异构CAD平台网络零件库系统的研究与实现

为满足不同CAD用户间三维零件资源共享和重用的需求,围绕多CAD平台和网络化,建立了异构CAD平台网络零件库系统体系结构,提出了零件通用三维浏览模型、零件调用与参数化驱动和零件库建库工具的实现方法和过程.并综合应用CAD软件的二次开发接口、AJAX异步通信、Web3D等先进技术,在.NET框架下开发出了针对机电典型行业中标准化、系列化零件三维图形的网络零件库系统,能实现零件三维模型在线浏览和参数化驱动,并能实现对网络零件库数据的有效管理与扩充.     

基于UG的装配特征自动识别及其逆向参数化方法研究

在三维CAD系统中,不论是自下而上还是自上而下的设计模式,对于组成装配体的不同零件之间仅能实现一对一的尺寸参数关联.提出了一种基于UG装配体装配特征自动识别的方法,分析了装配特征的各种定义和表达方法,建立了基于配合尺寸链的相关零件的尺寸关联,实现了逆向参数化设计,并在UG NX3.0环境开发了一个实现该功能的独立模块.     

基于UG的装配特征自动识别及其逆向参数化方法研究

在三维CAD系统中,不论是自下而上还是自上而下的设计模式,对于组成装配体的不同零件之间仅能实现一对一的尺寸参数关联.提出了一种基于UG装配体装配特征自动识别的方法,分析了装配特征的各种定义和表达方法,建立了基于配合尺寸链的相关零件的尺寸关联,实现了逆向参数化设计,并在UG NX3.0环境开发了一个实现该功能的独立模块.     

本体驱动的跨CAD平台开放式零件资源库构建

为满足网络化制造环境下制造企业在知识层面上对零部件资源共享与重用需求,有必要构建基于本体的开放式零件资源库管理系统。首先在PLIB本体扩展元模型的基础上建立基于网络本体语言(OWL)描述的零件资源共享本体元模型并对其进行形式化描述,并依此给出了构建开放式零件资源库本体方法及过程。且为满足不同CAD用户间零件三维模型数据交换需求,围绕网络化制造及多异构CAD平台,设计了跨CAD平台的系统总体框架;最后给出了一种开放式零件资源库系统开发实例—3D Cloud,验证了该本体驱动的跨CAD平台开放式零件资源库构建方法的可行性。     

三维CAD模型检索驱动的快速数控编程方法

为了实现对已有零件数控(Numerical control,NC)工艺设计成果的有效重用,提高NC加工工艺编制效率,提出一种三维CAD模型检索驱动的快速NC编程方法。通过建立一种以制造特征为核心的工艺信息模型,实现对已有零件NC工艺设计成果的有效表征;引入基于内容的三维CAD模型检索方法,从工艺信息模型库中检索出具有相似制造语义的制造特征,实现零件特征级制造语义层面的相似性评价;根据特征的相似度值选择不同的工艺重用方法,实现基于三维CAD模型检索的快速NC编程。将三维CAD模型检索驱动的快速NC编程方法在原型系统中对数百个零件进行验证和应用。试验结果表明,该方法能够有效地实现对已有零件NC工艺设计成果的有效重用,可以提高NC加工工艺编制效率,满足企业的实际应用需求。     

面向三维CAD的装配顺序建模系统研究

研究了面向三维CAD模型的装配顺序建模的原理、步骤和方法,先归纳出常见子装配体特征,再根据这些特征进行人机交互分析以划分装配顺序;开发了基于开目三维CAD的几何模型信息和三维CAD装配仿真模块的装配顺序建模系统;给出了使用该系统实现装配顺序规划的实例。     

三维CAD装配新方法探索

三维CAD软件SolidEdge通过贴合、对齐等装配关系实现各种零部件的装配,但是对于较为复杂的机构仅使用这些装配关系装配起来较为繁琐,特别是根据二次开发的特殊零件很难实现装配.三维数字装配新模式可以实现各种零部件的装配,不仅是对原装配模式的一种补充,而且还开辟了三维CAD软件装配新模式.     

三维CAD模型模块划分的蚁群聚类图分割方法

为了使三维CAD模型模块划分的结果保持较好的结构完整性,提出一种面向图分割的蚁群聚类算法.用属性连接图表示复杂的CAD模型并进行简化;通过对模型连接方式和零件属性的分析,获得零件的结构、功能和材料相关性并建立综合相关度矩阵;根据零件的连接层次关系重构了蚁群聚类的局部范围界定和密度函数计算方法,实现了面向图分割的的蚁群聚类.采用上述方法对某型飞机襟翼模型进行模块划分,验证了所提方法的正确性和有效性.     

基于Inventor的零件夹具关联设计

针对零件的夹具设计，以三维CAD设计软件Inventor R7为平台，利用其装配约束特性、衍生功能及其设计数据的有效关联，实现了以最终零件为原始设计基础，逆向生成全套工序零件模型和工序夹具，不仅实现了工序零件模型跟随原始零件的设计修改而更新，而且各套工序夹具也可依照规定的装配约束关系自动更新设计，提高了夹具设计效率。     

基于UGNX的零部件重用

常用零部件的三维重用建模可提高设计效率.在UGNX平台上,建立包括几何信息和非几何信息表达的,支持设计各阶段的零部件族可重用信息模型;论述了部件族分级建库原理和方法,分别建立部件、子装配、零件相应的模板模型和族表,部件和子装配层的成员属性封装其组成元件(下一级子装配和零件)的信息,通过成员属性建立部件、子装配、零件间的联系,实现分层模型驱动,对零件库进行重用,自动生成部件实例模型;应用部件族分级建库方法.高效的建立了对角导柱滑动冲压模架零部件重用库.     

复杂产品的层次语义模型研究

针对复杂产品的设计建模提出了一个层次语义模型。在现有三维CAD系统的基础上，从用户需求、产品设计、零件建模、部件装配各个阶段入手，将其中蕴含的行业知识加以分类、提取、抽象，形成设计语义、建模语义和装配语义，使虚拟样机在建立过程中能够利用并且包含更多的行业知识。对该语义模型的三个层次进行了详细讨论，并结合曲柄压力机的产品实例给出了具体实现。     

基于装配约束关系的零部件参数化设计

首先分析了零组件的一般参数化设计的常见方法 ,针对存在的定位关系复杂组件 ,提出了一种基于装配关系的参数化设计方法。文中着重阐述了该设计方法的原理 ,即采用关联参数建立多个组件间的关联可以实现复杂组件的参数化建模。最后基于三维 CA D造型系统 U G平台 ,给出了航空发动机单级叶片和盘的整体参数化设计实例 ,验证了该方法的可行性     

Shape distribution-based approach to comparing 3D CAD assembly models

As a key technology for three-dimensional (3D) model retrieval from model databases, the ability to perform comparisons of 3D models is important. In particular, during the product design phase, 3D CAD models should be robustly retrieved for design reuse or machining process planning. However, typical retrieval methods that are based on model names, codes, or annotations are limited in terms of their usability and robustness. Therefore, there are increasing requirements for shape-based 3D model retrieval techniques, as well as the ability to perform 3D model comparisons. In this paper, we propose a shape distribution-based 3D CAD assembly comparison method that has the ability to identify dissimilarities in 3D CAD assembly models by differentiating between assembly relationships and part-shape dissimilarities. This is different from existing methods, which are limited to only shape dissimilarities. We present experimental results for various test cases by comparing our proposed method and existing methods. Based on our experiment results, we found that our method can enable a comprehensive comparison of 3D CAD assembly models including assembly relationship dissimilarities, part-shape dissimilarities, and overall model dissimilarities.     

基于网格特征临界点的三维工程模型检索算法

为有效检索并重用现有三维模型及相关设计知识,针对工程三角网格模型,提出了一种与计算机辅助设计系统无关的基于网格特征临界点的三维工程模型检索算法.根据Morse理论,采用网格顶点处的离散平均曲率作为光滑实值函数,计算网格特征临界点;采用两临界点间近似测地距离和顶点法矢夹角余弦值作为联合形状函数,按照极大值点、极小值点和鞍点,分别计算同类临界点间的联合形状函数得到形状分布,从而将模型的比较映射为形状分布矩阵的比较.在普渡大学建立的工程标准模型库上对算法进行了验证和比较.实验结果表明,本算法客观反映了工程模型的相似程度.明显提高了基于图形分布检索算法的有效性.     

产品研发过程中的诊断维护知识管理与建模

为了改变复杂产品研发过程中产生的大量诊断维护知识没有有效利用的现状，提出了对其管理和建模的方法。在该方法中，提出了知识单元的概念，并在其基础上定义了知识情景和知识建模，通过知识模型来描述知识单元在不同知识情景下的各种组织形式。在此基础上，建立了诊断维护知识单元模型和基于产品结构树的知识组织模式，进而给出了不同知识情景下的知识重用和知识发现方法。最后提出了应用系统模型，并给出了应用实例，验证了知识管理建模的思想和方法。     

基于虚拟技术的装配工艺设计系统研究

介绍了基于虚拟技术的三维计算机辅助装配工艺设计系统,提出了3D-VAPP系统的体系结构;并对CAD模型的数据转换、可视化装配顺序和装配路径规划、装配过程动态模拟验证、装配工艺知识维护、装配工艺文件管理等一系列关键技术及解决方案进行了论述;尤其提出了一种基于多层次面片机械模型的精确碰撞检测算法及装配过程多角度观察镜头自动切换算法流程。最后,给出了系统进一步研究的趋势。     

面向飞机结构划分的CBR技术

飞机装配工艺设计需要大量借鉴以往机型的设计方案.对设计知识的重用是提高飞机装配工艺设计效率的有效保障.研究装配单元划分知识表示与重用技术,提出一种基于实例的航空产品装配单元划分设计方法,通过对装配单元划分知识的组织构造装配单元划分实例模型,采用基于相似度的实例检索算法,通过实例的检索获得符合设计要求的最佳匹配实例.以某机型机翼梁为例进行算法验证.     

支持产品设计的知识仓库框架研究

为满足产品快速定制设计过程对知识的配置、组织、获取和重用的要求，构建了基于知识仓库的知识管理框架。在对产品信息模型的定义基础上构建了由产品需求决策知识、产品结构知识、产品配置知识、产品特征知识和产品设计资源组成的知识仓库知识结构，并且将机器学习中的决策树和加权聚类算法用于知识推理和设计决策过程中，将Web Service技术运用于异构CAD系统和知识仓库数据交换，
实现了基于异构CAD平台的分布式知识共享和应用集成。     

航空产品设计知识的表示与重用技术研究

飞机结构设计需要大量借鉴以往机型的设计方案。对设计知识的合理组织和重用是提高飞机结构设计效率的有效保障。研究了航空产品设计知识表示与重用技术，提出了一种基于实例的设计知识重用方法。通过对零件几何和非几何特征的组织构造实例的表示模型，采用基于相似度的实例检索算法，通过实例的检索获得符合设计制造要求的最佳匹配实例，并以某机型机翼长桁为例进行验证。     

面向大型复杂产品的虚拟装配技术研究

针对大型复杂产品在装配生产组织形式、人的参与程度、装配工艺流程的优化、装配人员培训和示教等方面的特点,分别进行了虚拟装配关键技术的研究。重点探讨了考虑人体活动的新型虚拟环境技术、CAD系统和虚拟装配系统的数据集成技术、装配工艺的生成及其优化技术、工艺文件生成和现场示教技术等4个方面。最后给出了开发的虚拟装配原型系统在某型号复杂产品中的应用实例。