面向创新设计的产品反求研究

论文摘要

西方发达国家的发展历程表明,反求工程是发展中国家实现技术进步的有效途径。本文在调研了国内外现有反求技术和理论基础上,指出当前的研究大多集中于零件的三维重构和快速成型方面,多关注于零件级别的外形细节反求上,而较少关注如何还原产品的设计思想和技术,而这恰恰是要实现产品创新设计的关键。针对该情况,提出了面向创新设计的产品反求的概念和理论框架,并进行了系统的开发。面向创新设计的产品反求本质是还原产品可行的设计过程,最大程度上吸收原产品的设计思想和关键技术。本文对产品设计过程进行了分析,从设计过程的一般性模型开始,在介绍了分解重构原理,广义定位原理,功能表面概念的基础上,提出了基于功能表面分解重构的设计过程模型,进而提出了产品结构生长型设计,这些相关的研究表明了产品创新设计过程的有规律可循,为面向创新设计的产品反求奠定了理论基础。接下来,我们通过采用面向对象的编程技术,实现了对功能表面的描述和表达,从而实现了功能零件的表达,并建立了基于功能表面的产品信息模型;从功能和定位的角度出发,从实现相同功能的零部件中抽象出由功能表面集组成的功能模式,分别为执行模式,传动模式,结构模式和原动件。在这基础上,利用三维造型内核ACIS平台进行了面向创新设计的产品反求系统PRE-D的开发,研制了产品反求系统框架和关键技术模块,包括产品快速造型与装配,产品功能原型提取,产品反向求解模块以及产品设计知识重构等。最后,阐述了系统的功能、模块设置、系统开发技术和运行环境。并以活塞半精镗工序夹具为例,详细介绍了产品原型的反求过程及产品设计知识的重构,验证了本文理论研究与技术实施的正确性和实用性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 产品设计理论与方法
• 1.2.1 产品设计方法概述
• 1.2.2 产品概念设计过程
• 1.2.3 产品创新设计的途径
• 1.3 逆向工程研究综述
• 1.3.1 逆向工程的概述
• 1.3.2 逆向工程研究现状
• 1.3.3 产品逆向工程的定义
• 1.4 本文主要工作与内容组织安排
• 第二章 面向创新设计的产品反求的理论基础
• 2.1 产品设计过程的一般性模型
• 2.2 基于功能表面分解重构的设计过程模型
• 2.2.1 分解重构理论
• 2.2.2 广义定位原理
• 2.2.3 功能表面地提出
• 2.2.4 基于功能表面分解重构理论的设计过程模型
• 2.3 产品结构生长型设计
• 2.4 本章小结
• 第三章 面向创新设计的产品反求技术基础
• 3.1 功能表面的类型及表达
• 3.1.1 功能表面的类型
• 3.1.2 功能表面的表达
• 3.1.3 功能表面向几何体的转换
• 3.2 产品结构信息模型的建立
• 3.2.1 功能零件的表达
• 3.2.2 基于功能表面的信息模型
• 3.3 功能模式的概念与表达
• 3.4 本章小结
• 第四章 面向创新设计的产品反求系统的开发
• 4.1 系统开发平台 ACIS 介绍
• 4.1.1 概述
• 4.1.2 ACIS结构
• 4.1.3 边界表示法
• 4.1.4 实体和模型对象
• 4.2 产品快速造型
• 4.2.1 零件造型
• 4.2.2 快速装配
• 4.3 产品功能原型提取
• 4.4 产品反向求解策略与实现
• 4.5 产品设计知识重构
• 4.5.1 产品设计过程版本
• 4.5.2 产品设计知识重构
• 4.6 本章小结
• 第五章 系统介绍与运行实例
• 5.1 系统简介
• 5.2 系统实现的技术途径
• 5.2.1 系统软件程序编制
• 5.2.2 系统运行软、硬件环境
• 5.3 系统运行实例
• 5.3.1 活塞夹具快速造型
• 5.3.2 产品功能原型提取
• 5.3.3 产品反向求解
• 5.3.4 设计知识重构
• 5.4 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表