面向零件变异设计的结构移植技术及应用研究

论文摘要

产品变异设计是为了满足客户个性化需求,通过改变原有变异基模型结构实现产品零件结构创新设计的一种方法,对于提高产品设计效率具有重要意义。本文研究变异设计中的结构移植技术,提出了零件结构划分与移植结构提取方法,基于面位姿的移植结构搭接技术以及基于设计结构矩阵的移植结构约束重建技术,开发了基于Pro/E的零件变异结构移植功能模块,并针对数控装备以及注塑机进行了设计应用验证。第一章介绍了现阶段变异设计及其相关技术发展现状,分析了相关技术所存在的问题,给出了本文的研究意义与研究内容,介绍了本文的组织结构。第二章研究零件结构划分与移植结构提取方法,利用功构映射方法对产品结构进行解析,对三维模型进行虚拟划分与重组,完成结构单元分离的可行性理解。利用包围盒确定不同的结构单元的边界范围,利用分割环的方法对能够分割的移植结构进行分离,并进行原有结构约束的解除以及预处理。第三章研究移植结构几何搭接技术,针对不同结构定义或者创建不同的搭接面,利用搭接面与辅助几何参考生成搭接坐标系与预处理过变异基模型局部坐标重合的方式实现几何拓扑搭接,通过制定统一规范的搭接形式提高变异效率。第四章研究基于设计结构矩阵(DSM)的移植结构约束重建技术,根据模型内部约束关系提取出设计结构矩阵,通过调整结构生长与约束关系进行设计结构矩阵的变换,进一步利用全过程关联的设计结构矩阵进行变异设计的引导。第五章介绍面向数控装备与注塑机的复杂零件变异设计模块,该模块作为两个项目的重要组成部分,实现了变异设计的方法,解决实际设计中遇到的难题,实现快速设计重用。第六章总结本文的研究成果与特色,以及基于三维造型软件进行二次开发的零件变异结构移植功能模块的应用效果,并对今后进一步的研究工作进行展望。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 产品设计重用与变型设计技术
• 1.2.1 产品设计重用技术
• 1.2.2 产品变型设计技术
• 1.3 产品结构变异设计
• 1.4 本文研究内容及组织结构
• 1.4.1 本文研究意义及内容
• 1.4.2 本文组织思路及结构
• 1.5 本章小结
• 2 零件结构划分与移植结构提取方法
• 2.1 引言
• 2.2 移植结构与产品变异设计
• 2.3 变异结构单元划分重组
• 2.4 基于分割环的零件可移植结构分离
• 2.4.1 分割环概念及实体模型的分割
• 2.4.2 移植结构单元结构分割
• 2.5 本章小结
• 3 基于面位姿的移植结构搭接技术
• 3.1 引言
• 3.2 拓扑搭接概述
• 3.3 搭接面的匹配与移植结构搭接
• 3.3.1 替换式移植结构搭接
• 3.3.2 切割式移植结构搭接
• 3.3.2.1 平面切割
• 3.3.2.2 长方体切割
• 3.3.2.3 圆柱体切割
• 3.4 本章小结
• 4 基于设计结构矩阵的移植结构约束重建技术
• 4.1 引言
• 4.2 约束设计结构矩阵的构造
• 4.3 基于DSM的变异设计约束重建
• 4.3.1 变异基模型的DSM预处理
• 4.3.2 关联DSM的约束重建
• 4.3.2.1 移植结构单元的DSM导入
• 4.3.2.2 DSM的约束映射重建
• 4.4 变异约束重建实例
• 4.5 本章小结
• 5 零件结构移植可变异设计应用及实例
• 5.1 引言
• 5.2 开发环境与功能介绍
• 5.2.1 开发环境
• 5.2.2 模块功能构成
• 5.2.2.1 移植结构库
• 5.2.2.2 结构移植搭接功能
• 5.2.2.3 几何对象分析功能
• 5.2.3 核心模块解析
• 5.3 零件结构移植的实例
• 5.4 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 本文总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 作者简历
• 个人简历
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文与参与的科研项目