复杂定制产品变型设计理论与方法研究

In the customization produce mode ，70% of product design is variant design.Variant design method is one of the key factors which affectting the speed and quality of product design.At present, to improve the speed and quality of product design ,enterprise need new part and component variant design method which can satisfy the engineering constraint conditions and integrating precision designning and marking fuction. Through the previous research, we find that, to realize the above new variant design method, the follow basic theory problems such as engineering constraints modeling and constraints conflict resolution method, precision information modeling and precision information automatic designing and tagging methods, method to map assembly constrains relations to assembly constraint equations must be resolved firstly. The above basic theory and methods will be researched by this project, and some major breakthroughs will be gotten. The research results and the existing research results will be intergrated together. A part varian design method which meeting the engineering constraints and integrating dimension designning and marking function and a component variant design method will be put forwarded.A variant design protype system will be developed.The speed ,quality and practicability of variant design method will be improved. Finally,the research results will be used in the design of key part and component of a typical customized product.The research results will be verified.

在定制生产模式下,产品设计中的70%属于变型设计，变型设计方法是影响产品设计速度和设计质量的关键因素。当前，企业迫切需要满足工程约束条件且集成精度设计与自动标注功能的零件变型设计方法与装配件变型设计方法的支持，以提高其产品设计速度和质量。通过前期研究，我们发现，要实现上述变型设计新方法，必须首先在工程约束建模及约束冲突消解方法、精度信息建模及精度信息设计与自动标注方法、装配约束信息到装配约束方程的自动映射方法等基础理论与方法上取得突破。本课题将对上述变型设计基础理论与方法进行深入研究并取得突破，将课题研究成果与课题组现有研究成果进行集成，提出一种满足工程约束条件且集成精度变型功能的零件变型设计方法与一种装配件变型设计方法，开发一个变型设计原型系统，提高变型设计的速度、质量和实用性。最后，将研究成果应用于典型定制产品关键零部件的设计，对研究成果进行应用验证。

据统计，产品设计中有70%属于变型设计，在课题组前期取得的尺寸参数变型设计研究成果基础上，本项目主要对满足工程约束条件以及精度变型设计关键技术进行研究。项目主要研究内容包括，工程约束建模与工程约束冲突消解方法、产品结构优化设计算法、柔性体参数化方法、CAD/CAE集成方法、精度信息建模方法、精度信息变型设计与自动标注方法、装配信息建模、装配语义定义及装配语义库构建、装配语义信息映射和装配件尺寸约束方程式生成方法等。通过研究，项目在精度信息建模、柔性体参数化方法、CAD/CAE集成方法、产品结构优化设计方法等方面取得多项具有自主知识产权的创新性成果；提出了一种基于多色集合理论模型的产品精度建模方法、提出了一种基于单元密度进化步长控制的双向渐进结构优化方法、提出了一种基于改进灵敏度策略的变密度法、提出了一种基于Excel表格的CAD/CAE集成方法、提出了一种基于CAD/CAE集成的柔性体参数化方法、提出了一种基于灵敏度修正的双向渐进结构优化方法；在工程约束建模与约束求解、精度信息变型设计与精度信息自动编著、装配约束语义推理与约束方程式自动生成等方面也取得积极进展。项目已发表论文21篇，录用5篇。在《计算力学学报》、《International Journal of Materials and Structural Integrity》、《Journal of Mechanical Engineering Science》等高水平期刊发表和录用论文5篇，出版《产品数字化设计理论与方法》专著1部，获计算机软件著作权登记4项，培养研究生11名，开发了1个龙门铣床数字化快速设计系统。部分项目研究成果得到转化和应用，在项目实施期间，项目负责人和企业联合申报并获得3项广西科学研究与技术开发项目，获8项企业委托项目。项目研究成果具有较重要的学术价值和良好的工程实用价值。