面向成本设计技术在包装机械设计中的应用

将面向成本设计技术引入包装机械的设计,构建了包含特征建模工具、成组编码与分类识别器和成本估算三大模块的包装机械面向成本设计的体系结构,并提出了包装机械面向成本设计技术的技术路线,最后研究了包装机械面向成本设计的关键技术,包括包含成本信息的包装机械数字化产品建模方法、面向成本的包装机械产品结构优化方法、成本估算方法和零件的分类方法及相似度比较方法等.     

面向成本的产品包装设计

面向成本的设计（design for cost,DFC)是指在满足用户需求的前提下，在尽可能降低产品成本的设计过程中所提供的技术支持。面向成本的产品包装设计是DFC在产品包装设计领域的应用，其主要特点是在包装研制开发中，将成本作为一个与产品包装功能性、可加工性等要求同等重要的参数给予确定。文中分析了主要包装物（玻璃瓶、塑料瓶、铝罐、纸盒）在其全生命周期内的成本构成，并在此基础上提出了产品包装成本的估算框架。     

复合材料结构制造成本估算模型及软件开发

基于制造工艺过程的成本估算模型,采用Delphi 可视化编程语言和SQL server数据库开发工具,开发了复合材料制造成本评估软件。介绍了基于制造工艺过程的成本估算模型的基本特点,重点讨论了工艺时间模型并分析了构件复杂程度对工艺时间的影响。此外,通过引入曲率熵的概念,对前人提出的构件复杂性因子进行了改进,以便更合理地描述构件的复杂度。提出了成本估算软件的总体方案,确定了软件实现流程,并建立了成本数据库管理系统。列举了用该软件对一种复合材料单曲率板的制造成本进行估算的过程。应用所开发的软件对某型飞机的复合材料副翼和金属副翼的制造成本进行了估算,估算结果表明,复合材料副翼由于采用了低成本工艺与整体化的设计理念,其制造成本低于金属副翼。      

先进复合材料可制造性中的成本估算理论框架

飞行器复合材料构件的可制造性评价是其结构制造工艺方案决策的重要依据,成本是评价体系中的一个重要指标。本文概述了先进复合材料可制造性中的成本概念及组成,应用过程估算方法建立了成本指标的估算理论框架及初步模型。通过对工时估算理论的分析,提出了适合于过程估算方法的工时概念关系式。应用本文所提出的先进复合材料可制造性成本估算理论,能够有效地建立较为实用的可制造性成本评价估算模型。     

热压釜成型工艺工时估算的理论模型

大部分复合材料新产品的制造成本取决于早期设计阶段,因此应用一个统一的成本估算模型来估算制造成本对设计者来说具有重要的指导作用。针对先进复合材料制造工艺,总结了两种制造工艺时间的估算近似方法:幂定律近似和一级速度反应模型(一阶模型)近似。以热压釜成型工艺生产板材作为实验,应用最小二乘法将所得数据进行幂定律拟合和一阶模型拟合,结果表明,两种方法拟合结果非常一致。一阶模型具有物理可解释性,因此对新的设计和改进工艺,应用一阶模型比较理想。     

复合材料制造成本估算尺寸效应研究

探讨了复合材料制造成本估算的尺寸效应理论,将理论扩展应用于一阶动力学系统、线性控制系统和质点运动模型中。研究结果表明,在复合材料制造成本估算过程中尺寸效应的影响并不是线性的,通过分析不同制件尺寸及不同成型工艺的制造成本,充分验证了尺寸效应理论的可行性。     

热压釜成型复合材料波纹梁工艺工时估算

成本估算是目前复合材料领域开发研究的关键问题之一,而工艺工时估算又是制造成本估算的核心。本文中建立复合材料制造工艺工时估算模型,以热压釜成型复合材料波纹梁为研究对象进行理论分析和实验研究,给出此估算模型中估算变量和方程参数的确定方法并应用最小二乘法将所得数据进行拟合,其结果与实验结果基本一致。介绍了估算模型中参数随制件曲度变化的修正方法,为实现不同结构设计的工时估算提供指导。     

基于CAD模型的复合材料机翼成本快速估算

在机翼方案设计阶段需要快速对复合材料机翼的制造成本进行评估。基于制造工艺成本模型开发了复合材料机翼成本估算模型。应用CATIA 二次开发技术编制了模型生成器,实现了参数化建模过程自动化,并为成本模型提供计算所需几何特征信息。实现了机翼设计方案CAD模型与成本分析模型无缝连接的自动化计算过程,给出了实现该过程的流程和主要步骤。以某型无人机复合材料机翼为例,验证了该方法的确能对不同结构布置形式和不同外形的复合材料机翼设计方案进行快速成本评估。估算结果表明,在外形相同的情况下,梁的个数增加1个,肋的个数减少4个的复合材料机翼,其总成本增加了约2.5%;在结构布置相同的情况下,展弦比和梢根比的变化对该复合材料机翼总成本的影响不大。       

面向成本的设计方法与技术研究

在分析产品成本相关领域研究的基础上，提出了面向成本的设计方法。根据面向成本的设计方法，在产品概念设计阶段，应用价值工程及ＤＦＡＭ的分析方法，实现产品结构优化。在产品详细设计阶段，通过建立包含制造加工，装配，检测等成本信息的产品模型，实现 技术经济性评价，根据评价结果，及时进行产品再设计，降低产品成本。     

复合材料蒙皮加筋壁板结构成本-质量优化设计

介绍了复合材料整体化结构的制造成本估算方法。将成本作为主要的优化设计参,针对蒙皮加筋壁板结构采用共固化成型技术,考虑结构约束及与成型工艺相关的制造约束,提出了在压力和剪切力作用下复合材料蒙皮加筋壁板结构基于成本2质量平衡的优化设计方法。以蒙皮 T形加筋为例,分别选取最小质量和最小成本为优化目标参量验证工时估算模型的有效性。讨论了7种常见形状加筋整体化壁板结构的制造成本和质量,估算值与实验值吻合较好。研究结果表明,蒙皮T形筋制造工时最短而质量仅高于最小质量J形结构的0.5%,是基于成本2质量平衡优化的最佳选择结构。研究结果为复合材料整体化蒙皮加筋结构设计提供指导。     

机械产品中面向绿色成本的设计

以机械产品材料利用率为基础,构造了绿色度系数,乘以原来成本,转化成为绿色成本,并代替原来成本作为对设计优劣评判标准,将绿色设计思想引入面向成本的设计中,将面向成本的设计转变为面向绿色成本的设计.     

Application of Grey System Theory in Design For Cost （DFC）

Design For Cost (DFC) is a branch of Design For X (DFX). In this paper, we defined DFC as a design method that analyzed and evaluated the product‘s life cycle cost (LCC), then modified the design to reduce the LCC. Nowadays it is a very difficult thing to obtain LCC data in China or in developing countries. Statistical methods can not be used because available LCC data are few. In order to solve this problem, we used grey system theory. Then relations of cost factors were analyzed in LCC using grey relevant methods, and a GM( 1,1 ) model between design parameters and LCC was established. Using this model, we can estimate and control LCC by changing design parameters at the beginning of the design stage.     

New integrated model to estimate the manufacturing cost and production system performance at the conceptual design stage of helicopter blade assembly

This paper describes a new integrated model development to estimate the manufacturing cost and production system performance at the conceptual design stage. A fully automated conceptual framework for design for manufacturing (DFM) has been developed. An integrated product process design concept using activity based costing is applied in this paper. The new integrated model consists of four sub-modules: the geometric parameters generation module, processing time estimation module, activity based costing (ABC) module and production system performance module. All of the input-output data flows of developed modules are fully integrated for automated manufacturing cost analysis and production system performance. A developed integrated model is very useful for designers or integrated product development team to make a decision for evaluating the design alternatives and trade-offs between design and manufacturing phases at the conceptual design stage. A case study for a composite helicopter rotor blade is included.     

Design and optimization of symmetric laminated composites using a variable neighbourhood search-based model

The development of society is still marked by the need for lighter and stronger structures. The materials that respond best to these needs are composite materials. Designing composite materials is difficult as it involves designing the geometry and their composition. Traditionally, the design tasks have been based on approximate methods; the possibility for creating composite materials is almost unlimited, characterization by testing is very expensive and it is difficult to apply the results to other contexts. This article proposes a variable neighbourhood search-based model for the design of symmetric laminated composites, a general encoding for the design of composites, an evaluation function that has taken into consideration cost and safety criteria in design, the neighbourhood structures and a set of local search operators. The proposed model has been applied to different real-world problems and the results have been compared with other well-known design methods.     

基于灵敏度分析的复合材料层合板优化设计

工程结构中的复合材料层合板的几何参数往往具有随机性质.如何研究随机参数层合板的灵敏度,并对参数进行优化分析,这对正确估计结构设计的可靠性有着非常重要的意义.根据层合板的一阶剪切理论,采用样条有限元法,推导并建立了层合板的振动方程,刚度矩阵,质量矩阵,比例阻尼矩阵以及求解反对称层合板响应灵敏度的计算公式,在基于灵敏度分析的基础上,进行了复合材料层合板的基频分析和优化设计,并用网格法计算最佳铺层角.数值算例验证了算法的有效性.     

基于连续损伤力学的复合材料单剪螺栓连接强度估算策略

针对中国缺少T800级复合材料螺栓连接设计参数的问题,发展一种综合连续损伤力学（CDM）和工程算法的单剪连接强度估算策略,以替代试验,降低研究周期和成本。在该强度估算策略中,首先建立试件的CDM有限元模型,通过数值模拟得到单剪螺栓连接的设计参数,包括单剪挤压强度修正系数、无缺口层合板拉伸强度和应力集中减缓因子等。随后根据上述参数,建立工程算法,估算复合材料单剪螺栓连接的最终挤压强度。结果表明:通过该策略得到的T800级复合材料螺栓连接设计参数和强度估算结果与试验结果有较好的一致性,说明该强度估算策略的可行性。