支持集成产品开发模式的产品级三维参数化变型设计技术研究

《支持集成产品开发模式的产品级三维参数化变型设计技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、支持集成产品开发模式的产品级三维参数化变型设计技术研究摘要三维参数化变型设计技术正逐渐成为机械产品开发设计的主流。分析了当前机械产品三维参数化变型设计的现状，引入集成产品开发模式。详细探讨了集成产品开发模式下基于知识的广义参数化设计、集成化建模技术、支持产品复用的配置设计、支持产品全生命周期的工艺信息集成等关键技术及其在门式起重机三维参数化变型设计中的应用。基于主流三维CAD软件平台,开发了门式起重机产品及零部件模块的三维参数化变型设计软件,并在实际中得到了较好的应用。关键词集成产品开发模式；集成建模；变型设计；配置设计；工程

2、图自动调整；自动工艺规划80引言变型设计是企业目前广泛采用的机械设计方法。机械产品变型设计的三维CAD模型基本上都采用了参数化技术，与此同时商品化的CAD系产品统对变型设计方法的支持程度有限，有关变型设计的理论和方法成为当今CAD研究的一个重点。但是，目前机械产品的变型设计基本停留在模型的尺寸驱动变型设计,未研究变型设计尺寸参数的约束源(设计计算或设计经验),现有的变型设计一般不支持产品重用，延长了产品开发的周期(参阅文献[1~5])；目前国内外对三维参数化设计平台UG、Pro/E、SolidWorks、SolidEdge等进

3、行三维参数化开发研究的工作较多,但对三维参数化模型驱动后的工程图自动调整研究却很少[6]，由于驱动后的工程图变化比较大，很难满足企业的要求，修改非常的烦琐，导致三维参数化变型设计技术应用范围受到限制。目前基于零件三维特征的自动工艺规划研究尚不成熟，与支持产品全生命周期的工艺信息、产品数据管理（PDM）集成尚不完善。上述因素已经成为机械产品参数化变型设计进一步应用的瓶颈。集成产品开发IPD(Integratedproductdevelopment)模式综合运用模块化、参数化、智能化的设计思想，并结合面向对象的设计方法、知识集成的

4、设计方法，在产品全息装配的基础上，进行快速产品开发。在集成产品开发模式下，机械产品的变型设计技术发生了根本变化。基于集成产品开发模式的机械产品三维参数化变型设计能够有效实现各类信息集成、功能集成和过程集成，能够科学重用企业的产品信息资源，可显著提高企业三维参数化变型设计应用水平，直接提高企业设计效率、设计质量和企业核心竞争力。本文结合门式起重机开发实例，论述门式起重机基于IPD开发模式的三维参数变形设计的内涵、体系结构及其关键技术。以某型号门式起重机为研究对象,利用VB程序开发了基于三维设计平台SolidWorks的参数化变型

5、设计系统。1基于集成产品开发模式的起重机产品三维变型设计体系结构集成产品开发模式强调知识的重用、产品的重用，强调产品的全生命周期。IPD模式下，机械产品三维参数化变型设计所要考虑的除了用参数驱动尺寸或拓扑结构外，更多的是产品的功能、规格、材料、工艺等参数以及各个零部件之间的装配关系。已由最初的产品尺寸和结构改变的系列化设计发展到大规模定制的产品快速设计，发展到产品设计下游的产品数据库管理、产品生命周期管理（PLM）、工艺信息的管理，以及基于三维参数化模型驱动后与之相关联工程图的视图位置、比例、BOM表等相关信息的自动更新等。其

6、目的是建立集成的智能产品模型和跨功能的并行工作环境，以充分挖掘开发设计领域中极为客观的时间和费用的潜力，大幅度缩短产品开发设计周期，降低产品成本，提高产品质量。本文研究IPD模式下门式起重机产品设计阶段的三维参数化变型设计技术,其整体开发体系结构如图1所示。2开发过程及关键技术2.1基于知识的广义参数化变型设计为了支持集成产品开发中的并行设计、定制设计等设计理念，有必要将传统的参数8图1门式起重机三维参数化变型系统开发体系结构化设计进行拓展，即广义参数化设计，产品的设计范围应该覆盖产品的概念设计、详细设计、工艺设计等设计阶段，

7、形成完备的产品设计约束。基于知识的广义参数化设计，将知识工程原理和计算机辅助设计理论相结合，不仅实现用几何特征参数控制产品模型，而且旨在将设计人员在设计过程中采用的设计思想、准则、原理等以显性的知识表达出来，比传统产品建模技术更能体现产品特征，更适应现代设计的发展需求。在基于知识的参数化设计中根据系统或产品所提供的主参数模型，在相关约束和规则的驱动下进行产品的变型设计。用户修改一定的参数，而系统完成参数的修正和调整。最终得出满足设计要求的设计结果。进行产品的IPD模式下的门式起重机参数化变型设计的过程如下：2.1.1参数分析广

8、义参数化设计解决产品设计中上层设计对象的参数化以及上下层设计对象的参数关联问题，需要进行参数的层次及关联分析。首先分析影响整个产品功能、结构的主要性能参数总体参数如影响门式起重机整体结构尺寸的主要参数是货物的长、宽、高、起重量、起升高度、跨度、工作级别等。其次分析零部件参数确