基于图分割的机械系统概念模块划分

为更好地实现机械系统的模块化设计,在基于功能-行为-概念结构(function-behavior-conceptualstructure,FBCS)的产品概念设计过程中引入面向产品概念要素的图分割聚类算法,建立了一种面向FBCS的产品概念模块划分方法。以堆垛机推拉机构为例,分析了根据产品的总体目标特征,进行产品功能、行为、概念结构求解与功能分解迭代的产品概念设计分解方法。为描述概念产品,提出黑箱法和IDEF0功能描述方法相结合的概念产品建模方法,以建立产品子功能-概念结构模型。在此基础上,建立了产品概念要素(功能、行为、概念结构、接口)的相关关系分析方法,并引入图分割聚类算法进行产品概念要素聚合,以实现产品概念模块的划分。推拉机构的概念模块划分证明该方法是可行和有效的。     

面向产品配置的模块求解策略研究

针对模块化设计的产品配置阶段,提出了基于模块族特征参数模型的模块配置集生成流程。详细阐述利用质量功能配置(QFD)将用户需求定量映射为模块特征参数的方法,描述了依据相似度计算模型按照映射关系从模块库中检索模块的过程,从而为构建产品模块配置集、确定产品配置方案提供了完整的途径。     

三维模型大尺度坐标测量辅助设计与评估方法

针对大尺度产品三维模型坐标测量信息缺乏和面向任务坐标测量结果质量评价困难的问题,引入新一代产品几何量技术规范(GPS),提出了基于CATIA二次开发技术的坐标测量辅助设计方法,设计了CAD与CMM集成的XML数据结构,建立了坐标测量数据的UML模型;实现了符合新一代GPS要求的测量方案脚本化描述,开发了部分数据处理算法;提出了基于Monte Carlo方法的坐标测量不确定度评估方案和流程。基于以上技术开发了基于三维模型的大尺度坐标测量设计与评估系统并应用于飞机装配中的部件位姿测量,结果表明,设计的测量方案能够满足飞机柔性装配对接的要求,验证了上述方法的有效性。     

面向工序能力的制造装备重构

为提高制造系统的快速响应能力,分析了面向可重构的制造机床模块化设计方法,提出了面向工序能力的制造机床重构的总体思路,重点从能力相似度计算、相关性分析、缺少能力参数的模块重构、冗余能力参数模块重构、能力比较、模块替换、能力验证等方面研究了基于模块的机床重构算法。通过加工中心的配置与重构对算法进行了验证,结果表明,该算法是可行和有效的。     

基于模糊商空间理论的产品粒化过程分析

模块形成与划分是展开模块化设计及大规模定制生产的关键环节。为了进一步扩展产品模块化的定量分析手段,提出了一种基于模糊商空间理论的产品粒化方法。通过引入粒度计算,将基于相关性分析的产品模块化过程转化为基于粒度计算的产品粒化过程,并应用模糊商空间理论对其进行了分析,给出了基于归一化距离和综合模糊相似关系的产品粒度空间构建方法,建立了基于两阶段优化算法的最佳产品粒层确定流程,进而得到了最优模块划分方案,最后以某堆垛机货叉机构为例对该方法进行了有效性验证。此方法为产品模块聚类与优化提供了一种新的数值分析和评价手段,应用结果表明该方法具有一定的可行性和合理性,能够有效指导产品模块化过程的实施。     

基于功能-原理-行为-结构的产品模块化设计方法

把机械产品的迭代设计分解拓扑模型与模块化设计方法相结合,提出了基于功能-原理-行为-结构的机械产品模块化设计方法.主要讨论了基于功能-原理-行为-结构的产品迭代设计分解原理;分析了设计分解过程中功能→原理←→行为→结构→功能的演进的纵向迭代过程;探讨了产品设计分解的横向动态建模方法;产品迭代设计分解过程引入模块化方法,建立了基于功能-原理-行为-结构的复杂机械系统模块化设计基本方法.