变型设计模型。最后,借助电加热水设备的变型设计,得到新产品家用中药熬制器的设计过程,验证了所提方法的实用性与可行性。

CBD系统在变型设计中的应用及关键技术研究

分析了实例推理技术（ＣＢＲ）的一般过程，通过对比一般设计过程和ＣＢＲ技术，说明基于实例的设计（ＣＢＤ）系统用于产品变型设计的合理性，并研究了其中的关键技术。

基于Web的变型设计系统

基于Web的变型设计是充分利用企业现有资源、提高设计效率、快速满足用户需求的有效手段。针对基于Web的变型设计系统提出了一个三层体系结构框架 ,通过CAD软件接口程序驱动模型文件 ;对基于Web的变型设计原理、支持变型设计的产品模型构建、相应事物特性表的建立及系统工作流程进行了研究 ;结合高压泵产品给出了一个基于Web变型设计的实例。

基于复杂网络的产品变型设计方法

在阐述当前产品变型设计原理与方法的基础上,通过对产品尺寸参数分析,研究了产品尺寸参数传递结构。将复杂网络理论应用到产品变型设计领域,构建了产品尺寸约束关系网络,研究了网络统计参数意义及尺寸参数传递方法,提出了基于尺寸参数传递方法的产品变型设计方法。利用VC++,开发出与Pro/E系统集成的变型设计模块,以联轴器装配件为例,对上述方法与系统进行了验证。

应用于快速响应设计的产品动态模型

通过分析产品模型的研究现状，论述建立适应产品快速响应设计需求的产品模型的必要性，并指出相应的产品模型应具有的特性。在此基础之上，引入产品动态模型定义，分析其子模型、子模型的多视图定义及表示方法。

面向大批量定制的配置产品变型设计

从配置产品创新性与重用性相结合的角度探索了在集成环境下产品变型设计的发展规律,系统地提出了面向大批量定制的配置产品变型设计理论和方法.针对配置产品的不同设计域层次,定义了一整套适用于不同抽象层次和不同类型配置模型的递归化设计方法,通过不同设计域、不同层次、不同类型配置规则的模糊推理、模糊派生、柔性聚合实现设计过程的跃升和设计信息的继承.提出了配置单元派生进化、关联进化、替换进化的一整套方法,将配置单元进化演绎的历史与配置设计过程结合起来,实现复杂配置产品方案设计的自动化、递归化和可视化.结合企业具体应用将上述理论应用于实际产品开发中,取得了良好的效果.

基于事物特性的可重用产品模型

企业要想在激烈的市场竞争中取胜，就必须充分利用现有的产品资源，来实现对市场需求和客户订单的快速响应．为了克服传统ＣＡＤ的不足，研究了在关系型ＣＡＤ平台支持下，基于事物特性的可重用产品模型的建模技术．以液压缸建模为实例，给出了在自顶向下的产品设计过程中，可重用产品模型中数据及其关系的形式化表达．通过在企业中的成功实践表明，该模型能够有效地表达设计关系，是产品快速、准确地进行变型的基础．

产品级三维参数化设计系统的研究与开发

发展新产品的快速设计和制造能力是当前企业所面临的重大课题 ,其核心是如何保证“企业产品知识”的良性积累和有效再利用 .文中深入分析了现有相关技术的不足 ,提出并研究了产品级三维参数化设计技术和全息建模技术 ,在 MDT平台上进行了系统实现 .该系统已在多家企业得到深入应用 ,能够有效地满足企业对新产品快速设计和产品知识积累的需求 .

支持变型设计的CAD理论和方法的分析与研究

分析了变型设计对ＣＡＤ系统的要求，探讨了目前常用的支持变型设计的ＣＡＤ理论和方法及存在的缺陷，提出了一种基于装配模型的智能变型设计系统框架。

CBD系统应用于产品变型设计的关键技术研究

分析了实例推理技术（ＣＢＲ）的一般过程，通过对比一般设计过程和ＣＢＲ技术，说明基于实例的设计（ＣＢＤ）系统用于产品变型设计的合理性，并研究了其中的关键技术。

复杂变型产品参数传递结构研究

针对基于3维模型的复杂产品变型,提出了与产品建模结构相融合的树形参数传递结构。该结构规定参数只允许纵向传递,避免了参数之间的交叉传递,为复杂产品变型设计提供了有效的变型信息传递通道,并在此基础上实现了参数传递结构的模块化。以Solid Edge 3维造型软件为设计环境,以VB为工具开发了剑杆织机变型设计系统,阐述了剑杆织机建模、参数传递和产品变型设计的关键技术及其实现方法。

基于模块化的变型设计技术研究及CAD系统框架的构建

模块化设计方法和技术是支持产品族开发和快速变型设计的重要途径。文章对基于模块化的变型设计技术进行了深入的研究,并着重探讨了面向产品族的模块化产品结构构成模式及面向产品族的模块化变型设计的一般过程,建立了基于模块化的变型设计CAD系统的功能结构。

面向产品变异设计的零件可拓物元模型研究

为满足产品变异设计的要求,提出了零件可拓物元模型结构。通过融合零件及其子结构的几何、结构关联关系、功能和语义等信息,建立了零件变异物元模型。结合可拓理论,研究了零件变异物元模型的可拓性,分析了零件变异物元模型对产品变异设计的支持情况。最后,基于零件变异物元模型,开发了产品变异设计原型系统,并以发动机曲轴零件为例,建立了零件可拓物元模型。实例证明,零件变异物元模型解决了产品变异设计引起的零件结构干涉和拓扑更新问题,为产品变异设计提供了条件。

变型设计中的基因模型与产品优化方法实现

为了进行快速的变型设计,需要一个合理的产品结构设计模型,据此提出一种基于产品基因的新的变型设计方法。建立了支持变型设计的产品基因模型及其操作序列,并由此构建出产品优化模型。运用人工免疫算法得到了产品变型设计的最终优化结果。最后结合一种典型的机电产品验证了文中提出方法的合理性和有效性,为产品变型设计理论提供了另一种结构设计方法和优化方法。

配置产品尺寸参数修改与变型设计方法研究

在大批量定制的产品配置中,有时需要对配置模块进行变型设计或尺寸参数修改,如何快速准确地确定配置模块尺寸之间的相互影响关系,并对配置产品的尺寸参数进行快速准确的修改是配置设计准确性和配置设计效率的关键。将参数化技术和网络理论应用于大批量定制的产品配置领域,在建立产品参数化模型的基础上,建立了配置产品尺寸约束关系网络。提出了基于尺寸参数传递方法的配置产品尺寸参数修改与变型设计方法,开发了与PRO/E集成的产品变型设计模块。最后以联轴器产品为例验证了上述方法的可行性。

面向汽车配件制造业的产品快速设计系统研究

分析了汽车配件需求来源和产品设计过程,提出了汽车配件产品快速设计系统的体系结构,研究了相应的关键技术,最后开发了快速设计系统并在汽配企业实施应用。

产品模块可拓变型设计方法

为更好地支持产品多样化设计,提出了一种基于功构变换的产品模块可拓变型设计方法。针对产品模块变型设计需求,采用功能-行为-结构的迭代映射方法,建立存在模块的功构分解模型。通过数学模型中功构的可拓变换与分解,建立期望模块的功构分解模型,并采用功能流和功能模型IDEF0相结合的功能建模方法,建立期望模块的功能模型;基于功能模型的约束,通过结构单元的删除和聚合,进行模块功构要素可拓变换的传导变换分析,展开期望模块功构综合与结构设计,从而实现模块的变型设计。将该方法应用于堆垛机推拉机构的变型设计,双倍程推拉机构变型为三倍程推拉机构,验证了该方法的可行性和有效性。