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注塑模适应性重构设计方法研究

潘柏松  
【摘要】: 在广泛了解产品设计理论与方法和注塑模设计方法研究进展的基础上,针对注塑模设计领域中方法学研究相对滞后的现状,以及注塑模设计过程中的空间布局协调困难问题,提出了注塑模适应性重构设计方法,深入研究了注塑模的需求建模、功能建模和概念结构建模方法,主要包括以下几方面: (1)分析研究了应用CAD/CAE/CAM工具开发注塑模的一般流程和存在的问题,指出了注塑模设计的适应性设计类型和可重构性特征,较为系统地提出注塑模适应性重构设计方法的基本概念、基本思想、关键技术和设计流程等框架模型。基于单元的需求建模思想和基于单元的功能元、结构元的重构设计策略和方法,有效地提高了注塑模的设计效率。 (2)研究了注塑模可重构功能元和可重构结构元的建模方法,提出了基于注塑成型方法和注塑模工作原理的可重构功能元建模方法和可重构结构元建模原则。为了解决注塑模设计过程的空间布局协调问题,以可重构功能元和结构元的行为区域为载体,将空间概念引入注塑模的功能建模阶段,从而使整个概念设计过程始终贯彻空间布局优化的设计目标,缩短了空间布局迭代过程,建立了联结注塑模概念设计模型和详细设计模型的新途径。 (3)研究分析了注塑模概念设计的知识体系,从设计的本质需求出发解决知识管理问题,面向注塑模适应性重构设计方法,建立了包括基础设计知识、本体词汇、谓词逻辑、可重构功能元、可重构结构元等五个层次的知识模型,层次清晰,可维护性好,有效地实现了注塑模设计知识的重用。 (4)提出了基于可重构功能元和CAE的注塑模功能建模方法,以功能元的行为区域为载体,建立了注塑成型CAE系统分析结果和注塑模功能模型之间的有机集成。在基于正交试验法的注塑成型工艺多目标优化设计方法的基础上,提出了基于CAE的浇注类和冷却类功能元行为区域定义方法,并以实例验证了方法的有效性。 (5)研究分析了面向空间布局协调的注塑模适应性设计概念结构建模方法。提出了基于重构约束满意度的注塑模概念设计空间约束满足度量模型,建立了基于最大重构约束满意度的注塑模功能元—结构元映射算法,实现了满足约束模型的空间布局优化,较好地解决了注塑模概念结构建模中的空间布局协调问题。 (6)基于适应性重构设计思想,研究开发了注塑模概念设计原型系统,在实现注塑模概念设计的计算机辅助设计方面进行有益的探索。原型系统具有初步的工程应用价值。


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