伺服刀架快速设计系统关键技术研究

摘要

随着全球市场日趋激烈的竞争及产品需求市场的细分，支持产品快速设计系统平台的开发和应用是决定企业竞争力的关键因素。针对国内伺服刀架产品设计成本高、供货周期长的问题，本论文在“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项资助下，以SLT系列数控伺服刀架作为研究对象，开发了伺服刀架快速设计系统平台。围绕伺服刀架快速设计平台的关键技术展开深入研究，主要研究内容如下:
　　1、基于伺服刀架快速设计系统，分析了快速设计平台的功能需求，搭建了由网络用户层、Web业务层、数据信息层构成的基于J2EE构架的三层WEB体系结构，划分了伺服刀架快速设计平台的功能模块，并建立了伺服刀架快速设计平台的总体结构框架。
　　2、将设计方法学中的新概念Affordance应用于产品的详细设计中，提出了零件Affordance概念为产品详细设计知识建模服务。将产品伺服刀架的信息模型在Affordance概念的基础上扩展，建立了形状-行为-Affordance的信息模型，产品研发者可对伺服刀架零件设计阶段的各隐性因素建模。同时，本文提出了基于零件Affordance驱动的方法来有效重用源实例方案生成过程中的详细设计知识信息。
　　3、首先研究了基于实例推理中的实例检索技术，提出了属性类型为精确集和模糊集的混合相似度计算模型。针对模糊集，提出了具有准确度和简单性优点的面积比法，并开发了针对模糊属性集的相似度计算公式FSM。其次研究了伺服刀架属性权重系数的赋值，为克服单一权重的弊端，在同时考虑主观权重和客观权重的基础上，提出了组合权重的概念。研究了基于相似度离差信息的客观权重，并利用乘法合成法计算出组合权重。结合混合相似度计算模型和组合权重法建立了全局相似度计算模型，可更加精确地从实例库中检索到相似实例。
　　4、对系列化数控伺服刀架产品，提出了一种结合模块化和参数化设计技术的快速设计方法。在对产品的结构特征分析的基础上对系列伺服刀架产品进行模块划分，并对系列伺服刀架产品零件进行参数化建模，在软件Solidworks中利用二次开发工具实现零件参数化设计。在伺服刀架整机装配体参数化设计中重点研究了产品总装配体的层次模型和二叉树抽象模型、参数化零件模型间的数据关联以及零件参数的装配适应性重构，实现了装配体的参数化设计。
　　5、在伺服刀架快速设计系统平台中，通过应用JSP技术实现了系统网页的编写，并实现了快速设计平台中的用户登录模块、零部件查询模块、CAE分析模块、参数化设计模块以及可靠性分析模块的功能。该快速设计系统平台在伺服刀架产品的设计、装配、后期使用维修等整个产品生命周期过程中都起到了重要作用，有效地提高了伺服刀架产品设计的效率。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 产品快速设计系统关键技术的研究现状

1．2．1 快速设计的概念

1．2．2 快速设计的关键技术理论

1．2．3 设计重用相关理论及研究现状

1．3 课题的研究来源

1．4 本文的主要研究内容

第2章 伺服刀架快速设计系统平台的框架结构设计

2．1 WEB开发技术

2．1．1．Net技术

2．1．2 J2EE技术

2．1．3．Net技术和J2EE技术比较

2．2 基于B／S模式的快速设计系统平台研究

2．2．1 B／S模式概述

2．2．2 快速设计系统平台分析

2．2．3 伺服刀架快速设计系统平台的功能需求分析

2．3 快速设计系统平台的体系结构框架

2．3．1 基于J2EE构架的三层WEB开发技术

2．3．2 快速设计系统平台的软件体系架构

2．3．3 快速设计系统平台的功能模块划分

2．3．4 快速设计系统平台的总体结构框架

2．4 本章小结

第3章 基于Affordance的伺服刀架设计知识重用方法

3．1 Affordance概述

3．1．1 Affordance理论

3．1．2 Affordance概念和Function概念的对比

3．1．3 零件Affordance概念

3．2 基于Affordance的产品设计方案信息建模研究

3．2．1 FBA模型

3．2．2 形状约束知识建模

3．2．3 行为约束知识建模

3．2．4 Affordance约束知识建模

3．2．5 集成Affordance的产品信息建模

3．3 基于Affordance的产品详细设计信息知识重用

3．4 本章小结

第4章 基于实例推理技术的伺服刀架快速设计方法

4．1 基于实例推理技术

4．1．1 CBR的起源及发展

4．1．2 基于CBR的产品设计原理

4．1．3 CBR的应用

4．2 伺服刀架产品传统设计过程与基于CBR设计过程

4．2．1 伺服刀架传统设计过程

4．2．2 基于实例推理的伺服刀架设计方法

4．3 快速设计系统中基于CBR的模型匹配

4．3．1 系列伺服刀架的机械结构及工作原理

4．3．2 实例模型表示

4．4 快速设计系统中基于CBR的模型检索

4．4．1 基于CBR系统实例检索中相似度计算总体框架

4．4．2 伺服刀架产品的属性分类

4．4．3 混合相似度计算模型

4．4．4 属性权重系数确定方法

4．4．5 全局相似度

4．4．6 伺服刀架产品的实例应用

4．5 实例的修正与保存

4．6 本章小结

第5章 伺服刀架模块化参数化的快速设计方法

5．1 快速设计中关键技术的研究

5．1．1 模块化设计技术

5．1．2 参数化设计技术

5．1．3 模块化参数化技术在设计中的经济价值

5．2 伺服刀架的模块化参数化设计方法

5．2．1 系列伺服刀架的模块化划分

5．2．2 系列伺服刀架的参数化建模方案

5．2．3 伺服刀架的参数化建模方法

5．3 基于SolidWorks参数化设计方法研究

5．3．1 参数化设计软件相关介绍

5．3．2 零件模型的参数化设计流程

5．3．3 零件模型的参数化实现过程

5．3．4 伺服刀架主轴零件模型的参数化设计实例

5．4 装配体的参数化设计研究

5．4．1 总装配体的层次模型

5．4．2 参数化零件的数据关联

5．4．3 零件参数的装配适应性重构

5．4．4 伺服刀架装配体模型的参数化设计实例

5．5 本章小结

第6章 伺服刀架快速设计系统开发与实现

6．1 伺服刀架快速设计系统平台软硬件配置

6．2 伺服刀架快速设计系统平台的工作流程

6．3 伺服刀架快速设计系统平台注册模块中角色设置及权限分配

6．4 伺服刀架快速设计系统平台主要功能模块实现

6．4．1 系统查询模块

6．4．2 参数化设计模块

6．4．3 可靠性分析模块

6．4．4 CAE分析模块

6．5 本章小结

第7章 总结与展望

7．1 全文总结

7．2 创新点总结

7．3 研究展望

致谢

参考文献

作者攻读博士学位期间参加的科研项目和成果