分析计算agent支持的以装配结构为核心的机械产品设计模式的研究

为了支持机械产品自上而下、不断细化的设计过程,本文提出了一种以产品的装配结构为核心,由多个分析计算ａｇｅｎｔ组成的,支持异构分布环境的协同工作设计模式。产品的装配模型描述零部件的层次关系、位置关系等几何信息和装配语义信息、设计参数及其约束关系等工程语义信息,能够向各分析计算ａｇｅｎｔ提供必要的信息,以实现机械产品几何造型系统、装配建模系统、分析计算系统之间的有效集成。基于集成框架的分析计算ａｇｅｎｔ能够完成异构分布环境下协同设计过程中的逻辑推理、判断、分析计算等复杂工作     

面向设计的集成产品装配模型

首先介绍了装配模型的研究现状 ,分析了装配模型的几种表示方式及其优点、缺点 ,然后提出了一种面向设计的基于广义键和层次结构模型的集成产品装配模型。这一装配模型能够描述产品的层次信息 ,描述零部件之间的位置关系信息、连接关系信息、运动关系信息、传动关系信息和配合关系信息 ,还能够描述零部件的设计参数及其约束关系、分析特征等非工程语义信息。基于产品几何模型和装配模型的设计系统 ,能够支持产品自上而下、逐步求精的设计过程和并行产品设计过程。     

基于语义关联与驱动的产品概念装配模型研究

面向概念设计的装配模型表示是机械产品装配建模技术研究的一个重要问题,现有的基于几何约束关系的CAD系统不能很好地解决这一问题。基于装配语义“三位一体”性给出了面向概念设计的产品装配模型表示方法,提出采用装配语义关联图表达零件之间的装配语义关系,通过装配语义关联图建立起支持概念装配模型的多层次语义关联和基于语义的装配驱动,从而实现机械产品从概念设计出发的自顶向下和从详细设计出发的自底向上的双向设计。     

机械产品基于装配语义的变形设计及其在 Pro-E 上的实现

产品建模技术是企业为赢得市场竞争而采取的不同战略的共性关键技术，它覆盖产品整个生命周期的信息。本文提出了装配语义的概念，并在仔细分析机械零部件间装配关系的基础上提出了机械产品装配语义体系，介绍了机械产品基于装配语义的产品建模系统及其变形设计在Ｐｒｏ－Ｅ上的实现。     

机械产品基于装配语义的变形设计及其在Pro—E…

产品建模技术是企业为赢得市场竞争而采取的不同战略的共性关键技术，它覆盖产品整个生命周期的信息。本文提出了装配语义的概念，并在仔细分析机械零件间装配关系的基础上提出了机械产品装配语义的体系，介绍了机械产品基于装配语义的产品建模系统及其变形设计在Ｒｒｏ－Ｅ上的实现。     

几何增强的装配工艺本体建模

包含产品几何与非几何信息的产品装配要求是装配工艺设计的主要依据,对装配工艺设计决策结果具有决定性的影响。在装配工艺模型中描述产品的几何相关信息能够更好地表达如装配顺序,装配路径等内容,同时可以更好地辅助装配工艺决策,提高决策的自动化水平。提出一种几何增强的装配工艺本体模型,利用语义本体技术,建立产品几何信息在装配工艺中的描述方法,数据结构与关系描述。并以该模型为基础,建立基于几何增强装配工艺本体的装配工艺决策框架。该框架分为两部分：一是采用几何增强的装配工艺本体模型描述产品几何信息和装配工艺信息的数据结构和相互关系;二是为了让几何信息与装配工艺信息之间存在的丰富的隐含关系显性化,对语义本体推理机制进行增强,提出推理单元的概念,使决策框架具有从产品几何信息中推理装配工艺相关信息的能力,有效地支持装配工艺决策。以针对某传动器产品装配顺序决策的过程,验证所提出的几何增强装配工艺本体模型与框架的有效性。     

支持无余量装配的容差语义建模技术研究

主流三维CAD系统侧重于产品的几何模型描述 ,其容差信息的描述方法对容差分析与综合的支持有限。容差设计是装配设计的主要工作之一 ,直接影响到产品的可装配性。航空产品研制过程中通常用工艺余量来补偿装配累积误差 ,不合理的余量将导致装配效益低下。因此 ,本文提出了一种新的容差建模方法———支持无余量装配的容差语义建模技术 ,建立了支持无余量装配的容差语义模型。本模型包含父子装配单元之间的从属关系、装配单元之间的约束关系和零件的属性等信息 ,采用统一建模语言 (UML)进行描述 ,并给出了实例对本方法进行了验证。本模型能够较全面地表达产品的设计意图 ,为余量优化设计、装配容差分析与综合提供必要的信息支持。     

基于产品装配模型和多代理的产品设计

提出了一种基于装配模型和多代理（Ｍｕｌｔｉ－Ａｇｅｎｔ）的产品协同设计模式,通过产品装配模型记录产品设计意图,支持设计过程的快速重演,同时产品的几何模型和装配模型向各代理提供所需的一些原始信息,多代理系统则完成对产品零部件的强度验算、刚度验算、加工工艺评定等方面的工作。这样,可以实现产品的几何建模系统、装配建模系统与多代理系统的集成,支持产品在异构分布症的协同设计。     

基于三维轻模型的装配工艺与产品设计信息集成

为解决装配工艺设计系统与其他系统间三维模型信息交换和共享的问题,提出一种基于三维轻模型的产品制造信息集成方法。通过分析数字化装配工艺设计对装配模型的信息需求,在此基础上构建基于轻模型的装配工艺信息模型,利用统一的形式描述产品设计三维模型信息、装配工艺信息及其之间的关系,建立实体几何模型与轻模型所表达的产品及装配信息之间的映射,实现各系统间的信息共享与集成,为装配工艺设计提供完善的信息支撑。通过一产品设计系统与装配工艺设计系统的集成实例验证所提出方法的可行性和有效性。     

基于语义推理的产品装配设计技术

为保证产品具有良好的结构设计和零件可装配性,研究了装配语义模型,详细讨论了设计尺寸约束和装配几何约束的符号化表达方法,并给出了书写规则。在此基础上建立了装配语义图,通过节点描述零件属性信息,通过有向边描述装配语义信息。介绍了基于装配语义的产品装配设计工作流程,重点阐述了零件设计尺寸约束、装配规划信息和装配操作序列的推理过程。给出了语义修改和语义变动两种情况下装配语义图的维护机制。应用实例表明,该模型可以有效地支持产品的协同装配设计。     

基于STEP的产品装配模型的研究

本文分析了并行工程的特点以及当前机械ＣＡＤ系统的现状，尝试建立产品的装配模型以支持现有ＣＡＤ系统进行并行设计。根据并行工程对ＣＡＤ系统提出的新要求，建立了描述机械产品的层次关系、装配关系以及参数约束关系数据模型，并初步讨论了应用装配模型的ＣＡＤ系统具有的基本功能。     

机械产品非线性装配顺序规划研究

提出了用于机械产品非线性装配顺序规划的关系码矩阵模型，通过编码将所有的装配关系信息集成于一个简单矩阵中，用连接模式，即二进制数模板技术来识别装配时零件的几何约束。基于关系码矩阵模型给出了规划可行的装配顺序，检测装配过程中零件的稳定性及识别子装配的计算方法，使用遗传算法搜索并优化装配顺序，用复合表表示遗传算法中个体的装配顺序。最后，通过一个实例验证了该方法的有效性。     

面向对象的航空发动机装配模型

为了对复杂产品的数字化装配设计提供有效的支持,首先对产品装配建模方法研究工作进行了归纳分析,指出面向对象的建模方法是目前最合适的复杂产品装配建模方法。然后采用对象类图建立了复杂产品装配元模型,描述了产品装配过程中的主要对象类及其关系,集成表达了产品结构、装配特征、装配关系、工艺方案等信息,为数字化装配设计提供了全面的支持。最后通过对象匹配方法,将复杂产品装配元模型转化为航空发动机装配的对象模型,并以燃气涡轮发动机的涡轮转子为例,对其装配结构构成、数据衍变关系及建模方法进行了说明。将所建立的面向对象的航空发动机装配模型直接用于数字化产品装配系统的开发,并进行了应用验证。     

PDM环境下基于产品配置的三维CAPP系统的研究

目前工艺设计主要基于二维CAD系统,与三维CAD系统的集成处于起步阶段.同时针对传统CAPP系统只能完成定性的工艺设计工作、无法共享设计阶段的设计结果、对企业已有产品资源重用和对具体的工序设计支持较弱的现状,从信息集成、产品资源重用和系统应具备的功能出发,对PDM平台数据模型进行了分析;以SolidWorks为设计环境,对系统的体系结构、主要功能和工艺设计的思路、流程进行了分析和讨论;最后对装配信息模型、图示化装配工艺环境等系统实现的关键技术进行了论述。     

面向中小企业装配设计系统的产品装配模型

为建立高效的中小企业装配设计系统,定义了多层次与多维度的装配集成模型.为有效实现各项装配设计功能,提出一组装配应用模型,分别对装配拓扑结构、装配关系、装配工艺及仿真等进行建模,自动生成尺寸链、装配关系矩阵与电子技术文档等;采用装配领域模型表达公共语义结构与领域知识,建立单一装配数据源,支持数据重用与共享.研究了装配数据迁移与衍生衍变方法,用以实现面向结构、语义与过程的模型数据自动衍变.将该模型用于AeroAssem装配设计系统的设计开发,并进行了应用验证.     

基于水平集方法的产品异构模型融合研究*

复杂产品设计往往涉及多个CAD/CAE系统,不同系统在几何模型构建、表达和存储等方面存在异构性,导致系统间数据和信息难以融合集成,降低了复杂产品的设计与开发效率。为了实现异构CAD/CAE模型语义信息和几何特征的融合,提出基于水平集方法的产品异构模型融合方法。构建了基于模型距离场的体素化模型,给出了体素化模型的可视表达方法,建立了距离场交、差和并集操作函数与产品造型特征复制、提取和识别的映射关系,建立了构造速度场操作函数和形位误差信息、高级语义信息和局部特征信息融合的映射关系,实现了产品异构模型的信息融合。通过复杂汽轮机叶片模型形位误差和高级语义信息融合试验,证明了方法在异构CAD/CAE系统信息集成方面的有效性和实用性。     

支持变型设计的可配置产品结构模型

根据变型设计对产品结构可配置性、可重用性和灵活性的需求,深入分析了广义产品结构和数据之间的语义关系,提出了一种将扩展与或树和装配有向图相结合的可配置产品结构模型。扩展与或树覆盖了一组变型产品的结构,建立了产品节点之间的内在语义关系和配置条件,用以支持变型产品的组成结构变型;装配有向图形式化描述装配关系和装配方向,用以表达产品结构中装配语义。在此基础上,通过可扩展属性集来描述产品结构中各节点属性及其关系,支持变型产品的参数变型与传递。最后以汽车减震器产品系列为例,说明该模型对支持快速变型设计的可行性。     

约束驱动的机械产品装配设计缺陷免疫辨识模型与方法

为快速查找、准确定位机械产品设计中违反约束条件的设计缺陷,将机械产品中零部件几何约束关系规约为设计缺陷判别函数,在对零部件几何约束编码的基础上建立了机械产品的装配约束关系矩阵,采用有向图存储装配约束关系矩阵信息,有向图中的节点标志零件编号,节点的数据结构存储零件的设计参数,弧的权值标志几何约束的类型。将有向图中弧的权值作为抗原,设计缺陷作为抗体,依据抗原基因与抗体基因的亲和度来决定抗体的变异规则,通过对抗体的剪切、拼接与替换等变异操作来识别抗原,基于对有向图中弧的权值的解码分析实现了机械产品设计缺陷的动态辨识。     

面向精度分析的全语义产品模型研究

为了利用计算机技术辅助产品的精度设计,提出了计算机辅助精度分析的概念,阐述了其分类、内容和方法,并建立了一种面向狭义计算机辅助精度分析的3维产品模型——全语义产品模型。按照产品层次的不同,将该模型分为零件级和装配级两类,因而在构造不同类型的模型时需要附加不同层面的信息,并将这些信息转化为相应的邻接矩阵形式,存储在产品的相应模型文件中,这样,全语义产品模型弥补了基于特征设计的几何模型的缺陷,能够提供精度要求、尺寸公差、形位公差、表面粗糙度和装配约束关系等方面精度分析所需的信息,为实现计算机辅助精度分析提供基础模型。该模型已成功用于自主开发的计算机辅助精度分析系统中。     

支持并行设计的维修性模型及其实现

为使装备具有良好的可维修性,提出了支持并行维修性设计的总体框架,分析了实现这一目标的关键和瓶颈技术———建立集成的产品维修性信息模型;以集成产品装配信息模型为基础,建立了集成的维修性信息模型,并讨论了与过程模型的集成;选择Pro/Intralink作为产品数据管理平台,分析了支持并行维修性设计集成环境的实现,包括基本环境的配置、主信息模型的建立、设计流程的定义与管理;以一种维修性分配工具的开发与集成验证了论文提出的方法。