Abstract ：

随着全球买方市场的形成，用户需求差异化日益增多，必须在增加研发产品型号的同时，缩短研发制造周期、加快产品迭代速度。而基于模块化的设计则可配置出尽可能多的产品型号，根据市场需求快速配置出不同的产品，随时调整产品阵容，满足用户差异化需求，为此，本文围绕冰箱模块划分、模块接口设计、用户需求配置、配置平台搭建及应用方面，开展了电冰箱模块设计应用研究，主要研究工作包括： （1）基于用户需求与制造工艺双重约束，开展了冰箱模块划分研究。给出了冰箱模块划分的约束条件；对电冰箱进行了功能分析，依据用户需求相关性、功能相关性、结构相关性，进行了模块层级划分，利用模糊聚类法给出了基于10s装配节拍、成本、供货响应周期的制造工艺模块划分层级评价方法；以W600系列产品在合肥事业部生产为例，基于用户需求与制造工艺双重约束，得出最优划分方案。 （2）基于接口属性和接口关系，开展了接口标准设计。从接口属性和接口关系两个维度对模块接口进行研究，分析了模块接口属性，定义了接口属性编码方法，通过编码实现模块调用配置；通过接口矩阵求解模块接口，定义接口文档编码方法；按照接口结构标准化原则和接口参数优选化原则制定接口标准设计流程；以搁物架模块与内胆模块接口为例，验证了接口标准设计。 （3）基于实例的用户需求，开展了用户需求多样化的产品配置研究。提出了基于实例的模块化产品配置设计流程框架；将用户需求转化，建立了用户需求模型与产品映射关系，并进行了参数化表达；制定了功能模块检索和模块匹配方法；以W600系列冰箱为例，通过产品配置进行了模块的检索与匹配，最终给出了符合用户需求的配置方案。 （4）基于用户需求定制产品，构建了冰箱模块化配置软件平台Teamcenter。配置平台主要包括架构管理、模块库管理、配置管理和技术文档管理四个功能；通过创建产品族架构、设计模块实例库从而构建超级BOM（Bill of Material），完成配置数据库和配置条件准备。基于用户需求配置E-BOM和M-BOM，最终实现用户定制需求配置产品型号。

Keyword ：

电冰箱 模块化 模块化配置 模块接口 用户需求

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随着我国汽车工业迅猛发展，行业竞争日趋激烈，用户需求日新月异，提高汽车产品快速开发能力意义重大。发动机作为汽车产品的核心部件，国内自主设计能力薄弱，难以满足市场需求。鉴于国外发动机研发经历“设计—改进—再设计”的反复过程，以及基于积累的大量知识、经验和案例进行新产品开发的成功做法，本文以知识重用为核心，采用知识工程（Knowledge-Based Engineering, KBE）技术，研究发动机运动部件快速设计方法，构建快速设计系统。 论文从KBE核心技术研究和KBE工程实践形式两个角度入手，以汽车发动机运动部件为工程对象，具体完成了以下工作。首先，通过发动机设计过程分析，构建发动机运动部件设计流程、经验、数据等规则性知识重用方法，在此基础上提出基于推理规则、约束规则和检查规则的广义RBR（Rule-Based Reasoning）推理方法，实现规则性设计知识的重用。其次，围绕汽车发动机运动部件设计过程，以元特征解耦为基础，完成了包括设计流程规划和设计元知识表构建的运动部件设计知识建模，为基于规则推理的发动机运动部件设计子系统开发构建了框架，提供了知识。然后，通过研究设计需求定量描述，基于归一化效用函数的检索算法和层次结构的发动机运动部件实例库，提出了基于实例推理的发动机运动部件设计方法，实现发动机成熟实例的重用。最后，集成规则知识重用和实例知识重用, 基于CATIA二次开发实现发动机运动部件CAD模型快速构建，开发了基于KBE的汽车发动机运动部件快速设计系统，并通过案例分析验证了系统对发动机运动部件快速设计的有效支持。 论文通过KBE关键技术研究及其工程应用探索，丰富了KBE技术的内涵和应用。基于KBE的汽车发动机运动部件快速设计方法研究及系统开发，提供了发动机运动部件速设计的资源与工具，并通过企业应用积累了发动机自主研发的经验，提高发动机开发的效率。

Keyword ：

发动机运动部件 基于规则推理 基于实例推理 快速设计 知识工程

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摘 要随着冲压产品更新换代加快，多品种、小批量生产的地位日益突出。普通冲模的结构缺乏柔性，产品变化时需要更换模具，制造周期长、成本高。组合冲模只要更换部件就可以加工新产品，在产品试制和小批量生产中占有不可替代的地位。柔性化、多层次的模具结构是组合冲模的最大特点，也是CAD研究的难题，国内至今还没有开发出适用的系统。研究组合冲模的快速设计是企业的迫切需求，具有重要的理论意义和实用价值。本文主要研究内容是：组合冲模结构分析、结构特征定义和结构模型建立；组合冲模结构设计和冲压工艺设计方法；组合冲模装配设计和零件设计方法；组合冲模快速设计系统的软件设计和功能验证。主要研究成果有：（1）对组合冲模的结构进行了规范化处理，定义了冲压件特征、模具结构特征及其二类特征的对应关系，建立由模具总体、冲压单元和冲模零件三层信息所构成的特征模型和冲压单元子结构的特征库。 （2）研究组合冲模实例的组织、表示和存储方法，建立组合冲模实例库，归纳模具设计规范和方法，建立设计规则库。制定组合冲模实例的检索、推理、评价和改写机制，应用基于实例推理和基于规则推理相结合的方法，采用层次化的设计顺序，实现了组合冲模结构和冲压工艺的快速设计。（3）对组合冲模零件进行分类和标准化处理，建立零件库。研究模具零部件装配关系和定位关系，定义了模具总体结构和冲压单元子结构的装配模型，建立了模具结构库。采用自顶向下的模具装配设计方法，结构库和零件库的自动调用方法，提高了模具装配设计和零件设计的效率。（4）采用IDEF0方法进行系统总体设计，建立了系统功能模型。在Pro/E通用软件平台上建立了组合冲模快速设计的软件系统。通过实例验证系统的快速设计功能。

Keyword ：

组合冲模冲压单元快速设计

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多工位级进模工艺集中，结构复杂，是技术密集型模具的重要代表，在电子产品冲压自动化生产中占据重要地位。此类冲模CAD开发难度大，国内至今还没有推出适用的CAD系统。多工位级进模CAD技术研究是我校承担的“十一五”国家科技支撑计划重点项目中一个子项目。工步排样是多工位级进模设计的重点和难点，工步排样的快速设计是此类冲模CAD技术的基础和关键。本文研究对提高多工位级进模具的生产效率有重要的理论意义和实用价值，丰富了级进模CAD技术的研究方法。 本文针对电子产品多工位级进模具工步排样的快速设计进行了较深入的研究，主要研究内容有：电子产品冲压件特征建模与冲压件信息的快速输入；多工位级进模冲压工艺快速计算与设计方法；冲裁、弯曲、拉深、翻边等多类工序和级进模工步的快速设计；工步排样快速设计系统的软件设计与功能验证。 主要研究成果有：对电子产品冲压件的工艺特征与形状特征进行了分类和定义，建立了特征模型库，实现了冲压件信息的快速输入；归纳了冲压工艺设计规则和方法，建立了冲压工艺知识库，实现了冲压工艺快速与智能化设计；归纳总结了多工位级进模工步排样中的工序设计原则和方法，工序分解与工序组合方法，工步排样知识的表示方法，建立了工步排样规则库和实例库，利用基于规则和实例的推理方法，实现了工步排样的快速设计；在Pro/E三维软件平台上开发了电子产品多工位级进模工步排样快速设计系统，系统通过实例验证了工步排样的快速设计功能。

Keyword ：

CAD 工步排样 级进模 特征建模

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基于专家CAD平台的坐标测量机实例库技术以设计单元实例类为核心,用设计单元的分级层次结构组织实例库.实例类以设计单元为载体,是设计单元的抽象,提供了设计单元的属性及检索、修改等方面的信息.该设计单元实例库以商用CAD系统与专家系统集成构成的专家CAD系统作为平台.在该系统的GUI下,设计人员的经验和启发式思维方式直接面向专家系统,通过实例检索和约束设计进行设计单元实例的修改,方便快捷地完成定制产品的设计.该系统在一定程度上实现了坐标测量机面向大规模定制制造的设计理念.

Keyword ：

CAD 大规模定制 约束设计 专家系统 坐标测量机

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微电子机械系统MEMS（Micro Electro Mechanical Systems）是近年来发展起来的多学科交叉的前沿科学研究领域，它涉及到机械、电子、材料科学、物理学、化学、光学、生物学等多种学科和工程技术，广泛地应用于工业、农业、生物、医学、航空、航天、军事、国防等领域，有着巨大的市场前景。微器件是MEMS系统的一个重要组成部分，它既可以作为独立的元件应用于宏观的机电系统中，又可以作为微机械集成系统的基本单元，是目前MEMS研究和开发的主要内容。微器件的设计具有极强的过程相关性，加工过程及方法的选择可能会影响到结构几何轮廓及材料特性，进而影响结构的电子和机械特性，因此需要对设计的结果进行可制造性评价，应用并行工程的思想及DFX技术进行微器件的设计。在并行设计思想的指导下，本文主要研究工作和结论体现在以下几个方面：研究了基于并行设计的微器件e-CAD集成框架，介绍了该集成框架的基本结构体系和功能模块，并对其中的关键功能模块微器件概念设计和并行设计过程管理技术进行深入研究。鉴于概念设计在产品设计中的重要意义，研究了微器件概念设计的建模框架，建立了微器件功能－效应－原理解映射模型，分别对功能建模、效应原理建模和原理解建模过程进行了研究。分析了功能与效应之间的映射，效应和原理解间的映射关系。针对微器件概念设计的求解问题，讨论了把设计目录与基于实例的推理技术相结合的策略，提出了基于设计目录和实例的微器件概念设计求解框架。研究了与基于实例推理技术相结合的设计目录的构成结构模式，详细分析了各级子目录的具体构成和相互关系。研究了与设计目录相结合的实例推理过程、方法和步骤。研究了设计目录和实例库的关系模型，方案的评价和修改方法。基于设计目录和实例的微器件求解策略是对微器件概念设计方法研究的有益探讨。分析了微器件设计过程的Top-Down设计流程，采用形式化方法对设计过程进行建模。基于XPDL语言并对其进行适当的修改及扩展，建立了微器件设计过程描述语言MDPDL(Microcomponet Design Process Description Language)。分析了该语言各组成实体的关系，并对其DTD结构进行了描述。研究了MDPDL语言的解析过程，采用图形化建模方法对其进行建模，并利用实例验证了该语言的有效性。在MDPDL语言的基础上，研究了微器件并行设计过程的管理和监控方法。提出了基于MDPDL语言的微器件设计过程管理和监控平台模型，将MDPDL语言作为过程定义语言。分析了该平台模型的功能模块组成及其完成的功能。以上述理论和方法为基础，建立了基于Web的微器件概念设计原型系统的体系结构，采用Java、JSP、SQL Server等技术开发了原型系统，实现了微器件从用户需求向可行概念设计方案的映射。通过实例验证，表明了系统的有效性和可行性。

Keyword ：

微器件概念设计设计目录基于实例的推理MDPDL设计过程管理

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健壮设计是一种面向产品质量的设计新方法，它采取主动预防的手段设计产品质量，通过调整设计变量以减少或去除产品设计后续阶段各种干扰因素对产品质量的影响，提高产品质量对外界干扰的抵抗能力，使得产品在干扰因素的影响下依然能保持最佳的质量特性。产品健壮设计是决定产品最终质量、市场竞争力以及企业获利的关键环节。运用计算机相关技术辅助进行产品健壮设计，可以实现设计过程的自动化，能够有效地提高产品设计效率和设计质量。在国家863/CIMS主题项目和国家973项目的资助下，本文系统地研究了关于计算机辅助的产品健壮设计的方法与关键技术。作者提出了基于人机交互方式的产品健壮设计技术系统的概念。建立了基于健壮设计工作过程建模、健壮设计过程人机转换、计算机实现三个层次的产品健壮设计技术系统研究框架。该框架包括健壮设计工作过程建模技术，以及健壮设计过程人机转换的四大关键技术：健壮设计产品建模技术、计算机辅助的质量特性和可控因素的主动识别技术、基于分位数优化模型的参数设计方法以及基于支持向量机和分位数质量损失的容差设计方法。在该框架的健壮设计工作过程建模层次上提出了健壮设计交互迭代式工作过程模型，描述了健壮设计合理的工作步骤和设计活动，克服了传统健壮设计串行过程模型的不足。提出了载体认知模型和健壮设计单元流关联准则相结合的健壮设计产品建模方法。建立了包含功能信息、载体信息、质量特性信息和可控因素信息的面向对象的载体认知模型，并基于公理化设计理论构造了“功能对象―载体对象”二维空间的“之”字映射规则，在二者基础上，建立了健壮设计产品模型—对象结构模板。该模型包含了与不同层次载体相关的功能信息、质量特性信息和可控因素信息，合理地描述了健壮设计结果中的数据以及数据之间的相互关系，利用该模型还可以对健壮设计过程中各个阶段的信息进行统一的组织和表达，从而为健壮设计过程的计算机实现提供支持。研究了计算机辅助的质量特性与可控因素主动识别的关键技术。描述了健壮设计产品模型的初始实例化过程以及质量特性和可控因素主动识别的计算机执行逻辑；提出了以基于健壮设计产品模型的知识抽取、基于语义根树的知识表示和基于XML的知识形式化描述相结合的健壮设计产品实例库的建立框架；研究了主动识别过程中基于XML的信息需求描述方法，以及健壮设计产品实例库中基于XML文档匹配的检索算法。基于上述关键技术，实现了质量特性和可控因素识别过程的计算机自动执行，以及质量特性和可控因素识别过程所需知识的计算机主动提供。提出了基于分位数优化模型的参数设计方法。该方法首先采用基于响应面和支持向量机的集成替代模型法来建立产品质量特性与其影响因素之间的近似替代模型，然后针对三种主要类型的参数设计问题（确定性参数设计问题、模糊参数设计问题、基于随机型和区间型干扰因素的参数设计问题），分别建立相应的基于分位数的参数设计优化模型，最后采用理想点法和基于最大可能点的分位数求解算法相结合的求解框架进行优化模型的求解。所提出的参数设计方法不仅能够高效地建立质量特性与其影响因素之间的高精度近似替代模型，而且可以同时保证设计目标的健壮性和设计约束的可行健壮性，另外还保证了应用该方法求解的效率和灵活性。提出了基于支持向量机和分位数质量损失的容差设计方法。该方法基于对加工因素的模糊化处理和支持向量机建立面向制造环境的容差－成本近似模型，并采用模糊质量损失函数的分位数评价产品质量损失成本，最后综合考虑产品质量损失成本和制造成本建立基于分位数的容差设计双目标优化模型。所提出的容差设计方法不仅能够高效地建立面向制造环境的制造成本与可控因素容差之间的高精度近似替代模型，而且考虑到了产品质量损失的健壮性，能够对产品质量损失成本进行合理地评价，从而使得产品的质量和成本之间达到最佳平衡。开发了计算机辅助的健壮设计原型系统，主要包含三个子系统：质量特性和可控因素的主动识别子系统、参数设计子系统和容差设计子系统。通过实例验证，表明系统结构合理，可以有效地支持产品健壮设计过程。

Keyword ：

健壮设计参数设计容差设计分位数支持向量机

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提出了将设计目录与基于实例的推理技术相结合的策略,解决了微器件的原理方案设计问题.建立了基于网络的微器件设计目录和实例库,讨论了实例表达、实例检索模型及相似实例检索算法等关键技术.采用多目标模糊综合评价方法进行了方案评价,采用基于框架的方案变换策略进行了方案的修演.开发了软件原型系统,并以微传感器的设计为例,对系统进行了验证.

Keyword ：

方案评价 方案设计 设计目录 实例 微器件

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在机械加工工艺设计中，切削参数的合理选择直接影响着加工质量、生产率、成本、设备利用率等指标，是一项重要、复杂的工作。随着先进制造技术的应用，铣削加工所占的比重正在快速上升，铣削参数的合理选择因此也成为机械加工优化中需要面对的实际问题。但是由于确定铣削参数时，需要综合考虑机床、刀具、工件材料、加工质量、产品的允许生产时间、生产成本等诸多因素的影响，如果采用常规的工艺设计方法，不仅难于得出合理的结果，而且在面对新材料、新工艺、新设备时甚至可能无从着手。因此，需要分析研究快速确定合理铣削参数的新方法，并设计开发出相应的实用系统。本文以铣削参数合理选择为主要研究内容和目标，结合当前网络数据库的发展状况，针对企业的实施环境，对于基于Web的实用性铣削参数智能选择系统进行了深入细致的分析研究，主要完成了以下工作： 1通过对工程数据库的分析研究，建立了铣削参数数据库的实体——联系模型，并将其转化为关系模型，以商用关系数据库管理系统作为底层支撑环境，完成了铣削参数数据库和实例库的设计；2以工件材料的机械性能对切削性能的影响研究为基础，利用模糊数学的理论为支撑，实现了工件材料切削性能的评价和聚类，为新材料的铣削加工提供参考依据；3以金属切削加工理论为基础，建立了以切削参数为优化目标，以机床、刀具等为优化约束条件的优化模型，并采用复合形优化的方法实现了铣削参数的有条件优化；4以成功的案例及领域知识为基础，应用实例推理技术，实现了面向实际生产加工确定最相似合理切削参数的实用方法。在上述分析研究的基础上，以Visual Studio.Net作为开发平台，应用SQL Server 2000数据库，开发实现了一个基于Web的铣削参数智能选择原型系统。调试和试用表明，本系统可以根据工件、刀具、加工要求等条件，快速而且比较合理地制定出铣削参数（切削深度、每齿进给量、切削速度），能够满足网络环境下信息共享、跨平台的需要，具有良好的实用意义与价值。

Keyword ：

铣削加工模糊评价切削数据库切削优化切削参数

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Abstract ：

挤压模具是一种广泛应用的工艺装备。随着产品更新换代速度越来越快，对挤压模具的质量和生产周期提出了越来越高的要求。应用先进的CAD技术来实现挤压模具的快速设计，可以提高设计效率，降低生产成本。本文结合冷挤压模具的特点，对冷挤压工艺的智能化设计方法及模具的快速设计方法进行研究，建立冷挤压模具快速设计系统，实现模具的快速设计。应用特征建模技术，在对挤压件形状特征和工艺特征信息进行分类和定义的基础上建立了挤压件的特征模型，实现挤压件信息的快速输入。归纳整理各类冷挤压件的成形工序，建立了层次结构组织的冷挤压工艺实例库，采用层次检索的方法实现工艺路线的检索；研究冷挤压工艺中公式、数表、线图等各类设计规则的处理方法，建立了冷挤压工艺规则库；在知识库的支持下，采用基于实例的推理和基于规则的推理方法，实现冷挤压工艺的智能化设计。研究冷挤压模具装配关系和装配定位信息的表达方法，在此基础上建立了模具的装配模型,实现模具结构在计算机中的描述；研究冷挤压模具结构库的数据结构和装配设计中自动调用零件的方法，建立了模具结构库；研究零件库的建立方法，采用族表和Pro/Program建立了模具零件库。采用自顶向下的设计方法，实现模具装配和零件的快速设计。采用IDEF0方法建立了系统的功能模型，并对系统的功能模块进行了分解。在Pro/E通用软件平台上开发了冷挤压模具快速设计系统。系统通过实例验证，实现了冷挤压模具的快速设计。论文的研究为冷挤压模具的快速设计提供了一条有效途径，研究结果丰富了冷挤压模具CAD系统的设计方法。

Keyword ：

快速设计 冷挤压工艺 冷挤压模具

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