基于单层进化的产品客户化设计

为了满足客户的个性需求进行产品设计,提出了基于单层进化的产品客户化设计方法。在产品平台的基础上,利用进化技术中的遗传、变异和交叉等方法进行产品设计,产生更多的变型产品设计方案。产品的结构和参数在一个个体中得到表达,在个体结构部分存储其节点号码列,在参数部分存储所选择模块相应的参数,在进化过程中产品的结构和参数同时得以确定。通过适应度函数的评价,使进化后的设计方案满足客户的定制需求。通过蜗轮蜗杆减速器的进化设计来说明以上方法。     

草模型与产品设计

在产品设计过程中，工业设计师必须协调产品与人、产品与环境、产品与文化、产品与经济效益等诸多系统的关系，才能设计出实用、经济、美观、安全舒适、绿色环保的新产品。随着数字技术的不断曼新，年青的工业设计师越来越依赖数字设备进行结构设计和模型制作。在抽象的数字和虚拟的产品形态转换中，缺少了人对形态的真实感受，设计出来的产品自然有很多不合理的地方。因此，工业设计师在享受新的设计技术、取得设计高效率的同时，不能忽视设计的根本使命，必须正视传统设计手法的合理性。在产品结构设计阶段，传统的草模型制作既是协调设计师理性与感性、视觉与触觉矛盾的必要手段，又是降低设计成本的重要途径。     

人机协同的交互进化产品概念设计方法研究

为解决当前进化算法尚难完全模拟人类智能进行产品概念设计这一问题,提出了一种结合人机智能的交互协同进化方法,进行产品概念设计.利用面向对象与数据库两种技术,实现了产品设计的柔性建模,并借助交互可视化技术,使设计师通过对变量、约束、进化策略与目标权值的动态调整,在建模、搜索与评价的设计全过程实现人机协同的交互进化.最后,利用遗传算法与基于实例的推理技术,开发了人机协同的交互进化产品概念设计系统,并将其应用于注塑模结构优化设计,实例验证了该方法的有效性.     

基于产品进化机理的纺织工艺并行设计系统

为了帮助纺织产业引入新的生产模式以应对经济全球化挑战,基于产品进化机理和产品全生命周期思想,提出纺织工艺智能化并行设计系统架构,研究了知识获取与进化、全息质量诊断和质量预测等关键技术,开发完成了一套适合纺织生产的并行工艺设计软件.通过初步的工程实践显示,该系统能综合纺织生产中的多种质量影响因素,通过质量预测实现工艺并行设计与优化,产品开发效率明显提高,行业应用前景可期.     

集成环境下创新产品进化设计技术研究

随着世界经济一体化的发展,任何的企业或者技术想要发展都离不开大集成的环境。针对这个现象,本文针对企业产品中技术创新为例,阐述了如何在集成环境下更好地与之融合和进行更好地发展创新。     

产品协同设计质量控制模型研究

针对协同设计过程中的质量控制问题，建立了面向协同设计质量控制与保证的以产品开发任务为核心的层次化、协同化组织模型；提出了基于里程碑和过程同步点监控相结合的协调式质量控制过程方法与模型；阐释了协同设计质量信息的内容与特点，建立了质量数据管理模型。基于上述理论模型与方法，构建了支持协同设计质量控制软件系统的功能模型，为支持协同设计质量控制系统的开发提供了解决方案。     

产品设计质量数据与管理模型研究

针对产品设计阶段有效管理质量数据的迫切需求,提出了基于质量特性的产品设计质量数据管理模型。依据产品设计过程确立了产品设计质量特性与数据的定义,在分析产品设计质量保证过程和产品质量特性多维性及演化性特点的基础上,给出了产品设计质量数据与产品质量特性的映射关系和视图,分析了产品设计质量数据的结构、特点及管理需求,提出了基于质量特性的满足产品数据管理和流程管理规范的产品设计质量数据管理模型。通过开发现代产品设计质量保证与数据管理平台原型系统和典型机械产品研制过程的质量数据管理应用,验证了该模型的正确性。     

产品设计过程的基因模型

针对产品设计过程的优化与重用,引入基因工程方法对设计过程进行表示与建模,提出设计过程基因碱基、碱基对和设计过程基因的概念;依据设计活动、设计对象、资源和设计团队4类设计过程基本元素,构造出设计活动碱基、设计对象碱基、设计团队/成员碱基和设计资源碱基4种设计过程碱基;分析了这些设计过程碱基的构成要素及其属性,建立了设计过程碱基的矩阵结构。     

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。     

集成环境下创新产品进化设计技术研究

从创新性与重用性相结合的角度探索集成环境下创新产品设计概念和设计过程的发展规律,系统地提出了基于语义单元的创新产品进化设计理论和方法,深入地研究了产品运动进化设计、装配进化设计、结构进化设计和重用进化设计中的关键技术,并结合企业具体应用,将上述理论应用于实际产品开发中,取得了良好的效果。实例研究结果表明,该设计方法可使设计者更直观自然地在高层次的语义层上表达产品设计信息,实现了对计算机辅助创新设计的支持。     

Tolerance design optimization of machine elements using genetic algorithm

An important problem that faces design engineers is how to assign tolerance limits. In practical applications, tolerances are most often assigned as an informal compromise between functionality, quality and manufacturing cost. Frequently, the compromise is obtained iteratively by trial and error. A more scientific approach is often desirable for better performance. In this paper, a genetic algorithm (GA) is used for the design of tolerances of machine elements to obtain the global optimal solution. The objective is to design the optimum tolerances of the individual components to achieve the required assembly tolerance, zero percentage rejection of the components and minimum cost of manufacturing. The proposed procedure using GA is described in this paper for two tolerance design optimization problems: gear train and overrunning clutch assemblies. Results are compared with conventional techniques and the performances are analyzed.     

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。     

基于产品生态学的概念设计研究

为提高产品的创新性,提出了一种基于产品生态学的概念设计框架.研究了生物工程和产品概念设计之间的相似性,在分析了产品基因、产品细胞、产品器官、产品生物体、产品种群和产品群落模型的基础上,提出了产品生态学模型,构建了相应的概念设计过程模型,并以纺织装备产业的产品创新为例进行说明.     

产品设计的知识模型建模技术研究

针对传统CAD模型主要是几何模型的特点,提出建立基于产品几何模型的产品知识模型。详细叙述知识模型的知识表示、知识获取和知识重用方法。通过对知识的获取和重用,实现产品自顶向下的设计;运用知识模型的建模控制方法实现产品的设计控制。     

利用交互式遗传算法的产品造型设计方法

对产品造型进行了编码,采用目标客户参与的方式评定造型参数的权重;根据权重次序将产品设计的造型编码进行层次分级;通过层次降级的方式对原始解空间进行数据处理,每次降级利用交互式遗传算法搜索最优解,逐级完成造.型设计的细化设计.求解过程基于解码的形态方案进行,并为设计师提供了直观的操作界面.     

产品设计与工艺设计过程三维空间模型研究

为有效管理、规划、协调和控制产品设计与工艺设计过程,通过分析产品设计与工艺设计过程特点,确定产品设计与工艺设计过程的W2H基本要素,建立了基于W2H基本要素的三维空间模型。该模型可对过程进行动态跟踪管理,具有三维可视化、易理解、方便的特点。通过三维空间模型的截面和投影面,明确给出模型各基本要素间的关系。从任务、组织、过程三方面跟踪并监控产品设计与工艺设计过程,支持过程的规划、分析、改进和管理,为实施并行设计打下基础。     

改进型量子进化算法在宽带EUV多层膜设计中的应用

为提高基于量子进化算法(QEA)在宽带极紫外(EUV)多层膜设计中的求解效率和精度,本文利用宽带多层膜的光学性能评价函数的梯度信息改进QEA,建立具有明确进化方向的适用于宽带EUV多层膜设计的改进型量子进化算法(IQEA)。对比分析了基于IQEA和QEA的宽带Mo/Si多层膜的膜系设计过程和结果,结果表明,基于IQEA的多层膜膜系设计理论方法具有更优越的求解效率和精度;同时,IQEA同样可以小种群规模进行多参数优化。基于IQEA的宽带Mo/Si多层膜的设计理论实现了包括入射角为0°~18°,反射率达50%的宽角度多层膜,以及反射光谱带宽为13~15nm,反射率达25%的宽光谱多层膜的设计。基于IQEA的宽带高反射率EUV多层膜的理论膜系设计方法为复杂多层膜的理论设计提供了一种可供选择的高效膜系设计方法。     

一种面向产品创新设计的知识检索模型与实现

针对计算机辅助创新系统在中文知识检索方面的不足,提出一种基于共指关系扩展的知识检索方法.采用“共指关系索引—检索本体—设计知识”三层映射结构表达设计知识,形成一种以检索本体为组织核心、以共指关系索引为引导的面对面的知识结构体系.通过解析设计者以自然语言表达的检索意图,得到检索动名词词对,利用互信息技术计算概念术语间的相似度权重,匹配到符合检索意图的功能本体,调用已构建好的功能基索引检索设计知识.通过开发的知识检索原型系统中的检索示例验证了该方法的可行性.     

支持方案设计和技术设计的产品模型研究

基于表达设计意图和支持产品设计全过程的思想,分析方案设计和技术设计过程及产品信息的形成过程,提出支持产品方案设计和技术设计的产品模型。给出了产品组成结构、装配关系和结构设计3类产品信息的模型,其中结构设计信息包括装配特征、工艺特征和结构特征。列举并分析实现装配关系的装配特征实例,研究装配关系与装配特征间的功构映射,提出依据工程实际建立装配关系与装配特征间的稳定映射,实现产品设计知识的显示表达。最后用实例说明产品信息的传递和生成过程,验证该模型的有效性。     

Optimum design of cam-roller follower mechanism using a new evolutionary algorithm

Selection of tooling to perform specific operations like drilling and milling on ceramic materials using rotary ultrasonic machining process is an important aspect to meet stringent dimensions on workpiece as well as intended performance of tool. This phenomenon is more critical for micro rotary ultrasonic machining. In the present study, an effort was made to do micro drilling operation of Ø0.3 mm tool with varying geometry, having different wall thicknesses and abrasive grain sizes using design of experiments. The effect of tool-based parameters like grain size and wall thickness has been studied on axial cutting force, radial cutting force, tool wear, edge chipping area and taper. After examining axial and radial cutting forces, it has been concluded that lower wall thickness (80 μm) tool is good for drilling operation; and higher wall thickness (100 μm) tool is good for milling operation under same material removal rate conditions. It has been also investigated that lower wall thickness (80 μm) tool has less edge chipping area and less taper and can impart high drilling depth as compared to higher wall thickness (100 and 150 μm) tool. It is also concluded that lesser grain size (15 μm) tools are advantageous in terms of edge chipping area and cutting force for drilling and milling operations as compared to higher grain size (30, 35 and 45 μm) tool at constant material removal rate. Higher grain size tools have been broken at 1.13 mm³/h material removal rate conditions due to bad profile accuracy. But higher grain size tools have worked fairly well at less material removal rate condition. Higher grain size tools produced less wear. Tool wear was found minimum in higher wall thickness (100 μm) tool having higher abrasive grain size (30 μm). Using inferred results, Ø0.3 mm drilling experiments have been carried out on six aerospace ceramic materials. Also, groove of 0.5 mm size using Ø0.3 mm optimised tool has been successfully carried out in sintered SiC.