大规模定制下的参数化设计技术研究_pdm-plm_产品创新数字化(plm)_172

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1、大规模定制下的参数化设计技术研究_PDM/PLM_产品创新数字化(PLM)   随着市场竞争的日趋激烈及市场环境的日益动态化，许多国际著名的大公司，通过大规模定制生产模式为客户定制产品，获得了巨大的竞争优势，面向大规模定制模式的采用已成为现代企业生产模式的主流。   面向大规模定制的设计(DesignForMassCustomization，DFMC)是采用并行流程围绕产品族进行设计，以有效满足客户需求为目标。这种方法的目标是在产品设计的早期阶段进行整体概念设计的同时，考虑范围经济性和批量经济性，其重

2、点是建立合理的产品族结构，同时完成一组产品的设计，而不只是一个产品。其核心是开发支持产品变型设计的产品族结构，以此作为统一的产品建立和传递过程模型。参数化设计技术是实现快速设计的最常用方法，目前普遍使用的参数化设计技术都是基于零部件的，没有将产品之间的总体装配关系和技术文档等关联起来，为了适应大规模定制设计模式，传统的参数化设计流程必须加以改进。为此，应该将产品族的开发过程与定制产品设计过程加以分离，将产品族设计分为两个阶段。第一阶段：对企业的客户群进行定位，分析已拥有的客户需求，预测未来的客户需求，

3、建立相应产品族主结构，形成完善的变型机制；第二阶段：在产品族模型的基础上，以配置设计为主要设计手段，完成产品的定制设计，快速响应用户的需求。文中将详细阐述这两个设计过程，综合利用模块化设计技术、配置设计技术及数据库管理技术等进行参数化系统开发研究，并以Solidworks为开发平台，以门式起重机为实例，研究了大规模定制下门式起重机的参数化设计及其如何实现快速设计。1大规模定制下参数化设计的产品开发阶段   1.1广义模块化设计   模块化设计的目的是为了提高产品设计效率，缩短产品设计周期，降低生产成本

4、，并使设计经验能够传递和继承，它强调以功能分析为基础，以市场预测为导向，把功能不同或者功能相同而性能不同的模块进行组合和互换，产生多元化的产品以满足客户个性化的需求。   大规模定制下的模块化设计是广义的模块化设计，即参数化的模块化设计，所谓广义的模块化设计，是以传统模块化设计基本理论为基础，引人参数化设计方法，通过对一系列产品进行功能分析并结合其在设计、制造、维护中的特点，划分并构造具有更大适应性的广义模块和广义产品平台，通过广义模块的组合或广义产品平台的衍生实现产品的快速设计。广义模块化设计通过零

5、部件的拓扑结构标准化及尺寸参数化构建模块化的产品体系。通过广义模块既可以实现固定的、标准的刚性模块化设计(当参数为固定系列值时)，又可以根据个性化的用户需求，通过模块参数化定制实现柔性模块设计(当参数值实时改变时)。   大规模定制的广义模块化设计从模块人手，将模块作为产品的基本单元，产品由模块组合而成，模块结构再进一步分为子模块，然后分解为零部件。面向大规模定制的模块化产品结构分为3个层次：产品层、模块层、零部件层，如图1所示。图1模块化产品结构示意图   1.2模块化的产品族主结构   1.2.1

6、利用全息建模技术构建产品主模型   产品主模型即参数化设计前的原始产品模型，它是进行参数化设计的基础，在参数化CAD系统中设计出产品的所有零件，然后按照一定的约束装配成产品，它的初始状态在设计零件和装配零件时已经确定。三维参数化设计首先建立产品主模型。   主模型的建模采用全息建模技术。全息建模技术就是在建模过程中把产品模型看成是几何模型和信息模型的有机组合。几何建模包括参数化零件模型，自顶向下的装配体参数化模型和产品的主文档(工程图，参数报告等)；信息模型又分为结构化的属性信息(材料、质量等属性)和

7、非结构的经验知识信息(经验知识)。全息建模的目标是要涵盖产品的几何模型、特征、属性信息和与产品相关的大量经验知识，把与产品全生命周期相关的各种信息集成在一个对象模型中，全面的表达产品信息。全息建模的主要特点有：(1)通过几何特征和结构化属性信息支持产品级参数化模型的驱动；(2)能够将以非结构化形式存在的相关经验知识集成在一起。   (1)一般零件的建模   一般零件进行建模的时候应注意以下几点：①零部件的草图必须完全定义，保证模型的正确更新和生成；②模型以特征参数化的方式建立，以确定零部件之间的连接、

8、配合、位置关系，保证对驱动参数的修改和更新，即可完成零部件重新构建；③对零部件的数据接口进行定义说明。   (2)标准件和系列件的建模   机械产品中都会用到一些标准件和系列件，这类零件有两种建模方式：一种是利用系列零件设计表生成系列配置，另一种是利用数据库驱动标准件和系列件。   ①系列零件设计表是一种高效的自动建立配置的方法，采用零件系列表反映尺寸规格和特征构成，例如，图2为槽钢零件的系列表，表中的每种实例都自动生成为一种配置。建模过程分3步：建立实