《机械工程学报》英文版2004年第17卷第4期目次、摘要预告

基于结构柔性模块的广义模块化设计研究 徐燕申 徐千理 陈永亮 侯亮 (天津大学机械工程学院 天津 300072) 通过对组合框架式液压机主机结构模块化设计的研究,提出广义模块化设计的理论:建立柔性模块信息模型、设计知识以及结构变量可以集成于参数化的模块模型中;进而根据设计目标和定制的机械特性,提出广义模块化的参数化设计与变量化分析的方法。开发了以柔性模块为中心的设计系统,该系统依赖于柔性模块创建和再生技术,实现了产品快速设计。     

液压机广义模块化设计原理及其应用

针对液压机的设计特点,分析了传统模块化设计的不足之处,提出了模块化、参数化和变量化集成设计的广义模块化设计方法。给出了液压机广义模块化设计的基本原理,并对广义模块划分、模块结构参数化和变量化分析等关键技术进行了论述。最后,通过一个液压机模块的设计实例,进一步说明了广义模块化设计的特点。     

广义模块化设计原理及方法

针对传统模块化设计的局限性,将参数化设计和变量化分析技术引入模块化设计,提出广义模块化设计方法,从而拓展模块化设计的应用领域,使其既可适用于系列分级特性比较明显的产品及其产品族的开发,又可满足工况复杂、大载荷,需要进行结构强度、刚度设计,系列分级特性不明显的机械产品的开发设计.对广义模块化设计原理、广义产品平台、基于广义模块组合和基于广义产品平台的产品族规划方法进行系统阐述.最后以液压机广义模块化设计和产品族规划为例,详细说明广义模块化设计的基本原理和方法.     

整体框架式液压机广义模块化产品族建模技术的研究

将虚拟柔性模块引入广义模块化设计,通过模块的划分与规划,实现了结构复杂且不可再分的一类机械产品的广义模块化产品族设计,拓宽了广义模块化设计的适用范围;采用基于实例推理的方法,建立了整体框架式液压机的产品族和虚拟柔性模块族,为该类机械产品的快速设计提供了理论和技术支持.     

基于柔性模块的液压机快速设计系统研究与开发

液压机实现快速设计对我国机械产品的发展有着重要的意义.本文提出了基于柔性模块的液压机快速设计理论,论述了柔性模块化设计的概念,构建了液压机快速设计框架体系,并在三维CAD平台SolidWorks环境中利用其二次开发工具实现了产品的参数化设计,同时运用CAE分析工具进行液压机的变量化设计,最后实现了基于柔性模块的液压机快速设计系统.     

基于广义模块化设计的产品重构技术研究

从广义模块化设计及其相关概念出发,讨论了广义模块化设计的适用范围,并从可重构产品族的规划、模型创建、模块扩展及其组合拼装等方面详细介绍了基于广义模块化设计的产品重构技术,并以组合框架式液压机产品族设计为例,详细说明了广义模块化的产品重构原理和方法.     

整体框架式液压机广义模块化产品族建模技术的研究

为了实现整体框架式液压机产品族的快速设计，根据广义模块化设计原理，阐述了虚拟柔性模块；提出了以虚拟柔性模块为基础构建整体框架式液压机广义模块化产品族的策略；在对整体框架式液压机进行产品族规划的基础上，具体阐述其产品族的建模过程，为该类产品的快速设计提供了理论和技术支持。     

基于柔性元结构的广义模块化产品族建模及其应用

根据广义模块化设计原理。对广义模块化产品族和产品平台作了整体规划，阐述了柔性模块、虚拟模块、元结构以及柔性元结构等概念，提出了以柔性元结构为基础构建广义模块化产品族的思想。以组合框架式液压机的应用为例，分析了柔性元结构的具体创建过程。实践证明，该方法可以有效加速产品的设计．     

计算机辅助粗纱机模块化设计及其软件实现技术

本文在利用广义模块化设计的一般方法对粗纱机进行产品族的规划与模块划分的基础上,重点研究了计算机辅助粗纱机模块化设计系统的整体功能建模,系统信息流程,软件模块设计与系统信息集成.并给出了该系统的软件实现框架与具体实现方法.     

基于柔性模块的粗纱机广义模块化设计及其建模技术研究

本文论述了柔性模块的概念和相关知识,建立了柔性模块参数化几何模型并将广义模块化设计思想引入定型产品设计.在此基础上对粗纱机广义模块化设计进行了研究给出了粗纱机柔性模块信息模型,对其中的喂入模块进行了柔性模块的创建.     

支持客车车身设计平台工程数据库系统研究

构建基于Web的车身产品数据管理系统的总体结构。在数据库SQLServer的支持下,完成了系统中的主要功能模块,实现了车身开发的CAD/CAE的信息集成。实际应用表明,该系统能有效地管理车身开发中的产品数据,快速实现车身产品开发。     

集成化产品装配设计与模糊评价方法研究

研究了集成化产品装配设计与模糊价方法。基于用户定义的特征,进行产品特征造型和产品装配设计,建立了产品实例库;基于产品实例进行参数化结构设计,自动生成产品的三维装配图;从ＣＡＤ系统中,对产品装配体进行了自动产品装配特征识别;基于所建立的产品装配模型自动产生品装配数据的中性文件。     

Research of design and analysis integrated information modeling framework for multibody mechanical system: with its application in the LHD design

Many complex mechanical products can be considered as multibody systems; 3D computer-aided design (CAD), multibody dynamics, finite element-based strength and fatigue analyses, optimization, and other CAE tools, are often used to develop this kind of product. But design is difficult and challenging because of information inconsistence among different engineering domains, and isolated information model islands exist. Lots of research are attracted to design and analysis information integration, but attentions are mainly focused on integration of CAD–finite element analysis (FEA), supporting the bottom-up design principle, while multibody dynamics analysis for analyzing global performance of a mechanical system is rarely considered, which follows the top-down design principle. In this paper, a novel multilevel system representation modeling framework for supporting both bottom-up and top-down or mixed design methods is proposed. It can integrate the product design CAD models with multibody dynamics, finite element-based strength and fatigue analyses, realizing a CAD–dynamic–FEA–fatigue analysis integration. It can also support data exchange and transfer in multidomain analyses. The framework is illustrated with a case study of a load haul dump (LHD) design using currently available software tools. Furthermore, a design case study of the working unit of the LHD is given to highlight the applicability of the modeling framework for multibody mechanical systems. It has been demonstrated that the framework can describe information exchanging and integration among CAD, FEA-based strength and fatigue analyses, and multibody dynamics analysis during a multibody mechanical product design process.     

CONCURRENT PRODUCT PORTFOLIO PLANNING AND MIXED PRODUCT ASSEMBLY LINE BALANCING

Reconfigurable products and manufacturing systems have enabled manufacturers to provide "cost effective" variety to the market. In spite of these new technologies, the expense of manufacturing makes it infeasible to supply all the possible variants to the market for some industries. Therefore, the determination of the right number of product variants to offer in the product portfolios becomes an important consideration. The product portfolio planning problem had been independently well studied from marketing and engineering perspectives. However, advantages can be gained from using a concurrent marketing and engineering approach. Concurrent product development strategies specifically for reconfigurable products and manufacturing systems can allow manufacturers to select best product portfolios from marketing, product design and manufacturing perspectives. A methodology for the concurrent design of a product portfolio and assembly system is presented. The objective of the concurrent product portfolio planning and assembly system design problem is to obtain the product variants that will make up the product portfolio such that oversupply of optional modules is minimized and the assembly line efficiency is maximized. Explicit design of the assembly system is obtained during the solution of the problem. It is assumed that the demand for optional modules and the assembly times for these modules are known a priori. A genetic algorithm is used in the solution of the problem. The basic premise of this methodology is that the selected product portfolio has a significant impact on the solution of the assembly line balancing problem. An example is used to validate this hypothesis. The example is then further developed to demonstrate how the methodology can be used to obtain the optimal product portfolio. This approach is intended for use by manufacturers during the early design stages of product family design.     

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     

基于STEP的并行产品开发信息集成及设计版本管理技术

分析了并行产品开发的特点,提出了并行产品开发的信息集成框架,并从８６３／ＣＩＭＳ关键技术攻关项目“并行工程”的需求出发,参照ＳＴＥＰ应用协议ＡＰ２１４,建立了并行工程产品特征信息主模型,同时利用ＳＴＥＰ开发工具,通过对ＣＡＤ特征再建模的方法支持ＣＡＤ与ＤＦＭ／ＣＡＰＰ／ＣＡＭ／ＣＡＦＤ的信息集成;利用Ｄｅｌｔａ文件管理工具实现产品数据设计版本管理。     

基于粗糙集神经网络的产品族配置性能预测方法

模块化产品族设计是面向大规模定制设计的支撑技术.为了加快对动态变化的个性化需求的响应速度,提出基于粗糙集神经网络的产品族配置性能预测新方法,以通过产品族中典型产品变型的历史数据挖掘来预测新产品变型的基本性能,给出产品族配置性能预测定义和目标;提出层次化的产品族表示模型,并用数学方法对配置过程和配置对象进行规范描述;给出基于粗糙集神经网络的配置性能综合预测框架和基本步骤.该方法能够复用所挖掘的配置知识和配置规则,减少试验环节工作量,且能将性能预测值作为衡量是否满足最终客户需求的基本依据,以评价配置的合理性.最后以某模块化新型号冰箱产品族为实例进行验证.     

基于Internet的CAD/CAPP/CAM/ERP信息集成系统的研究

基于Internet的CAD/CAPP/CAM/ERP应用系统信息集成有助于跨部门、跨企业、跨行业和跨区域的协同设计、制造以及动态联盟 ,是产品信息一体化的核心技术。通过对目前分布式系统集成方案的比较 ,在对各子系统之间集成关系和方法分析的基础上 ,设计了基于XML和Web服务技术的新型的CAD/CAPP/CAM/ERP应用系统信息集成构架。探讨了系统实现中应解决的XML实体构架、Web服务的实现、系统的集成接口等关键技术 ,同时将JAXM技术和SOAP技术紧密结合来优化对XML信息的传递、交换。该集成方案以灵活的数据模式、可重用的服务模块、易扩展的数据接口有效地、可靠地解决产品在网络中设计、生产、制造和销售过程中信息的交换和共享 ,实现产品交易的信息化、智能化、集成化 ,以更快的速度、更高的准确度和更出色的客户服务满足客户个性化的需求     

基于BOM的IPD框架与实现

集成产品开发是解决产品开发中所有阶段所有职能部门的集成问题、改进产品开发过程的有效方法.提出以BOM为信息集成载体,建立基于BOM的IPD框架,将BOM的共享与传递贯穿于整个产品开发过程之中.进行了IPD框架内产品数据管理、生产工艺规划和制造资源计划模块中BOM的管理和集成设计.开发的软件系统已在企业得到实际应用.