CAI驱动机械产品CAD模型重构研究

计算机技术已在机械产品设计过程中广泛应用,极大地推进了产品设计技术的发展。以TRIZ理论为基础的计算机辅助创新软件(CAI)能够提供给设计者语言性描述的设计思路或者一般方案解,但很难顺利地输出给CAD系统得到具体的图形解。通过建立机械产品CAD解模型使得应用CAI系统产生的设计方案能够输出给CAD系统,并在CAD系统当中得到具体的图形解。从而在机械产品设计中初步实现了CAI系统与CAD系统的集成,给出了CAI驱动机械产品CAD模型重构的步骤,并通过一个简单的实例进行了验证。     

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。     

计算机辅助创新驱动的产品概念设计创新设想产生过程模型

创新设想产生是产品概念设计阶段的关键环节,影响该阶段设想产生的障碍是设计人员不能很好地利用多学科领域的知识.鉴于此,基于发明问题解决理论的计算机辅助创新软件系统提供了应用多学科领域知识的一个平台.提出了计算机辅助创新驱动的创新设想产生原理,以计算辅助创新软件为设计场景进行问题求解,基于源设计中的未预见的发现建立扩展解空间,驱动创新设想产生,进而建立了计算机辅助创新驱动的产品概念设计创新设想产生过程模型.通过安全隔离蝶阀创新设想产生验证了该模型的可行性.     

计算机辅助机械产品概念设计技术探讨

提出一个支持机械产品“需求分析 概念设计 详细设计”全设计过程的计算机辅助集成设计工具的框架 ,介绍产品设计过程模型 ,面向全生命周期基于广义特征技术的产品信息建模方法、概念设计方法以及设计过程各阶段的集成技术。     

产品创新概念设计集成过程模型应用研究

通过集成不同的设计方法,如发明问题冲突解决理论、约束理论(Theory of constraints, TOC)、未预见发现(Unexpected discovery, UXD)、类比设计(Analogy-based design, ABD)等,建立一种产品创新概念设计集成过程模型,并分析产品需求。利用约束设计理论与发明问题解决理论(Theory of inventive problem solving,TRIZ)方法相结合来发现、确定并解决产品冲突;再利用类比设计将获得的UXD结果作用于驱动跨领域知识创新构想产生,进而确定领域内的产品冲突,获得了系统原理解或产品创新方案。以水力旋流器为例对该集成过程模型进行应用研究,提高了产品创新设计效率。     

基于知识的计算机辅助产品概念设计原型的研究

未来的CAD应该支持产品“需求分析——概念设计——具体化设计——详细设计”全设计过程。介绍了典型的产品生命周期以及面向产品全生命周期的集成产品模型和多视图产品模型数据库，在讨论了知识管理和基于知识的工程(KBE)系统框架的基础上，提出一种基于知识的产品概念设计原型并对未来的工作进行了展望。     

基于深度知识的创新性计算机辅助创新系统研究

针对我国制造业中轻工产品设计的特点和目前以TRIZ为核心的计算机辅助创新系统(Computer Aided Innovation,CAI)待解决的科学问题,通过从专利及各个学科的科技文献资料中获取深度知识进行知识库扩充和更新方法的研究,构建了CAI深度知识数据库的扩充和相应的运用机制;同时,通过对TRIZ、头脑风暴法、克服思维惯性等方法的分析与研究,构建了基于CAI的创新性概念设计过程模型。以此为依据,提出了具有创新性、操作性和指导性的基于深度知识的产品创新设计系统模型,并在辅助订钉器的创新设计中验证了该系统模型的有效性与合理性。     

模糊前端驱动的产品创新设计过程与应用

将模糊前端作为创新驱动力,应用发明问题解决理论中的冲突解决原理来分析产品性能与客户需求之间的差距,确定市场需求拉动的创新设想,通过结构创新对产品进行局部的改进,提高产品理想化程度和顾客满意度;应用需求进化定律与技术进化定律确定未来产品的需求及其对应技术进化的创新设想,通过原理创新对产品相关技术进行更新换代,提高产品应对市场未来变化的能力;以产品结构创新与原理创新为基础,结合计算机辅助创新知识库建立有创新设想产生到概念设计方案相融合的模糊前端驱动下的产品创新过程模型,提高设计人员自主创新的能力和创新成功率.以该创新模型为理论指导,进行带式输送机的创新设计,开发出新型磁垫式带式输送机技术方案.     

钢坯吊具集成设计系统的研究与开发

基于计算机辅助技术(Computer-Aided Design,CAD)和计算机辅助工程(Computer-Aided Engineering,CAE)集成技术,为实现机械产品的设计流程化、自动化,将三维参数化CAD/CAE系统及输出功能集成到统一界面,形成了开放式的结构设计和分析系统.以钢坯吊具为例,介绍了钢坯吊具集成设计系统的框架组成、设计方案及流程,为大型机械结构的集成设计系统提供开发思路,有利于产品的标准化、系列化及提高产品的科学化管理.     

集成三维设计模型的装配顺序规划

装配顺序规划是研究和开发计算机辅助装配工艺设计系统,实现产品装配设计过程和装配工艺设计过程有效集成的关键技术。研究了CAD模型中装配设计信息提取、子装配体识别法和拆卸法综合应用的装配顺序规划、基于装配结构树的装配设计与工艺集成数据接口的定义等相关技术。在这些研究的基础上,借助国产三维CAD平台CAXA的二次开发平台和XML技术,对以上技术进行了实现。最后,以电机产品为研究对象,给出了相关实例。     

基于结构预映射的产品建模

零件建模和装配建模是产品建模的两个方面,对制造企业的竞争力有重要影响。在当前的计算机辅助设计系统（Computer-aided design,CAD）中,尽管两者已高度集成,它们在过程层面仍然存在相互割裂的现象。为此,提出一种基于结构预映射（Structure pre-mapping,SPM）的产品建模方法。首先对产品建模过程及SPM进行系统分析,明确实现SPM需要完成的主要任务;其次,详细阐述SPM的内涵,并对其进行形式化定义,以便于在CAD系统中描述;第三,基于前期发展的装配特征偶概念,对存在于设计者头脑中的设计意图（表现为抽象配合结构和配合行为）进行系统建模,形成实现SPM的基础;第四,提出基于SPM的产品建模原理,进而展示相应的框架,并分析框架的功能模块及其实现方法;最后,通过HP发动机空气过滤器头部组件的产品建模实例论证方法的可行性。该方法可在过程层面上提高产品建模的集成程度,对于现有CAD建模理论和技术体系的丰富和发展有一定的积极意义。     

基于PDM系统的柴油机协同设计

阐述了PDM的基本概念,重点研究了PDM在柴油机设计过程中的信息建模技术,针对企业的实际情况,以产品设计及工艺编制为样本,构建了人员管理模型、产品结构对象模型、工作流程模型等信息模型,进行了有效的实施,并集成了现有的CAD、CAPP、BOM、OFFICE等应用软件,实现了对产品相关的数据、过程、资源一体化集成管理,提高了产品设计的效率。     

虚拟环境下面向并行工程的产品信息建模与研究

目前传统的产品开发模式已不能满足激烈的市场竞争要求。虚拟设计和并行工程是现代产品设计新型技术,而产品信息模型是虚拟环境下并行设计的基础,在对产品模型信息需求进行分析的基础上,提出了集成产品信息模型并行设计结构框架,阐述了基于STEP标准集成产品信息模型构建过程和具体的实现过程,解决了集成产品模型的多视图表达和产品结构树等关键技术,给出了产品结构树的具体实现算法,最后建立了面向并行设计的集成产品信息模型,并对该信息模型进行了分析评价。     

机械产品基于装配语义的变形设计

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。产品的建模包括产品模型和产品建模过程链。产品模型包括设计模型、技术信息模型及工艺过程模型。本文提出机械产品基于装配语义变形设计的概念。     

Design creativity in product innovation

The traditional design methods mainly focus on product or technical system themselves, but seldom recognise and plan design process from creative cognition approach point of views. This paper presents a qualitative model of creativity for product innovation. The factors that affect individual creativity are analyzed. Based on the characteristics of product design, incorporating cognitive psychology, information technology and computer application technology into design technology, a qualitative model of creativity for product innovation is developed. The key attributes of the model, named thinking styles and computer support tool, are analyzed, as well as the approaches of enhancing designer’s creativity for product innovation are presented. Based on the cognising process, the design activities were defined and represented, then, suitable creative strategies were selected. A systematic man-machine interactively creative design approach was established and a preliminary prototype software system of computer-aided design for product innovation was developed.     

注塑产品并行设计过程特征建模

在并行环境下 ,设计过程集成与产品信息集成两个环节互相关联。基于特征的产品信息模型在满足产品信息表达的完备性的同时 ,也应该满足设计过程不同阶段的不同需求。本文通过对设计问题不同阶段的特点及所需信息的分析 ,建立起并行设计环境下面向设计过程的注塑产品特征模型 ,并提出了区别于产品几何表达驱动设计方法的功能驱动设计方法。     

支持面向装配和面向拆卸设计的CAD系统

对支持面向装配和拆卸设计的ＣＡＤ系统进行了研究。以传统ＣＡＤ系统的产品模型为基础,建立了支持面向装配设计和拆卸设计的产品装配模型,结合产品装配性和拆卸性评价,将面向装配和面向拆卸的设计方法融入了传统的ＣＡＤ系统中,来解决产品生命周期工程设计过程中面临装配和拆卸问题。     

产品外形仿生设计研究现状与进展

创新是当前及未来发展的关键,而仿生是灵感来源的重要途径。仿生设计是工业设计中重要的研究方法,也是创新的重要手段。通过对国内外相关文献的研究,论述了产品外形仿生设计的相关概念,分析了产品外形仿生设计在形态仿生、功能仿生、结构仿生、肌理仿生、色彩仿生、意象仿生领域的发展,针对已有的产品外形仿生设计案例,提出了“自上而下”和“自下而上”两种设计过程,罗列了产品外形仿生设计中的主要方法。在产品外形仿生设计研究方法方面,提出了产品外形仿生设计的本体层、行为层和价值层三个层次模型,系统地探讨了产品外形仿生设计生物外形本征提取、产品外形设计与表达、生物外形本征与产品外形的融合三个方面的研究内容与体系结构,以及关键技术和存在的问题。针对仿生设计与信息技术的融合发展,提出产品外形仿生设计的研究热点和发展趋势。