内 容 简 介
满足客户个性化需求的定制生产方式已在制造业得到越来越广泛的应用。产品数字化设计是提高产品设计效率和设计质量的关键,是实现定制生产的前提。本书主要就基于复杂网络理论与算法的产品族零部件管理、零件变型设计、装配件变型设计以及产品配置设计中的一些关键技术问题进行探讨。
本书面向的读者为企业工程师、从事产品数字化设计工作的研究人员和研究生。
前 言
随着人们生活水平的日益提高,人们对产品的个性化需求越来越强烈,制造业生产方式正逐步从传统的大批量生产向个性化定制生产转变。如何低成本且快速地响应市场需求,成为实现定制生产的关键。西方发达国家先后提出了精益生产和敏捷制造等,这些新的生产方式分别从不同角度、不同侧面剖析了传统批量生产方式所面临的困境,提出了各自的解决方法。祁国宁教授及其研究团队在其专著《大批量定制技术及其应用》中对大批量定制的基本原理、面向大批量定制的开发设计技术、管理技术以及制造技术进行了较系统的阐述。
面向定制生产的数字化快速设计技术是实现低成本快速响应市场个性化需求的关键,是实现个性化定制生产的前提条件。近年来,计算机技术、信息技术的快速发展使得实现产品数字化快速设计成为可能。本书主要对作者及其研究团队十余年来在数字化快速设计理论与方法研究中的一些研究工作进行总结和归纳。书中将讨论产品族零部件分析与管理、零件变型设计、装配件变型设计、产品配置设计中的一些关键技术,并通过一些实际案例对上述关键技术进行应用验证。
本书由桂林电子科技大学刘夫云著。在本书的统稿和出版过程中,杨运泽老师、李雪梅教授做了大量工作,在此表示由衷的感谢。
感谢研究团队黄美发教授、钟艳如教授、孙永厚教授、匡兵副教授以及邓小林、肖礼志、汪沙娜、杨孟杰等研究生对本书的出版所做出的贡献。
本书的研究得到国家863计划(课题编号:2006AA004Z116)、国家自然科学基金(课题编号:50865002、51265006)的资助,在此表示感谢。
感谢清华大学出版社在本书的出版过程中所付出的艰辛和努力。
因本书涉及的范围较宽,在一些新技术的研究和新问题的分析方面肯定还存在不足甚至谬误,恳请专家和同行批评指正。
作者于桂林电子科技大学
目 录
第1章 绪论 1
1.1 大批量定制生产方式及其面临的挑战 1
1.1.1 技术革命与生产方式的变迁 1
1.1.2 大批量定制面临的挑战 2
1.2 面向大批量定制的开发设计技术 2
1.2.1 传统开发设计技术存在的不足 2
1.2.2 面向大批量定制的产品开发设计技术 3
1.3 本书探讨的几个问题及其意义 3
1.3.1 复杂网络理论与算法 3
1.3.2 产品族结构的管理与优化 5
1.3.3 产品变型设计关键技术 6
1.3.4 产品配置设计关键技术 6
1.3.5 产品模块化设计关键技术 7
1.3.6 产品数字化快速设计系统的开发与应用 7
第2章 基于复杂网络的产品族结构管理与优化技术 8
2.1 复杂网络理论与算法简介 8
2.1.1 复杂网络理论简介 8
2.1.2 机械产品网络理论与方法体系结构 16
2.1.3 简单路径搜索算法 19
2.2 产品族结构网络及其特性 24
2.2.1 产品族结构网络构建方法 24
2.2.2 产品族结构网络统计参数计算 29
2.3 产品族结构网络的应用 34
2.3.1 零部件通用性分析 34
2.3.2 零部件用量预测 38
第3章 零件变型设计技术 52
3.1 基于参数化技术的零件变型设计方法 52
3.1.1 引言 52
3.1.2 零件尺寸参数分析 53
3.1.3 基于参数化技术的零件变型设计方法和过程 55
3.1.4 应用举例 56
3.2 基于行为建模技术的零件变型设计方法 57
3.2.1 基于参数化技术的变型设计中存在的问题 57
3.2.2 基于行为建模技术的变型设计方法和过程 58
3.2.3 应用举例 60
3.3 零件精度变型设计技术 64
3.3.1 零件精度变型设计关键技术 64
3.3.2 零件尺寸与精度集成的变型设计系统开发 81
3.4 满足工程约束条件的零件变型设计技术 85
3.4.1 引言 85
3.4.2 基于参数化的CAE技术研究 85
3.4.3 参数化CAD/CAE集成技术 94
3.4.4 基于CAD/CAE集成的满足工程约束条件的变型设计方法 96
3.4.5 原型系统开发与实现 108
第4章 装配件变型设计技术 118
4.1 引言 118
4.2 基于参数化技术的装配件变型设计方法 118
4.2.1 基于参数化技术的装配件变型设计原理 118
4.2.2 产品零部件尺寸参数分析 120
4.2.3 装配件变型设计方法和过程 122
4.2.4 应用举例 123
4.3 基于装配语义的装配件变型设计方法 125
4.3.1 基于装配语义的变型设计原理 125
4.3.2 基于相似理论的语义映射过程 128
4.3.3 约束的规范处理和方程式的解算 143
4.3.4 装配件变型设计方法及系统的实现 157
4.4 基于复杂网络的装配件变型设计方法 165
4.4.1 尺寸参数传递结构 165
4.4.2 尺寸约束关系网络 166
4.4.3 网络统计参数的意义及尺寸参数传递计算方法 170
4.4.4 基于复杂网络的装配件变型设计方法与步骤 171
4.4.5 应用举例 172
第5章 产品配置设计关键技术 174
5.1 引言 174
5.2 配置模块选择辅助决策依据 174
5.2.1 扩展的产品主结构 175
5.2.2 关联系数计算 179
5.2.3 基于关联系数的配置模块选择方法 185
5.3 配置模块选择辅助决策系统 186
5.3.1 CMSAD系统需求分析 187
5.3.2 系统的体系结构 187
5.3.3 系统开发与实现 188
第6章 产品模块化设计关键技术 192
6.1 引言 192
6.2 产品模块化程度比较方法 193
6.2.1 无标度模型及其限制条件 193
6.2.2 度分布规律与产品模块化程度之间的关系 197
6.2.3 应用举例 200
6.3 产品模块化程度定量评价方法 202
6.3.1 模块分解与尺寸编码方法 203
6.3.2 尺寸约束关系网络 208
6.3.3 模块化程度定量评价方法 208
6.3.4 应用举例 214
第7章 产品数字化快速设计系统开发 216
7.1 引言 216
7.2 产品数字化快速设计系统开发的基本方法 216
7.2.1 产品数字化快速设计相关技术简介 216
7.2.2 基于SolidWorks平台的数字化快速设计系统开发方法 219
7.3 产品数字化快速设计系统开发实例 223
7.3.1 龙门铣床快速设计系统开发 223
7.3.2 钢板弹簧快速设计系统开发 226
参考文献 231