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面向模具的协同设计关键技术研究

李畅  
【摘要】: 模具设计是一个将工程技术、方法、工具和人员集成并付诸实践的一组活动集合,是企业核心资产的体现。我国模具行业迄今为止仍主要依靠设计者的经验,模具设计成本高、周期长、可靠性差。面对激烈的全球竞争,如何充分利用现有的设计资源,快速设计出符合客户需求的高质量模具,成为我国模具行业面临的重要问题。协同设计技术利用信息化技术充分整合企业的资源,有机协调群体间的设计活动,最终达到提升企业的核心竞争力的目的。因此,本文对模具协同设计的理论、方法与实现等方面展开了研究。 在分析了协同设计的影响因素和研究内容后,提出了协同设计的核心问题是解决群体间的信息感知。群体感知由群体间的信息共享、群体间的信息交换和群体间的信息同步三个方面构成。在分析了模具设计信息存在的多样性和动态性等特点后,提出了以传统CAD系统为基础,以简化图形格式面向网络应用的混合式信息共享模型,以满足模具协同设计的不同层次需求。针对不同格式信息的网络传输特性,集成了多种网络传输协议以满足不同信息的实时交换需求。 在分析了模具设计的特点后,提出将模具设计过程中的诸多影响因素归纳为任务、组织、资源和产品四个基本要素,并以此建立了模具协同设计的过程模型。针对模具协同设计过程中信息的需求特点,提出了集成化的模具协同设计信息模型,解决了设计活动和设计过程两方面对信息的不同需求。为了有效协调不同设计活动间的通信和共享等,建立了四层结构的模具协同设计协作模型,满足了模具协同设计系统跨系统、跨应用的需求。 在分析了信息异步产生的原因后,提出了将基于角色的访问控制机制引入模具协同设计系统的综合信息同步方法,通过产品装配树结构与任务的绑定、任务与角色的绑定以及角色与人员的绑定,实现了信息的有效控制与同步,保证了模具协同设计过程中信息的安全性和一致性。 模具设计过程是一个建立在丰富的经验与知识基础上的创造性思维过程,包含了对知识的继承、集成、创新和管理。在对模具协同设计过程中知识的特点和分类进行分析后,探讨了当前多种知识表示方法的优缺点,提出了面向模具设计的统一知识表示模型,并以XML为描述语言,给出了知识元各构成元素的类型定义。以此为基础,建立了基于XML知识的获取、组织与管理机制。针对知识与各种应用融合的难点,提出了基于项目编码的项目相关知识聚合方法,以及基于参数驱动、规则驱动和实例驱动的产品模型与知识的融合方法。 最后,根据上述分析,建立了模具协同设计系统的体系结构和功能构成,定义了模具协同设计的工作流程。从基于UG的模具结构协同设计和基于Web的应用服务两方面,论述了模具协同设计系统的实现,并以级进模设计为例,验证了设计的正确性。


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