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支持产品创新设计CAD造型关键技术研究

李晓武  
【摘要】:21世纪制造业竞争的焦点是创新产品的开发,CAD是实现产品创新设计的主要工具和手段。论文工作围绕支持产品创新设计的CAD造型若干关键技术问题展开,完成了以下工作: 一,论述了创新设计在产品开发中的重要性。介绍了产品创新设计和创造性思维的内涵及国内外研究现状等,阐述了CAD是实现产品创新设计的重要工具,分析了CAD/CAM系统在支持创新设计方面的现状及存在的不足,指出了当前CAD系统对产品创新设计进一步支持需要解决的问题。 二,系统地研究了支持创造性设计思维的CAD智能化操作工具——拖放式DragDrop技术,提出了计算机对象拖放DragDrop技术在CAD中的实现模型。对DragDrop技术的应用做了归纳分类,分别分析了基于约束的变量化设计的DragDrop实现和利用对象拖放技术的DragDrop实现原理、数据结构及实现步骤等,旨在为创新设计CAD系统的交互提供借鉴。 三,研究了支持创新设计的线面映射技术。阐述了平面曲线向自由曲面映射的概念,总结了线面映射的性质。提出了构造映射曲线的两种方法:曲线离散法和迭代生成法,并给出了具体的算法步骤。详细论述了平面曲线向自由曲面映射的原理和方法,将线面映射理论分别应用于变长度映射和向可展曲面的定长度映射;探讨了平面曲线向非可展曲面的最小失真映射问题;并以轮胎模具的花纹造型为例,阐述了平面曲线向自由曲面映射在工程中的实际应用。 四,研究了支持创新设计的曲面上曲线的构造实现问题。提出了一种限制在曲面上的曲线插值方法。论述了曲面上曲线的定义及性质,总结了曲面上曲线的精确和逼近实现方法。并基于线面映射理论实现了限制在曲面上曲线的插值,给出详细算法步骤,分析了插值效果,对造成算法不稳定情况做了处理。 五,提出了利用接口技术,通过曲面和实体两个几何平台之间进行数据转换,从而实现实体曲面统一造型的方法,这样既能够充分发挥曲面和实体各自的造型优势,也保证了造型的有效可靠性。研究了支持创新设计的曲面和实体造型融合的原理及方法。探讨了曲面实体统一造型技术。以CAXA制造工程师系统中曲面模块和Parasolid实体模块的曲面数据转换为例,研究了实体造型和曲面造型之间数据类型转换的方法。


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