第九讲面向“x“的设计

虚拟
位姿统计
Proactive DFM 可靠性
面向二次制造 并行协调
研究中的难点和关键技术
一、研究中的难点
1、支持产品全生命周期设计分析的模型 2、可制造性知识的表达
二、处理的关键
1、产品全生命周期内保证产品信息（几何信 息和非几何信息）动态协调相关
产品信息的有效组合、交换与传递 载体
2、规则知识表达上与信息模型的协调性和匹配性 解析方便，能实现对产品信息树的评价
普通直 齿轮
普通花 键槽
复合特征: 单特征的组合体
常用的特征关系
几何关系 逻辑关系 数学关系 装配关系
位置关系 联接关系 传动关系
同轴 对齐
贴合
Leabharlann Baidu
平行 垂直
接触与非接触关系 螺纹联接、键联接、焊接、铆接等 齿轮传动、带传动等
特征识别 & 特征重构
底阀
复杂的单个特征
实特征 集合
横截面
虚特征 部分
母截面
属性槽
类型 参量
相关槽
对象 参量
属性参量
名称 数值
相关参量
元素 关系
约束槽 类型 元素
约束元素
名称 量值
常用的工程语义单特征图示表（部分）
圆柱
圆锥台
圆锥体
长方体
球体
等边倒角
不等边平面 倒角
外环形槽
球冠 过渡圆角
通孔 内环形槽
环体
不等边圆 倒角
盲孔
圆键槽
棱柱
平面过 渡圆角
锥孔
钻孔
广义工程语义复合特征实例
华中科大CAD中心
胡庆夕回转类零件的DFM评价法、高峰并行 工程环境下的DFM
上海交大机械工程系
莫建中基于语义网络的DFA
浙江大学机械设计研究所
邓芳基于知识DFM评价策略、吴永明智能化DFM、 赵亮面向成本的设计
DFM 研究的最新动态与方向
特殊领域（如钛铸）
网上设计
基于基因算法
本地DFM
电路板DFM
建模策略与技术路线
1、广义工程语义特征模型
非几何信息加载 ＋ 基于特征编码的自动识别技术 ->Pro/E下几何特征识别与重构 －>广义工程语义特征 “单特征＋复合特征＋特征关系”构成 的产品树模型
2、集成知识表达方法
框架 ＋ O-O ＋ 规则化
路线图
自动特征识别的角色和方法
实体建 模器
特征 识别
建模方案与策略分析比较
1、特征映射或者特征转换 基于体分解 单向关联 动态下不易维护 2、基于特征的设计 自定义工程特征库 工作繁杂 约束灵活性 3、基于STEP的产品模型转换 不能满足设计过程数据动态变化的要求和 系统间的紧密相关 4、基于设计过程的产品协调模型 （基于特征编码理论而建立数据协调协议） 并行工程系统间的关联手段
DFM概念提出（制造生产力手册） 应用最早出现（ Leonardo da Vinci ）
DFM 当前已有的几类技术与方法
1、经验方法
N. P. Suh公理方法、Andreasenetal的DFM规则方法、工艺驱动设计PDD方法、 基于专用设备设计FSD方法、Johnt等可制造性指标PI方法等
2、定量评估方法
节点特征存储
系统的实现路线
Pro/Engineer 软件平台
DFM 模块
信息添加 & 特征离散、提取
特征识别 &特征 重构
零件/组件 对象模型
Pro/E 定 义特征
广义工程 语义特征
实体模型
CAD模型
GESF 模型
DFM 系统框架
Pro/Engineer 软件平台 DFM 模块
知识库管理器
专家系统
特征定 义系统
特征 模型
加工区域识别技术：
截面技术（切片法） 凸壳算法（简化外轮廓法） 单元格法 几何推理法
特征识别技术：
匹配法 体增长法 体积解析法 CSG树识别法
广义工程语义特征结构
Structure of Generalized Engineering Semantic Feature
分析对象
面向制造的设计
一、概述 二、国内外的发展状况 三、最新研究动态 四、研究难点与技术路线
成本设计方法学
面向成本的设计（Design For Cost，DFC）
DFC最早出现在九十年代初期，是伴随并行工程而产生的，属于并行 工程中DFX技术的一个分支。
在满足用户需求的前提下，尽可能的降低成本，通过分析、研究和评 价产品全生命周期成本组成，对原设计中影响产品成本的过高费用部分 进行修改，以达到降低成本的目的。
单特征
特征树重构的简化流程
过滤与初试化
For(i=0;i<n;i++) 是
重复排序 ？ 否
子特征组获取
For(j=0;j<m;j++)
For(i1=0;i1<n;i1++)
否 关系匹配
？ 是
父特征关系判别
父子关系重构
For(j1=0;j1<k;j1++) 节点特征重排
特征信息树文件生成
特征深度推算
生产制造 研究设计
回收报废 使用维修
成本构成 10%~15%
40%~50% 40%~45%
5% 产品生命周期
设计与制造分离的局面
DFM 技术的发展简史
90年代
80年代
1977年
20世纪 60年代 15世纪 晚期
国内继并行工程研究深入 开始研究DFM DFA术语提出，国外进入研究热门期
研究开始（ Boothroyd & Dewhurst ）
4、人工智能DFM方法
Venkatachalm等基于知识的DFM方法 、Xue等智能定量DFM方法 、Zhang等 基于制造及其管理的知识的评价方法、 Chu等基于人工神经网络可制造性评 价方法
国内的研究情况
主要的研究单位及其方法
清华大学CIMS中心
宋玉银基于知识的集成化DFM方法、姜华 “数字 化预装配”、张林煊 装配仿真分析
按费用设计（Design To Cost，DTC）
出现于七十年代的美国。 在工程设计中将成本的确定与技术、性能和工程进度列为同等重要的 概念考虑，根据可靠的模型和经验确定合理的目标成本，发挥设计人员 的能动作用，使设计结果达到预期的目标。
全生命周期成本（Life Cycle Cost，LCC）
需求分析
Boothroyd & Dewhurst 定量评估法、Shoji等定量评估MEM方法、 Taguchi & Yuin 提出的Taguchi方法、价值工程VE、Hitachi AEM法
3、基于特征DFM方法
Therese 等基于加工特征的DFA评价方法、Yannou Lakis等基于特征属性的 评价、DeFazio等基于特征的评价指标方法、 Sturges Jr等基于实体模型的方 法、Molloy等基于拆卸的方法 、Chen等提出基于特征和O-O的DFM方法
粘合密封
可回收性分析 结果及其建议
资源库管理器
规则知识库
系统配置 & 系统框架
推理结论 （专家建议）
企业资源库
Pro/Engineer平台上面向制造的设计模块
面向制造的设计中特征识别实例
原始特 征树
DFM 菜单
新的特 征树
几何实体模型
DFM 子菜单
原始特征树与重新构造的特征树模型
原始特 征树
特征树 文件
重构的 特征树
特征关系
面向制造的设计实例: 减振器