基于结构移植的零件变异设计若干关键技术研究及应用

发布时间：2020-10-22 13:19

　　 本文以零件的结构变异设计为研究对象,提出了结构移植的零件变异设计方法。在建立零件可变异设计模型的基础上,对零件基结构的多粒度细分与重组技术,结构移植的映射拓扑搭接技术和结构移植的桥接拓扑搭接技术等进行了深入的研究。运用提出的理论和方法,开发了结构移植的零件变异设计系统,并在数控机床等产品的设计中进行了应用。 全文的组织结构为： 第一章：分析了零件变异设计技术与产品变型设计技术间的关系,综述了产品变型设计技术与零件变异设计技术的研究及应用现状。在对相关理论和技术进行归纳分析的同时,阐述了论文的研究背景、内容和意义。 第二章：零件可变异设计模型的构建是结构移植的零件变异设计的基础。本章针对结构移植的零件变异设计的需要,将零件及零件基结构的功能、几何和语义等信息进行融合,定义了零件可变异设计模型,并重点分析了零件基结构间的结构关联关系和零件可变异设计模型的再生方法。 第三章：零件基结构的多粒度细分与重组技术为零件变异基结构的高效获取提供了途径。本章归纳了零件变异基结构的三种基本类型：独立型、包含型和组合型；针对确定零件变异基结构的技术需要,提出了基于虚拟切割的结构细分方法和基于信息融合的结构重组方法。通过细分与重组方法的综合运用,可以确定多粒度、复杂多样的零件变异基结构,从而拓展了结构移植的零件变异设计方法的应用领域。 第四章：结构移植的拓扑搭接技术是结构移植的零件变异设计的关键技术。本章首先给出拓扑搭接面的概念,根据拓扑搭接面的类型将结构移植的拓扑搭接进行分类：规则曲面搭接(叠合搭接、平面搭接、圆柱面搭接、平面-规则曲面搭接)和自由曲面搭接。并针对规则曲面搭接提出了结构移植的映射拓扑搭接方法：平移变换映射搭接、旋转变换映射搭接、混合映射搭接和零件变异设计过程的映射联动。 第五章：为了解决自由曲面的拓扑搭接问题,提出了结构移植的桥接拓扑搭接方法。通过对移植结构的预处理,将搭接问题进行技术转化,引入二维两点间Hermite插值曲线方法,通过对设计参数进行三维推广,得到Hermite插值曲面；最后,将目标搭接面、参照搭接面和连接曲面所围成的封闭区域实体化,得到自由曲面拓扑搭接连接桥,实现自由曲面的拓扑搭接。 第六章：运用论文提出的理论和方法,开发了结构移植的零件变异设计系统,并在数控机床等产品的设计中进行了实施和应用,验证了本文提出的结构移植的零件变异设计理论及方法的正确性和可行性。 第七章：总结了本文的主要研究内容和成果,并给出了今后有待进一步研究的工作和方向。
【学位单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2010
【中图分类】：TH122;TP391.72
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
目录
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 产品变型设计技术的研究现状
        1.2.1 基于模块化的变型设计
        1.2.2 基于配置的变型设计
        1.2.3 基于进化的变型设计
        1.2.4 基于人工智能的变型设计
        1.2.5 基于相似原理的变型设计
    1.3 零件变异设计技术的研究现状
    1.4 论文的研究背景
    1.5 论文的研究内容及组织结构
    1.6 小结
2 结构移植的零件可变异设计模型与再生
    2.1 引言
    2.2 结构移植的零件变异设计
        2.2.1 零件基结构、零件变异基结构和移植结构
        2.2.2 结构移植的零件变异设计流程
    2.3 零件可变异设计模型
        2.3.1 结构运算类型
        2.3.2 结构驱动信息
        2.3.3 结构定位信息
        2.3.4 结构关联信息
    2.4 零件基结构的关联信息表达
        2.4.1 结构关联图
        2.4.2 结构关联矩阵
    2.5 零件可变异设计模型的再生
        2.5.1 零件基结构信息模型的重构
        2.5.2 零件可变异设计模型的整体再生
    2.6 实例分析
    2.7 小结
3 零件基结构的多粒度细分与重组技术
    3.1 引言
    3.2 零件变异基结构的类型
        3.2.1 独立型
        3.2.2 包含型
        3.2.3 组合型
    3.3 零件基结构的细分
        3.3.1 平面细分
        3.3.2 圆柱面细分
        3.3.3 组合面细分
        3.3.4 零件基结构的递归细分
    3.4 零件基结构的重组
    3.5 实例分析
    3.6 小结
4 结构移植的映射拓扑搭接方法
    4.1 引言
    4.2 结构移植的拓扑搭接分类与技术实现
    4.3 结构移植的变换映射拓扑搭接与混合映射拓扑搭接
        4.3.1 平移变换映射拓扑搭接
        4.3.2 旋转变换映射拓扑搭接
        4.3.3 混合映射拓扑搭接
    4.4 结构移植的零件变异设计过程映射联动
        4.4.1 先属变异设计过程信息的提取
        4.4.2 零件变异设计过程映射联动的实现
    4.5 实例分析
        4.5.1 铣床立柱支架刀架座部分的变异拓扑搭接
        4.5.2 铣床立柱支架侧壁槽台结构的变异拓扑搭接及变异过程映射联动
    4.6 小结
5 结构移植的桥接拓扑搭接方法
    5.1 引言
    5.2 自由曲面型移植结构拓扑搭接的预处理
    5.3 结构移植的桥接拓扑搭接的边界条件
        5.3.1 截取式曲面边界条件
        5.3.2 映射式平面边界条件
        5.3.3 轮廓式平面边界条件
    5.4 结构移植的桥接拓扑搭接方法的实现
        5.4.1 连接桥构造问题的转化
        5.4.2 基于Hermite插值的连接桥构建
    5.5 实例分析
    5.6 小结
6 结构移植的零件变异设计系统的实现及应用实例
    6.1 系统的体系结构
        6.1.1 系统总体功能
        6.1.2 系统基本流程
    6.2 系统的主要功能及实现
        6.2.1 系统应用接口与数据结构
        6.2.2 3D几何建模
        6.2.3 零件基结构的细分与重组
        6.2.4 移植结构库
        6.2.5 知识规则库
        6.2.6 移植结构的拓扑搭接
    6.3 系统应用实例
        6.3.1 车床传动轴的变异设计
        6.3.2 磨床工作台的变异设计
        6.3.3 加工中心底板的变异设计
        6.3.4 加工中心换刀机械手臂的变异设计
        6.3.5 热处理辅助工作台的变异设计
    6.4 小结
7 总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 工作展望
参考文献
作者简历
附录一 攻读博士学位期间发表（录用）的学术论文
附录二 攻读博士学位期间参加的科研项目

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本文编号：2851651