基于ACIS平台的功能表面产品模型研究

研究了利用ACIS平台所提供的类和API函数开发接口,构筑了基于功能表面的产品模型,并将其实际应用于组合夹具概念设计自动化软件DARFAD系统,为在ACIS平台上及其他形式的CAD/CAM系统开发提供了一条可行的途径。

产品概念结构设计中的公差进化模型和算法

在产品概念结构设计自动化技术基础上 ,研究了产品公差设计过程及其特点 ,提出了四层产品公差结构模型。应用局部公差分配模型与公差设计过程建立了全局公差优化理论模型 ,提出了以保证产品总精度需求为目标的概念结构设计阶段公差的同步设计算法。实例表明 ,提出的公差进化模型和算法 ,避免了人为建模工作 ,大大提高了公差设计效率和质量 ,为快速完成多方案的并行设计奠定了基础。

基于功能表面的概念设计产品模型研究

为解决功能向结构映射存在的多解性、不确定性等问题,引入功能表面作为功能到结构映射的媒介。在描述功能表面和产品功能模型的基础上,构建了一种机械产品概念设计产品模型(功能-功能表面-结构),实现了功能到结构的稳定映射关系。该模型可用于开发计算机辅助设计工具来支持机械产品概念设计过程,实例验证了该产品模型的有效性。

结构与公差同步设计的产品概念设计优化

为保证概念结构设计的可行性与经济性,提出了将公差设计研究提前到概念设计阶段的思想,并研究了其中的关键技术。首先基于一种结构不断生长的独特设计思路,建立了结构与公差同步设计的过程模型和相应的公差表示模型;然后研究了在设计过程中自动生成局部尺寸链和全局尺寸链的方法,给出了公差同步设计,并根据设计结果提出了概念设计优化的整体框架,实现了基于公差的概念设计优化;最后以活塞夹具设计为例,验证了本方法的有效性。

基于能量转换的机械产品概念设计自动化研究与实现

提出了能量链原理,从设计本质的层面上指出,机械产品创新设计求解的本质过程即是选择合适的能量转换原理及确定支持相应能量转换的结构方案的过程。在广义定位原理与能量链原理的基础上,建立了相应的概念设计产品信息模型,构建了支持能量转换推理的机械产品概念设计过程模型以及支持功能—结构自动映射过程的概念零件编码体系。介绍了基于该原理开发的概念设计CAD软件系统——DARFAD。

支持概念设计的产品信息网络模型

本文在分析传统产品装配模型的基础上，提出了支持概念设计的产品装配信息网络模型，并提出了功能表面的概念及其应用，指出功能表面与特征之间的主要区别在于：功能表面体现了形状及拓扑结构的不确定性及成长性．基于功能表面的产品装配信息网络模型细致表达了零件与零件之间、零件与表面之间、表面与表面之间的连接关系，建立了零件之间的全相关性．本文讨论了实现该网络结构的理论模型、具体的数据结构和相应的处理方法，为Top－down设计、概念设计、面向装配设计、面向产品生命周期的设计提供了技术和理论支持．

概念结构设计过程中功能表面重构技术研究

在基于功能表面分解重构原理的生长型设计过程中,产品概念结构中功能表面的重构即功能表面的类型、数量及其相互关系的选择与确定直接决定了零件的概念结构,并且从概念上基本确定了后续结构能否经济制造的空间约束。由于相关知识支持技术的缺乏,仍需要设计人员靠经验决定,降低了生长型设计的效率。文章分析了功能表面间的位置关系、联接方式的含义及其可制造性评价,与实际工艺技术知识相联系,提出了功能表面之间空间位置关系和联接方式的并行确定方法,开发了基于知识的设计支持模块,促进概念结构生长式设计效率的进一步提高。

基于功能表面分解与重构的概念设计过程模型

针对传统CAD系统对机械产品概念设计过程支持不足的问题,提出了基于功能表面分解与重构的概念设计过程模型。模型包括功能层、功能表面层和结构层。通过引入功能表面作为功能和结构的信息载体,建立了功能、功能表面、结构之间的映射机制,实现了功能到结构的稳定映射关系,有利于开发计算机辅助工具来支持概念设计。以数控铣床为例验证了提出的过程模型。

基于功能表面分解重构的产品信息模型

针对设计自动化领域中一些问题 (概念设计、功构映射 ) ,提出了基于功能表面分解重构的产品设计过程的观点 ,并相关地构建了支持该观点的产品信息模型 ,以期求得对现行 CAD系统的本质突破 。

基于功能表面的产品装配模型的转化技术研究

DARFAD是以ACIS为平台开发的概念设计自动化工具。本文在DARFAD系统上完成了由ACIS几何模型到DARFAD基于功能表面的产品装配模型的转化,并在概念模型上添加了设计知识和信息,为在DARFAD中进行产品的逆向设计打下基础。

形象化设计技术与基于功能表面的产品模型

提出形象化设计方法 ,构筑基于功能表面的产品模型 ,可实现人脑思维即时地用计算机直观表达 ,并同时实现设计过程中的动态建模 ,也可随时从计算机屏幕上点取零件或表面实体进行产品结构的修改设计。

产品生长型设计及其关键技术研究

计算机辅助概念设计是机械设计领域的研究热点。在生长型设计理论的基础上提出了生长型设计过程模型;研究了CAD系统中支持生长型设计的关键技术:产品信息数据结构,设计知识库建模和概念结构匹配为实体结构技术;在此基础上开发了相应的概念设计自动化软件;通过工程实例验证了上述理论和技术的有效性和实用性。

基于功能表面的概念设计关键技术

为解决传统CAD系统不足以支持概念设计过程的问题,以分解重构原理和广义定位原理为理论基础,提出了支持计算机辅助概念设计的关键技术,包括设计知识转换模型,产品建模技术和知识库建模方法。基于ACIS几何建模平台开发了计算机辅助概念设计原型系统-CACDPS,并用实例验证了提出的关键技术的有效性。

概念设计过程中产品功能的广义定位表达

针对传统功能表达方式存在的不足,基于广义定位理论和功能表面提出了概念设计过程中功能的广义定位表达方式。把产品功能定义为对被操作对象的广义变趋矢量的限制作用;并根据限制的广义变趋矢量数目的多少来量化产品功能;而功能表面几何特性的存在使得功能有了直观的形式化表达方式。该表达方式避免了传统表达方式存在的歧义性,便于计算机辅助概念设计过程中对功能进行存储、检索与处理,也可以形式化表达概念设计结果。提出基于该功能表达方式的概念设计模型,在功能与结构之间增加了功能表面这一环节,该模型使得功能结构间直接映射存在的解不确定性和病态性等问题得以解决,并可以与后续的详细结构设计实现无缝链接。

基于功能表面的产品基因形式化表达

利用功能表面来形式化表达产品基因以支持机械产品概念创新设计。用数学方法描述了功能表面模型和产品基因模型,提出了一种变长度的产品基因层次编码方案,构建了基于功能表面的产品基因形式化表达过程,并用设计实例对提出的方法进行了验证。

基于产品基因的概念结构生长型设计研究

在产品概念设计过程中,通过与生物个体生长过程的类比,将产品比作生物个体,将零件看作细胞,提出了产品基因概念、特征。又从产品概念结构生长型设计中,提出了产品基因的表示方法和技术支持,并建立了基于产品基因组的概念结构生长型设计过程模型。最后利用软件系统实现了对虎钳夹具的设计。

机械产品生长型设计过程的研究

产品概念设计自动化已成为机械设计领域研究的重点。首先引入了广义定位原理和功能表面的概念,而后将实际零部件中表现产品形状、结构的特定表面抽象为功能模式,支持概念结构生成;将生物生长的机理用于产品设计过程,通过功能表面的分解重构进行产品概念设计;给出了功能原型和原理库的数学表达。通过工程实例,验证了上述理论的有效性和实用性。

概念设计中的流体工件与容器原理

提出了容器原理以解决概念设计中引入流体所面临的定位和功能建模问题,为解决"流体定位功能-流体定位结构"映射提出了容器面的概念,并分析了容器面与定位刚体的使定面的不同之处,指出以流体为主要操作对象的产品的概念设计即支持功能传递的容器的设计。主要研究了能量转换为主的容器产品的概念设计过程,针对设计自动化提出了一系列容器模式并设计了编码规则,最后通过一个实例验证了容器原理的适用性。