产品逆向工程中的概念结构及公差设计方法研究

论文摘要

以国家自然科学基金项目“产品概念结构与公差同步综合进化设计理论与应用研究”(编号:50475129)为依托,进行基于概念结构生长型设计的公差设计理论和技术的研究。在这些理论和技术基础之上,实现了产品逆向工程中的公差求解和优化。主要研究内容如下:全面调研了国内外机械产品概念设计和计算机辅助公差设计研究现状,探讨了机械产品计算机辅助概念设计和计算机辅助公差设计中存在的问题,阐述了本论文的选题依据。根据产品概念设计与生物生长的相似性,在分解重构理论、功能表面、广义定位原理等基础理论的支持下,提出了基于定位模式并符合自项向下设计思想的生长型产品概念设计构思,建立了结构生长型设计模型,使用面向对象的编程技术进行了系统实现。通过讨论功能、结构、尺寸与公差之间的关系,建立了公差信息模型,并将其与结构生长型设计相结合,构建了公差与结构同步设计的总体框架。在尺寸链自动生成方法的研究中,分别探讨了封闭环和组成环的确定及其尺寸、公差信息的存储、获取,装配误差的确定及其配合信息的存储、获取,并论述了公差分析和公差分配方法。依据产品逆向工程理论,讨论了公差求解和优化,实现了产品逆向设计中的公差重构。以KD型打码机为例,对其进行了公差逆向求解和优化,验证了本文理论研究与技术实施的正确性和有效性。最后,探讨了基于概念结构的生长型设计和公差生长型设计应该进一步开展的工作。本文工作对从事机械产品概念设计、尤其是机械产品的计算机辅助公差设计系统的研究与开发工作具有重要的借鉴和指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景和意义
• 1.2 产品概念设计概述
• 1.3 公差设计概述
• 1.3.1 公差设计历史和现状
• 1.3.2 公差设计中有待解决的问题
• 1.4 本文研究内容与组织安排
• 第2章 基于概念结构生长型设计的产品逆向工程
• 2.1 产品概念结构的生长型设计
• 2.1.1 广义定位原理
• 2.1.2 分解重构理论
• 2.1.3 功能表面和功能模式
• 2.1.4 生长型设计
• 2.2 产品逆向工程
• 2.2.1 产品逆向工程概述
• 2.2.2 产品反求
• 2.3 产品逆向设计过程
• 2.3.1 概念结构逆向设计系统
• 2.3.2 产品概念结构逆向求解
• 2.4 本章小结
• 第3章 概念结构设计中的公差进化理论基础
• 3.1 公差进化理论
• 3.1.1 公差设计系统研究
• 3.1.2 公差要素分析
• 3.2 生长型公差信息模型
• 3.2.1 公差的计算机表达
• 3.2.2 公差与结构同步设计
• 3.3 概念设计过程中的公差回溯
• 3.3.1 版本管理理论
• 3.3.2 版本管理的实现技术
• 3.3.3 版本管理操作
• 3.4 本章小结
• 第4章 产品逆向工程中的公差进化求解及优化
• 4.1 公差的模型表示和约束分析
• 4.1.1 原始精度需求的确定
• 4.1.2 封闭环的公差模型
• 4.1.3 组成环的公差模型
• 4.1.4 装配误差的确定
• 4.1.5 配合信息的存储和获取
• 4.2 公差设计过程
• 4.2.1 公差分析方法
• 4.2.2 公差分配方法
• 4.2.3 尺寸链的去配合求解
• 4.2.4 公差层优化方法
• 4.3 产品逆向工程中的公差逆向求解和优化
• 4.4 本章小结
• 第5章 系统实现与设计实例
• 5.1 系统简介
• 5.1.1 系统软件程序编制
• 5.1.2 系统运行环境
• 5.2 运行实例
• 5.2.1 KD型打码机建模
• 5.2.2 零件模式分析
• 5.2.3 功能表面的提取和产品反求
• 5.2.4 公差求解
• 5.2.5 公差优化
• 5.3 本章小结
• 结论和展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表