机械产品研发设计平台-王宗彦-2014山西贯标及两化融合论坛资料下载.pdf

机械产品研发设计平台-王宗彦-2014山西贯标及两化融合论坛资料下载.pdf

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中心拥有一支拥有一支技术实力强，年轻干练的研发队伍，技术实力强，年轻干练的研发队伍，其中教授其中教授2人，副教授人，副教授2人，讲师人，讲师5人，研究生人，研究生30余余人。

人。

单位概况单位概况单位概况单位概况产品规划产品规划设计设计工艺工艺生产计划生产计划制造制造装配装配销售销售服务服务回收回收模块化产品平台CAECAPPPDMERPSCMCRMCAMCADCRM1背景背景企业信息化的企业信息化的基础工作基础工作新设计适应性设计变型设计标准件新设计适应性设计变型设计标准件设计模式正在从传统的定制设计向面向快速定制设计模式转变1背景背景PA1A2A3A4活动活动40活动活动31活动活动32活动活动20活动活动10O4O3O2O1产品结构产品结构组织结构组织结构过程结构过程结构C2C3C4活动活动5企业企业C1O4O3内部模块化内部模块化颜色颜色蓝色黑色红色车轮车轮铝合金铬合金钢车身式样车身式样SedanMiniVanSUV发动机发动机V6V12Turbo换档换档自动手动车顶车顶敞蓬硬顶坐椅坐椅布质皮质其他选择其他选择ABSGPS防盗装置外部多样化外部多样化以汽车行业为例：

以汽车行业为例：

模块化模块化1背景背景通过内部模块化通过内部模块化实现外部多样化实现外部多样化2014年5月14日，国务院总理李克强日前主持召开国务院常务会议，部署加快生产性服务业重点和薄弱环节发展促进产业结构调整升级。

此次国务院会议指出，要更多依靠市场机制和创新驱动，重点发展研发设计、商务服务、市场营销、售后服务等生产性服务，促进提升国民经济整体素质和竞争力。

1背景背景一种基于云架构的行业研发设计服务平台一种基于云架构的行业研发设计服务平台1背景背景模块化与参数化设计中存在的不足：

模块化与参数化设计中存在的不足：

单一技术研究较多，两者结合研究不多；

当前的参数驱动技术，大多还停留在零件模当前的参数驱动技术，大多还停留在零件模型上，产品级的参数化设计研究还不够，对型上，产品级的参数化设计研究还不够，对提高设计效率不明显；

提高设计效率不明显；

当前当前的参数的参数化设计尚未化设计尚未和有限元分析进行和有限元分析进行集集成；

成；

尚未建立集于云计算的产品尚未建立集于云计算的产品的快速定制的快速定制平台平台。

1背景背景2模块化设计模块化设计1900年德国家具公司生产“理想书架”，由底座、架体和顶板三种模块，强调在几何尺寸上可以实现连接和互换。

可组合成不同书架产品。

1920年，德国Fritz.Wenxe公司把铣床进行了模块划分，可以方便的组装成用户需求的产品。

20世纪50年代，欧美专家把模块化设计作为一种先进的设计方法提出来。

目的是为了提高设计效率，使设计经验能够传递和继承，以利于进一步提高设计和生产水平。

在汽车等产品设计中广泛应用。

20世纪70-80年代，大量模块化产品进入实用阶段，电子设备成功应用（大规模集成电路）。

模块化理论取得很大进展。

模块化思想的起源：

相关概念及定义相关概念及定义模块：

一组同时具有相同功能和相同结合要素，具有不同性能，但能互换的单元。

模块化设计：

在对一定范围内的相同功能不同性能产品进行功能结构分析的基础上，划分并设计出一系列模块，通过模块的选择和组合可以构成不同的产品，以满足市场不同需求的设计方法。

2模块化设计模块化设计定制性强；

互换性强；

便于组织生产，便于维修；

缩短研制周期，降低成本。

模块化设计优点模块化设计优点2模块化设计模块化设计模块化设计的支撑理论模块化设计的支撑理论

（1）系统论原理：

）系统论原理：

（2）相似性原理：

）相似性原理：

（3）重用性原理：

）重用性原理：

产品架构的种类产品架构的种类模块化产品架构ModularProductArchitecture集成产品架构IntegralProductArchitecture混合产品架构Hybridproductarchitecture2模块化设计模块化设计传递力矩传递力矩调整尺寸调整尺寸夹紧螺钉夹紧螺钉模块化产品架构模块化产品架构2模块化设计模块化设计传递力矩传递力矩调整尺寸调整尺寸夹紧螺钉夹紧螺钉集成产品架构集成产品架构2模块化设计模块化设计传递力矩传递力矩调整尺寸调整尺寸夹紧螺钉夹紧螺钉混合产品架构混合产品架构2模块化设计模块化设计模块化的特种车辆（德国索埃勒）模块化的特种车辆（德国索埃勒）SELFPROPELLEDMODULARTRANSPORTERS4轴模块轴模块不同的产品组合不同的产品组合混合产品架构的轮式装载机混合产品架构的轮式装载机产品级模块化产品级模块化部件级模块化部件级模块化零件级模块化零件级模块化不同层次的模块化不同层次的模块化大众帕萨特（PASSAT）15个模块大众平台开发理念“同级别车之间，看得见的地方都不同，而看不见的地方都相同”共用平台，最大限度重用零部件帕萨特帕萨特/迈腾迈腾PQ46平台平台装置级模块化装置级模块化部件级模块化部件级模块化零件级模块化零件级模块化不同层次的模块化不同层次的模块化HQI3_S122内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵HQI3_S122的规格和事物特性的规格和事物特性3DContentcentralwww.3DSOURCE.comwww.3DSOURCE.com产品级模块化产品级模块化部件级模块化部件级模块化零件级模块化零件级模块化不同层次的模块化不同层次的模块化零件级模块化零件级模块化SolidWorks通用的模块化产品与系统设计方法通用的模块化产品与系统设计方法3参数化设计参数化设计20世纪60年代，Sutherland在开发Sketchpad系统中，提出了利用几何约束技术进行图形修改的思想。

1978年麻省理工学院机械工程系的一篇“CAD零件的特征表示”揭开了特征设计的序幕。

20世纪90年代，PTC公司Pro/E实现了三维参数化造型理论，SDRC的I-DEAS实现了三维变量化造型理论。

形成了基于特征的实体建模技术。

美国波音公司的747就采用CAD技术实现了无纸化设计。

后面出现所有CAD系统都采用该技术。

参数化设计的起源与发展：

参数化设计定义：

以几何约束关系建立产品的参数化模型，修改参数化模型的参数可得到同系列不同尺寸的产品。

参数化设计是实现设计自动化的一种有效方法。

产品级模块化产品级模块化部件级模块化部件级模块化零件级模块化零件级模块化不同层次的参数化（略）不同层次的参数化（略）只有只有A、B、C三三个参数需要变化个参数需要变化零件参数分析零件的主几何模型零件的主几何模型87.550.060.016.670.0105.0125.0000382.545.047.015.065.0100.0112.0000270.040.035.013.360.080.0100.00001DAD=C+（B-C）/2DAC=C20.0DAB=A65.0DAA=DAC/3.0CBA4平台原理平台原理在云架构下在云架构下，选择典型产品为选择典型产品为模板模板，按照按照模块化模块化设计设计的原理的原理，把产品分解成相对独立的模块把产品分解成相对独立的模块，对每一对每一模块实现模块实现参数化设计参数化设计，将设计知识和经验融入三维模将设计知识和经验融入三维模型型，实现实现产品级产品级的的模型驱动模型驱动、分析校核以及二维工程分析校核以及二维工程图的自动更新图的自动更新。

通过云平台实现供应链上企业间的协通过云平台实现供应链上企业间的协同设计与资源共享同设计与资源共享。

（11）基于模板的参数化设计技术）基于模板的参数化设计技术模板是参数化设计的对象模板是参数化设计的对象，选择典型产品作为选择典型产品作为模板模板。

小到零件大到产品小到零件大到产品。

在创建参数化模板的过在创建参数化模板的过程中需要程中需要采用采用相似性原则相似性原则和最大化原则和最大化原则，应尽可能应尽可能多的考虑模型可能发生的变化多的考虑模型可能发生的变化，同时考虑采用配置同时考虑采用配置设计时可能存在的各种配置组合设计时可能存在的各种配置组合，使模板的功能最使模板的功能最全全，通过不同情况对模板进行相应的程序处理而得通过不同情况对模板进行相应的程序处理而得到所需的变型结果到所需的变型结果。

5关键技术关键技术5关键技术关键技术（22）参数化有限元分析技术）参数化有限元分析技术利用利用APDL的程序语言或第三方开发语言的程序语言或第三方开发语言（如如VB）组织管理组织管理ANSYS的有限元分析命令流的有限元分析命令流，就可就可以实现参数化建模以实现参数化建模、加载参数化载荷与求解以及参加载参数化载荷与求解以及参数后处理结果的显示数后处理结果的显示，从而实现参数化有限元分析从而实现参数化有限元分析的全过程的全过程。

在参数化的分析过程中可以修改其中的在参数化的分析过程中可以修改其中的参数达到反复分析各种尺寸参数达到反复分析各种尺寸、不同载荷大小的多种不同载荷大小的多种设计方案或者系列化产品设计方案或者系列化产品，极大的提高分析效率极大的提高分析效率，减少分析成本减少分析成本。

（3）工程图调整技术工程图调整技术参数化后直接生成的工程图布局较差参数化后直接生成的工程图布局较差、视图位视图位置交叉置交叉、视图范围超出图纸边界视图范围超出图纸边界、尺寸飘移尺寸飘移、注释注释错位等缺陷而不适于直接指导实际生产错位等缺陷而不适于直接指导实际生产，所以必须所以必须对其进行优化对其进行优化，以满足实际生产的需要以满足实际生产的需要。

调整内容调整内容包括：

位置自动调整包括：

位置自动调整。

主要包括视图位置调整主要包括视图位置调整、尺尺寸位置调整寸位置调整、注解注解（零件序号零件序号、焊接符号焊接符号、粗糙度粗糙度、各种注释等各种注释等）位置调整；

比例自动调整；

视图自动位置调整；

视图自动断裂；

悬空内容自动删除；

中心线断裂；

中心线、中心符号线自中心符号线自动添加；

动添加；

BOMBOM表信息自动处理表信息自动处理。

5关键技术关键技术桥式起重机主梁参数化驱动后自动生成的工程图调整后的桥式起重机主梁工程图（44）云架构云架构技术技术CC-客户端客户端安装应用程序主要负责设计数据的创安装应用程序主要负责设计数据的创建与维护；

建与维护；

SS-服务器服务器负责设计数据与设计文档的管负责设计数据与设计文档的管理；

理；

WW-工作站工作站安装模型驱动工程图优化程序安装模型驱动工程图优化程序，负责负责设计文档和工艺信息的生成设计文档和工艺信息的生成。

驱动完给出信息提示驱动完将模型图纸上传获取数据进行驱动收到信息后下载文档查看提交设计数据数据服务器数据服务器工作站组.客户端工作组.驱动信息反馈用户管理、项目管理文件服务器文件服务器5关键技术关键技术6成功案例成功案例（11）太重桥架参数设计系统）太重桥架参数设计系统参数化有限元分析参数化有限元分析（22）大起参数化设计系统大起参数化设计系统参数设置界面参数设置界面6成功案例成功案例桥架三维模型及工程图桥架三维模型及工程图附属结构三维模型及工程图附属结构三维模