面向大规模定制的产品模块化设计方法

对零件进行了功能和物理特性分析 ,得到了零件之间的交互值并形成了关系矩阵 ,采用层次分析法对影响模块形成的因素进行了权重分配 ;基于模糊树图方法对产品模块进行了合理、有效的划分 ,并应用基于多专家的综合评判法对取不同阈值的模块划分结果进行方案评价 ;结合典型实例说明了该文提出的设计方法可以解决面向大规模定制的产品模块化形成问题。与其他优化算法相比 ,基于模糊树图理论的模块形成方法可以对产品进行有效、合理的模块划分 ,具有良好的适应性和通用性 ;基于多专家的模糊综合评判方法可以对模块的划分方案进行科学的决策 ,得到的最优设计方案符合机械产品的设计规律     

基于BOM的复杂产品模块划分方法研究

提出了一种基于产品物料清单(BOM)且适合于复杂产品的模块划分方法。首先基于复杂产品的BOM,形成以零部件为节点的产品结构树(PST),然后通过分析同一节点内零部件的几何、功能和物理相关性得到关联矩阵(CM)并生成关联图(CG),根据关联图计算在不同划分情况时的模块化度(DM),在结构树范围内选择最优的模块化度确定模块的划分。最后以轮式装载机的工作装置为例说明该方法的合理性和有效性。     

基于功能流模型的青贮机械模块化设计

为降低大型农业机械的购买成本,提高安装效率和操作舒适性,提出一种基于功能流模型对青贮机械进行自组合的模块划分方法。通过对目标用户群体进行调研,了解客户需求,确定产品的总功能,将总功能分解成若干功能元,并用功能流进行有机结合,得到功能结构模型,最后对模块进行划分。通过功能流模型,将产品概念设计中的需求转变为功能,进一步转变为产品结构。以大型青贮机械为例,介绍了模块划分的方法和过程,为其他大型农业机械的模块划分提供参考。     

面向功能需求的产品适应性修改单元识别方法

针对产品内部单元修改操作的效应传导过程缺乏有效的分析方法,导致无法明确优先修改对象的问题,提出一种产品适应性修改单元识别方法。首先,建立功能需求与产品实例功能的量化匹配模型,借助可拓集方法将匹配结果划分为3个功能域,并通过多层"功能—行为—结构"纵向分解得到产品的功能—结构底层映射关系;其次,细化结构修改粒度至零件特征层,构建零件及特征的物元表达模型;在此基础上,构建以零件特征物元为节点的基元有向图,提出基于基元有向图的综合传导度计算方法,并以综合传导度作为产品修改单元的识别依据。最后,以某款螺蛳切尾设备的实例应用验证了所提方法的有效性和可行性。     

基于层次分析法的清障救援车模块划分技术研究

针对清障救援车辆,提出了一种基于模块化理论的模块划分方法,充分考虑了清障救援车辆产品从设计、装配到使用过程中的阶段特性,从功能、结构、材料、使用寿命、接口关系及回收利用等方面制订了该类型车辆产品的模块划分准则,并基于层次分析法构建了清障救援车零部件综合相关性矩阵。结合模糊聚类分析方法,进行产品零部件模块聚类划分,并基于模块内聚合度与模块间耦合度关系评价,选取最优阈值,优化模块划分方案。最后以某重型清障救援车产品为例,验证了该划分方法的合理性。     

基于单元模型的产品结构概念设计

将功能单元与结构单元作为基本逻辑单元,提出一种基于单元模型的产品结构概念设计方法。建立了功能单元模型,以及产品级和零件级两种不同复合度的结构单元模型;以功能单元为载体,通过对表征功能单元间关联关系的邻接矩阵进行运算,得到功能单元的耦合集及其优先级关系,建立了设计活动的功能链图;以功能链图为依据,建立了功能单元—产品级结构单元关联矩阵,得到基于产品级结构单元组合的、满足功能需求的设计方案;以此为原形,进行产品级结构单元到零件级结构单元的运动及定位关系映射,建立了以功能表面为载体的、由功能表面及其关联构成的产品结构骨架,对其进行参数约束与结构扩展,即可完成产品结构的扩展。以搬运机器人为例,说明了所提方法的有效性。     

基于设计关联矩阵与可拓聚类的产品模块划分方法

针对大规模定制与产品平台战略技术,模块化设计是一种有效的设计方法,而模块的划分是该方法的关键.文中结合公理设计与设计结构矩阵,利用独立公理进行产品功能划分,建立产品设计矩阵,再结合设计矩阵与设计结构矩阵,构建产品设计关联矩阵,然后利用可拓聚类算法对该关联矩阵进行聚类运算,以此来完成产品设计的模块划分;并将所划分的模块用独立公理再次做功能独立性分析,最终确定产品模块.最后以桥式起重机起重小车模块划分为例,验证了该设计方法有效性和可行性,提高了产品设计效率,降低了设计成本.     

基于修正赋权有向图功能结构的可变功能机械建模方法

以设计可变功能机械为目标,在分析机械产品功能结构的基础上,提出功能组合方式,定义功能链的形成以及功能结构聚合方法与规则。重新定义赋权有向图边向量,并引入可达矩阵,以辅助功能模块的划分。以豆浆机为例,生成了豆浆机的功能链,建立了整个功能结构模型,然后转换为赋权有向图模型,实现产品功能结构的计算机形式化。通过判断有向图中各个节点间的可达性,建立赋权有向图可达矩阵,为功能模块划分提供参考,说明了该方法的可行性。     

“绿色模块驱动”及其重要度排序方法研究

产品模块化设计过程中的各个用于实现模块化结构的准则被形象的称为"模块驱动"。在实现产品的绿色模块化设计过程中,首先应确定相应的能够实现产品绿色性能和模块化结构的"绿色模块化驱动",进而根据这些驱动获得零件关系,从而为模块化产品的设计奠定基础。这里分析、总结了产品模块化设计过程中的各种"绿色模块驱动",然后使用粗糙集理论中的粗糙数方法,结合QFDE框架来获得"绿色模块驱动"的重要度,进而确定满足客户、企业、政策需求的"绿色模块驱动"。最后通过洗碗机产品的"绿色模块化驱动"重要度的确定过程来证明方法的有效性。     

斗式提升机模块化快速设计关键技术研究

模块化设计是缩短产品设计周期、快速响应市场需求、实现大批量定制和敏捷制造的重要设计方法.由于机械产品功能结构的多样性和复杂性,实施模块化设计过程中的诸多问题依然没有通用的、完善的解决方法.文中以斗式提升机产品模块化设计为例,探讨了大型复杂机械产品模块化设计中的两个关键问题,即模块划分和模块检索方法问题.首先,针对大型复杂机械产品的结构特点,提出了基于用户量化参数与产品零部件关联度的模块划分方法,之后,针对复杂客户需求下模块检索问题,提出了以区间距为度量方式的模块检索方法,解决了模块具有多种属性且属性值为区间值时的定量检索问题;并在此基础上实现了斗式提升机模块化产品的成本预算,最后,给出了斗式提升机模块化设计原型系统总体结构和工作流程,验证了模块划分和检索方法的可行性.     

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.     

基于机械总线的产品系列平台设计方法研究

为解决产品族设计中平台确定和接口设计的问题,提出了一种建立系列平台的设计方法,并引入机械总线的概念.该方法以已有产品的功能结构为基础,通过划分产品模块、分析模块性矩阵和评估矩阵得到系列平台,利用机械总线实现平台模块与个性模块的连接,通过替换个性模块得到个性化产品,并对国内某企业生产的工程钻机建立了系列平台.     

广义模块参数关联结构有向图表示方法研究

为化解产晶变型设计过程中参数关联结构关系复杂的问题,将产品结构层次用广义模块进行表示,以减少产品结构层次,缩短参数传递链.运用有向图理论,提出了广义模块参数关联结构有向图的概念,用有向图顶点表示广义模块、子模块和零件,将参数关联驱动关系用有向边表示,得到广义模块参数关联有向图的性质.通过产品广义模块化结构层次关系,将广义模块参数关联结构有向图划分为多个子图,并对子图中顶点之间的横向有向边进行分解,建立了一种规范的参数关联结构关系,给出了其分解算法和参数关联的数学描述,为变型设计参数关联分析提供了理论依据.最后,以皮带输送机为例说明了该方法的有效性.     

复杂产品碳足迹节点单元渐进式模块化方法研究

为了更好的优化复杂产品的碳足迹,在拆卸混合图的基础上,融合公理化设计思想,定义度量功能域、结构域、生命域、接触域及低碳域的节点单元模块化要素组合准则。首先分立各组合准则,描述节点单元结构矩阵和关联图,利用动态模糊聚类层次法获取相关性,初步划分该准则模块。再综合各准则模块,辨析复杂产品极大极小集合范围模块。在确定各准则组合权重后,模糊聚类计算各准则下模块间综合关联度,编制聚类网格抽象图,依照不同阈值确定复杂产品碳足迹节点单元模块。经理论及车床实例验证,相对现有方法,该渐进式模块化方法具有能有效关联外部拆分需求、计算量较小和精度效率高等优点。     

基于遗传模拟退火算法的减速器模块化设计的模块方法

模块划分是模块化设计的基础及关键性步骤,通过对产品功能相关性、几何相关性和物理相关性的分析形成零件间模糊相似矩阵,然后以模块高内聚、低耦合作为划分的依据,采用遗传模拟退火算法(SAGA)对产品进行模块划分,为模块划分提供一种高效、合理的方式,结合典型减速器实例验证算法的可行性及实用性。     

产品知识模块本体的构建

对产品知识模块本体进行定义,并给出其内涵;提出了产品知识的模块划分思想,即从产品、部件、零件及零件特性等几个层次上采用结构模块方法对产品知识进行模块划分,并给出产品知识模块的正规化处理方法;对产品知识模块本体建模语言的选择及产品知识模块本体的维护等内容进行描述;给出了产品知识模块本体的构建过程,该过程包括产品知识的领域选择、模块划分、本体元素确定、本体语言选择、模块本体构建和动态本体进化等6个方面,并以实例说明该过程.     

模块化产品设计中模块间的关联分析与解耦策略

在模块化产品设计过程中,模块之间往往存在着关联关系,使得设计更复杂,进而增加产品开发周期和成本。针对模块化产品设计中模块间的耦合关联问题,基于设计结构矩阵(DSM)表示产品零件之间的关联关系,分析模块间的相互作用,确定关联模块的主控零件和依赖零件;分析主控零件的关联传播路径,计算模块关联依赖度,确定模块的优先级顺序。然后根据产品结构及其零部件的复杂性,分析主控关联零件的影响,从模块间的关联依赖度、关联零件变更传播的影响及提高模块的适应性等几个方面,提出关联模块的解耦策略。通过起重机抓斗实例阐述了产品模块化设计关联分析过程与解耦方法。     

自动缝边设备模块化设计方法

产品生产制造规格的不断增加,导致零件品种繁多,带来了生产和后续新产品开发的困难,采用模块化设计思想,对现有零件进行科学有效地模块划分和再设计,可以有效解决这一问题.文中将产品分别从结构层面、功能层面、数据表示层面进行了模块划分;建立了两零件间的特征相似等级评价体系,得到了部件间的各层面相关性矩阵;给各层面配比对应的权重...     

基于产品族参数化模块的飞机零件工艺装备变型设计技术

针对飞机零件工艺装备结构相似、细节结构变化大的特点,提出了一种基于参数化模块的飞机零件工艺装备变型设计的方法。基于零件的相似性和工艺要求提取飞机零件工装产品族,在产品族内对模块进行划分与组合实现变型设计。基于设计结构矩阵的方法对零件工装进行模块划分,并对划分后的模块进行参数化设计。当有新的工装设计任务时,可以通过比对零件特征以及工艺找到对应产品族,通过产品族内模块选择与组合,并基于参数化修改达到快速变型设计的目的。最后以飞机常用钣金零件翻边成形模具进行实例验证验证。     

基于几何推理有向图的装配序列规划

有向图是表示机械产品装配关系的有力结构,为减少有向图构造时的工作量,从拆装路径的空间可行性出发,提出了一种新的构造方法,从产品模型中提取装配关系矩阵并初始化有向图,建立层次化的结构,对产品中的零件进行路径规划,结合路径查找结果逐层填充节点,根据不同层次中节点的关系补充零件间的优先约束,从而生成相对完善的有向图。该方法基于CATIA二次开发自动进行几何推理,可用于存在复杂拆装路径的机械产品,具有良好的通用性。有向图拓扑排序生成的序列质量较高,运用粒子群算法对这些序列进行启发式搜索,相比传统方式缩小了搜索空间,能够更快找出较优的装配序列。