基于特征和參數(shù)化的設(shè)計(jì)導(dǎo)航在活塞設(shè)計(jì)中的應(yīng)用*

張善輝，楊超英， 何海波

(1.山東大學(xué) 控制科學(xué)與工程學(xué)院，濟(jì)南 250061；2.山東山大華天軟件有限公司，濟(jì)南 250101)

基于特征和參數(shù)化的設(shè)計(jì)導(dǎo)航在活塞設(shè)計(jì)中的應(yīng)用*

張善輝1，楊超英2， 何海波2

(1.山東大學(xué) 控制科學(xué)與工程學(xué)院，濟(jì)南 250061；2.山東山大華天軟件有限公司，濟(jì)南 250101)

為深化三維CAD系統(tǒng)的應(yīng)用，使之成為專業(yè)技術(shù)最好的載體，討論了參數(shù)化設(shè)計(jì)、基于特征的設(shè)計(jì)和基于特征的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用，并對(duì)基于特征和參數(shù)化的設(shè)計(jì)導(dǎo)航定制方法進(jìn)行了研究，建立了一種產(chǎn)品設(shè)計(jì)可視化、流程化及工程師所熟悉的語(yǔ)言構(gòu)成的設(shè)計(jì)導(dǎo)航，并在活塞設(shè)計(jì)中進(jìn)行了應(yīng)用。結(jié)果表明，導(dǎo)航將資深設(shè)計(jì)員工的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)以參數(shù)化驅(qū)動(dòng)的特征、規(guī)范的設(shè)計(jì)流程、準(zhǔn)確的規(guī)則判斷和驗(yàn)證方法等形式沉淀于企業(yè)內(nèi)部，可以提高模塊化、系列化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效率和品質(zhì)，加強(qiáng)企業(yè)設(shè)計(jì)知識(shí)和過(guò)程的積累。

參數(shù)化設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)導(dǎo)航；活塞設(shè)計(jì)；特征建模

0 引言

三維CAD系統(tǒng)具有可視化好、形象直觀、易編輯修改、設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量高等特點(diǎn)[1]，可以為企業(yè)數(shù)字化的各類應(yīng)用環(huán)節(jié)提供完整的設(shè)計(jì)、工藝、制造等信息，三維CAD系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的二維CAD系統(tǒng)成為必然。目前，三維CAD系統(tǒng)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用，逐步取代傳統(tǒng)的純二維CAD系統(tǒng)成為大勢(shì)所趨。但是，目前設(shè)計(jì)人員對(duì)三維CAD軟件的使用水平仍然處于初級(jí)階段，集中于使用通用的建模功能，完成產(chǎn)品的三維模型。要想使三維CAD系統(tǒng)成為專業(yè)技術(shù)最好的載體，必須將先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想和方法與三維CAD系統(tǒng)進(jìn)行緊密融合，深化三維CAD系統(tǒng)的應(yīng)用。

在三維CAD系統(tǒng)的深化應(yīng)用過(guò)程中，逐步暴漏出三個(gè)典型問(wèn)題：① 三維CAD系統(tǒng)的潛能沒(méi)有得到充分發(fā)揮，CAD是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，而不單純是輔助繪圖或建模[2]；②隨著優(yōu)秀的技術(shù)人員退休或者離職，產(chǎn)品技術(shù)訣竅也隨之一起流失； ③ 企業(yè)老員工精通于行業(yè)設(shè)計(jì)，而新員工擅長(zhǎng)三維CAD的應(yīng)用，兩者的優(yōu)勢(shì)缺少粘合劑。因此，大量研究人員對(duì)專業(yè)化的CAD平臺(tái)進(jìn)行了研究，并定制了面向各類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)平臺(tái)[3-5]。但是，它們大多存在以下不足：平臺(tái)開(kāi)發(fā)工作量大；適用范圍比較局限；除去通用的CAD系統(tǒng)以外，員工要花費(fèi)一定的時(shí)間去學(xué)習(xí)新平臺(tái)的使用。因此，基于設(shè)計(jì)人員熟悉的CAD系統(tǒng)，方便快捷的建立用戶所熟悉的語(yǔ)言構(gòu)成的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，企業(yè)對(duì)其具有迫切的需求。

為此，本文結(jié)合活塞產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，研究了基于三維CAD的常用設(shè)計(jì)方法，并將基于特征的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于設(shè)計(jì)導(dǎo)航，把設(shè)計(jì)特征、設(shè)計(jì)參數(shù)、經(jīng)驗(yàn)融入到設(shè)計(jì)過(guò)程中，建立與三維CAD系統(tǒng)建模過(guò)程的交互，使得企業(yè)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和CAD操作技巧融合在一起，通過(guò)導(dǎo)航式的設(shè)計(jì)過(guò)程指導(dǎo)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，達(dá)到提高設(shè)計(jì)效率和品質(zhì)、實(shí)現(xiàn)知識(shí)積累的效果。

1 基于特征的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法

1.1 參數(shù)化設(shè)計(jì)方法

隨著客戶需求的多樣化，企業(yè)的產(chǎn)品逐步表現(xiàn)出模塊化、系列化和變型化的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。為此，產(chǎn)品設(shè)計(jì)中大量選用標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化的零件，這就為參數(shù)化設(shè)計(jì)提供了用武之地。

參數(shù)化設(shè)計(jì)的核心是基于對(duì)圖形數(shù)據(jù)操作的參數(shù)驅(qū)動(dòng)機(jī)制，通過(guò)修改圖形參數(shù)或改變部分尺寸，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)相關(guān)部分的改動(dòng)，完成幾何尺寸滿足約束條件的圖形設(shè)計(jì)[6]。通用的CAD系統(tǒng)均具備參數(shù)化造型的功能，可以支持參數(shù)化設(shè)計(jì)方法。系統(tǒng)以線框模型、表面模型和實(shí)體模型為基礎(chǔ)，從工程應(yīng)用的更高層次來(lái)定義幾何模型[7]。憑借強(qiáng)大的草圖設(shè)計(jì)、尺寸驅(qū)動(dòng)修改圖形等功能，參數(shù)化造型技術(shù)可以大大提高拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基本不變、結(jié)構(gòu)類似的產(chǎn)品的設(shè)計(jì)速度和質(zhì)量[8]，成為設(shè)計(jì)自動(dòng)化所采用的關(guān)鍵技術(shù)之一。參數(shù)化設(shè)計(jì)可以應(yīng)用于企業(yè)產(chǎn)品模塊、系列的梳理工作，是企業(yè)設(shè)計(jì)知識(shí)積累的有效手段。

1.2 基于特征的設(shè)計(jì)方法

除去產(chǎn)品圖形數(shù)據(jù)間的參數(shù)驅(qū)動(dòng)，機(jī)械零件產(chǎn)品還通常按照一定特征進(jìn)行設(shè)計(jì)制造。特征是具有工程含義的幾何實(shí)體，為設(shè)計(jì)者提供了符合人們思維的設(shè)計(jì)環(huán)境，設(shè)計(jì)人員不必關(guān)注組成特征的幾何細(xì)節(jié)，而是用熟悉的工程術(shù)語(yǔ)闡述設(shè)計(jì)意圖的方式來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。基于特征的設(shè)計(jì)方法已被公認(rèn)為是解決產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與過(guò)程設(shè)計(jì)集成問(wèn)題的有效手段。

在CAD系統(tǒng)中，特征建模技術(shù)是幾何造型技術(shù)的自然延伸，它直接用特征來(lái)定義零件的幾何結(jié)構(gòu)，對(duì)形體的組成及信息的描述更具工程含義[9-10]。因此，特征建模技術(shù)將復(fù)雜的模型進(jìn)行分類簡(jiǎn)化，滿足了高層次抽象描述的需要，既可以提高幾何建模的效率，又可以推動(dòng)各行業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的歸納和總結(jié)，從中提煉出更多的規(guī)律性知識(shí)。

1.3 基于特征的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法

綜合分析可以發(fā)現(xiàn)，基于特征的設(shè)計(jì)方法力求全面的表達(dá)零件或組件所攜帶的設(shè)計(jì)、制造或裝配的信息，可以直接體現(xiàn)設(shè)計(jì)的意圖，而參數(shù)化設(shè)計(jì)方法則利用參數(shù)驅(qū)動(dòng)機(jī)制方便零件的快速變型和修改。因此，在實(shí)際的產(chǎn)品和零部件設(shè)計(jì)過(guò)程中，較多的是采用基于特征的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，將基于特征的建模與參數(shù)化有機(jī)結(jié)合起來(lái)，即對(duì)零件的特征采用參數(shù)化造型，用變量設(shè)計(jì)法定義特征并操作，從而實(shí)現(xiàn)零件的快速設(shè)計(jì)。這種方法使特征本身包含參數(shù)化設(shè)計(jì)所需的成員變量和成員函數(shù)，采用帶有語(yǔ)義的特征描述方式，通過(guò)改變參數(shù)，隨時(shí)調(diào)整產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和尺寸，驅(qū)動(dòng)特征隨之變化[11]。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)特別是系列化、模塊化產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，基于特征的參數(shù)化設(shè)計(jì)更顯示出其方便、快捷、有利于知識(shí)積累的優(yōu)勢(shì)。

2 基于特征和參數(shù)化的設(shè)計(jì)導(dǎo)航

隨著企業(yè)業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，產(chǎn)品系列越來(lái)越多，員工更替頻繁，如何有效利用已經(jīng)積累的經(jīng)驗(yàn)，快速融入企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，成為下一代設(shè)計(jì)方法的必備功能。而建立典型產(chǎn)品的可視化、流程化及工程師所熟悉的語(yǔ)言構(gòu)成的設(shè)計(jì)導(dǎo)航，指導(dǎo)設(shè)計(jì)人員輕松、高效、無(wú)誤地完成設(shè)計(jì)任務(wù)，成為一種解決上述問(wèn)題的有效方法。設(shè)計(jì)導(dǎo)航需要融合現(xiàn)有的基于特征的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，將產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)流程、工程計(jì)算、設(shè)計(jì)規(guī)范、數(shù)據(jù)和CAD建模等復(fù)雜命令操作進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)企業(yè)設(shè)計(jì)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的積累和優(yōu)化。由于設(shè)計(jì)過(guò)程是一個(gè)反復(fù)迭代的過(guò)程，存在設(shè)計(jì)問(wèn)題的不可預(yù)見(jiàn)性，因此設(shè)計(jì)導(dǎo)航不能是單一的流程式的導(dǎo)航，它必須也具備與CAD建模操作的交互性，以此確保產(chǎn)品設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

目前，國(guó)內(nèi)外CAD軟件的種類很多，本文選取了國(guó)產(chǎn)三維CAD系統(tǒng)SINOVATION作為實(shí)現(xiàn)基于特征和參數(shù)化的設(shè)計(jì)導(dǎo)航的目標(biāo)平臺(tái)。SINOVATION軟件的優(yōu)勢(shì)有：①具備所有源代碼，包括幾何造型內(nèi)核，方便各類功能的開(kāi)發(fā)和升級(jí)；②擁有強(qiáng)大的特征建模、參數(shù)化建模功能，可以滿足通用機(jī)械零部件的產(chǎn)品設(shè)計(jì)；③可以支持3萬(wàn)件以上復(fù)雜產(chǎn)品的裝配設(shè)計(jì)；④提供動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)導(dǎo)航功能，可以管理企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程和各類數(shù)據(jù)；⑤ 可以提供豐富的數(shù)據(jù)交換功能，對(duì)流行軟件、標(biāo)準(zhǔn)格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換、交互和兼容；⑥具備功能完善的API應(yīng)用開(kāi)發(fā)平臺(tái)，支持用戶對(duì)平臺(tái)的自定義與二次開(kāi)發(fā)。

設(shè)計(jì)導(dǎo)航的形成是一個(gè)從無(wú)至有的過(guò)程，如果完全依靠設(shè)計(jì)人員編寫程序開(kāi)發(fā)，工作量將及其龐大，且周期長(zhǎng)。因此，在SINOVATION基礎(chǔ)功能的基礎(chǔ)上，為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)人員對(duì)設(shè)計(jì)導(dǎo)航的定義過(guò)程，提高系統(tǒng)的定制效率，本文規(guī)劃了一種方便快捷的設(shè)計(jì)導(dǎo)航定制流程，包括設(shè)計(jì)過(guò)程錄制、命令編輯、信息調(diào)整、設(shè)計(jì)導(dǎo)航執(zhí)行四個(gè)步驟，流程如圖 1所示。

(1)錄制用戶設(shè)計(jì)過(guò)程，生成CSV命令記錄文件。對(duì)于企業(yè)來(lái)講，資深設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)尤為可貴，其設(shè)計(jì)過(guò)程的操作將是設(shè)計(jì)導(dǎo)航定制的基礎(chǔ)。在此設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用基于特征的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法將為后續(xù)的設(shè)計(jì)導(dǎo)航定制提供方便。

(2)將存儲(chǔ)用戶操作命令的CSV文件轉(zhuǎn)換為JavaScript文件、HTML文件、參數(shù)文件。便于設(shè)計(jì)導(dǎo)航以網(wǎng)頁(yè)的形式顯示，并為下一步的控件設(shè)置、參數(shù)修改提供方便。

(3)設(shè)置設(shè)計(jì)導(dǎo)航中的各個(gè)步驟、參數(shù)和交互操作，并生成設(shè)計(jì)導(dǎo)航的XML文件。這一步驟是定制設(shè)計(jì)導(dǎo)航的關(guān)鍵，將對(duì)錄制的設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行篩選和調(diào)整，明確每一操作步驟的順序(包括特征的選取、特征的定位、裝配順序等)、導(dǎo)航與設(shè)計(jì)人員的交互方式、設(shè)計(jì)參數(shù)的類型(CAD輸入、設(shè)計(jì)導(dǎo)航默認(rèn)、參數(shù)化公式或幾何約束)等。

(4)讀入設(shè)計(jì)導(dǎo)航XML文件，并提供給設(shè)計(jì)人員執(zhí)行。

圖1 設(shè)計(jì)導(dǎo)航的定制流程

在設(shè)計(jì)導(dǎo)航的制作與使用過(guò)程中，需要不斷調(diào)用CAD系統(tǒng)的建模、工程圖、裝配等模塊，并進(jìn)行交互；還可能使用內(nèi)部或外部數(shù)據(jù)源中的各類參數(shù)、規(guī)則、函數(shù)等。同時(shí)，設(shè)計(jì)導(dǎo)航可以支持各種復(fù)雜的二次開(kāi)發(fā)。因此，設(shè)計(jì)導(dǎo)航并不是一個(gè)獨(dú)立的模塊，它需要與多個(gè)模塊和功能進(jìn)行協(xié)作，交互關(guān)系如圖2所示。

圖2 設(shè)計(jì)導(dǎo)航與各功能模塊的交互

3 設(shè)計(jì)導(dǎo)航在活塞設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

活塞是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部件，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作狀況惡劣、設(shè)計(jì)困難的特點(diǎn)。用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法需反復(fù)試驗(yàn)、試制，不斷修改才能定型，這對(duì)設(shè)計(jì)人員掌握完整的活塞設(shè)計(jì)帶來(lái)了挑戰(zhàn)。對(duì)于設(shè)計(jì)和生產(chǎn)活塞產(chǎn)品的企業(yè)而言，經(jīng)過(guò)幾十年的研發(fā)積累，企業(yè)已經(jīng)形成了系列化的產(chǎn)品，在活塞的設(shè)計(jì)需求、結(jié)構(gòu)組成、特征篩選、性能分析等方面已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和流程，且存在設(shè)計(jì)困難的活塞群部、燃燒室、內(nèi)腔等結(jié)構(gòu)已經(jīng)積累了豐富的成功實(shí)例。因此，選取活塞設(shè)計(jì)作為基于特征和參數(shù)化的設(shè)計(jì)導(dǎo)航的應(yīng)用目標(biāo)具有代表性，且擁有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

在定制基于特征和參數(shù)化的設(shè)計(jì)導(dǎo)航之前，必須將活塞結(jié)構(gòu)中的典型特征抽取出來(lái)，分析各種特征的不同結(jié)構(gòu)形式，并建立參數(shù)化的約束關(guān)系，確保設(shè)計(jì)的聯(lián)動(dòng)，例如活塞的燃燒室特征、冷卻油腔特征、銷孔特征等均具有多類結(jié)構(gòu)。然后，按照約定的位置或根據(jù)實(shí)際需要，依據(jù)先后次序進(jìn)行拓?fù)溥\(yùn)算，得到基于特征的活塞參數(shù)化三維實(shí)體模型。這一過(guò)程的錄制是進(jìn)行后續(xù)設(shè)計(jì)導(dǎo)航編輯和執(zhí)行的基礎(chǔ)?；诖?，在信息設(shè)置階段，將各類參數(shù)化特征、設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程、經(jīng)驗(yàn)和規(guī)則等定義于設(shè)計(jì)導(dǎo)航中，并調(diào)整產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程的步驟。這一過(guò)程是逐步添加、豐富的過(guò)程，也是設(shè)計(jì)知識(shí)積累和設(shè)計(jì)過(guò)程沉淀的過(guò)程。通過(guò)上述方法，以某企業(yè)的活塞產(chǎn)品為例，建立了如圖3所示的活塞設(shè)計(jì)導(dǎo)航流程。

圖3 活塞設(shè)計(jì)導(dǎo)航的流程

(1)新建設(shè)計(jì)項(xiàng)目：每一次活塞設(shè)計(jì)導(dǎo)航的執(zhí)行都對(duì)應(yīng)一個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，活塞的后續(xù)設(shè)計(jì)取決于輸入的客戶需求。

(2)選擇結(jié)構(gòu)：根據(jù)用戶需求，選擇活塞的結(jié)構(gòu)類型。在此設(shè)計(jì)導(dǎo)航中，根據(jù)企業(yè)活塞產(chǎn)品的系列化程度，建立了面向高速大功率活塞、中速機(jī)活塞、中小型高速活塞、特殊用途活塞等幾類活塞的主要結(jié)構(gòu)及其對(duì)應(yīng)的氣環(huán)數(shù)量、可選冷卻油腔結(jié)構(gòu)等，如圖4所示。導(dǎo)航中各類結(jié)構(gòu)的建立均集合了基于特征的參數(shù)和設(shè)計(jì)方法，既保證了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，又確保了結(jié)構(gòu)可以根據(jù)客戶需求進(jìn)行調(diào)整。

圖4 可選冷卻油腔結(jié)構(gòu)

(3)確定主要參數(shù)：根據(jù)活塞的結(jié)構(gòu)類型，可以人工輸入結(jié)構(gòu)各部分的參數(shù)，也可以根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，由導(dǎo)航提供推薦值。參數(shù)確定之后，需要驗(yàn)算參數(shù)的取值范圍是否滿足設(shè)計(jì)要求，并確定活塞環(huán)岸的強(qiáng)度。最后，生成滿足要求的活塞外形。

(4)活塞外形組成：對(duì)于活塞的外形設(shè)計(jì)，需要完成外回轉(zhuǎn)面、窗口、燃燒室三個(gè)部分的設(shè)計(jì)，每一部分都根據(jù)需要建立了多個(gè)可選結(jié)構(gòu)供設(shè)計(jì)人員選擇，并提供了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)選擇依據(jù)和條件作為參考。需要注意的是，由于活塞燃燒室的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在設(shè)計(jì)導(dǎo)航中將燃燒室的設(shè)計(jì)拆分為頂部燃燒室模和燃燒室修形模兩部分，方便設(shè)計(jì)人員的操作。因此，活塞外形=外回轉(zhuǎn)面-窗口模-頂部燃燒室模-燃燒室修形模，是四個(gè)模型之家的布爾運(yùn)算，如圖5所示。

圖5 活塞外形的組成過(guò)程

(5)活塞內(nèi)芯組成：同活塞外形組成類似，活塞內(nèi)芯的設(shè)計(jì)也需要完成內(nèi)回轉(zhuǎn)面、內(nèi)芯修形、銷座、倒角四部分的結(jié)構(gòu)選擇和設(shè)計(jì)。最終，活塞內(nèi)芯=內(nèi)回轉(zhuǎn)面 -內(nèi)型腔修形模-銷座，如圖6所示，并完成倒角。

圖6 內(nèi)芯組合成形的過(guò)程

(6)活塞組成：在活塞外形、內(nèi)芯設(shè)計(jì)完成后，完成止口、銷孔的結(jié)構(gòu)選擇和設(shè)計(jì)。最終，活塞=外形-內(nèi)芯-止口-銷孔，如圖7所示。

圖7 活塞組合成形的過(guò)程

(7)有限元分析驗(yàn)算：活塞模型完成之后，需要進(jìn)行應(yīng)力分析、疲勞分析、溫度分布、變形分布的計(jì)算，SINOVATION既提供了滿足通用結(jié)構(gòu)分析的CAE功能，也可以集成第三方的CAE軟件，輸出和輸入結(jié)果，如圖8所示。

圖8 活塞有限元分析操作

(8)輸出結(jié)果：根據(jù)最終的設(shè)計(jì)結(jié)果，可以輸出二維圖紙、三維模型和設(shè)計(jì)計(jì)算書，如圖9所示。

圖9 計(jì)算書的輸出

在設(shè)計(jì)導(dǎo)航執(zhí)行的過(guò)程中，需要注意的是各類特征、結(jié)構(gòu)的組合既可以采用導(dǎo)航中默認(rèn)的建立方法，也可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行參數(shù)調(diào)整、結(jié)構(gòu)修形等操作。而且，設(shè)計(jì)導(dǎo)航與CAD建模窗口之間是不斷交互的過(guò)程，并不是完全脫離CAD建模，例如燃燒室建模過(guò)程中，邊界線和約束線的選取、面的擬合等。這種方式更加靈活，確保了設(shè)計(jì)人員能夠隨時(shí)了解產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程，又可以根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果不斷修正設(shè)計(jì)過(guò)程。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文將基于特征的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程，并基于國(guó)產(chǎn)三維CAD軟件SINOVATION規(guī)劃了一種方便快捷的設(shè)計(jì)導(dǎo)航定制流程，該流程簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)人員對(duì)設(shè)計(jì)導(dǎo)航的定義過(guò)程，提高了系統(tǒng)的定制效率。通過(guò)在活塞產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中的應(yīng)用，驗(yàn)證了方法的可行性和實(shí)用性。它既可以將企業(yè)已有知識(shí)融入到產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程之中，又可以借助特征和參數(shù)驅(qū)動(dòng)機(jī)制的優(yōu)勢(shì)，梳理企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)模式，同時(shí)緩解新舊員工更替帶來(lái)的知識(shí)斷層的弊端。

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(編輯 李秀敏)

The Application of Design Navigation Based on Features and Parameterization in Piston Design

ZHANG Shan-hui1, YANG Chao-ying2, HE Hai-bo2

(1.School of Control Science and Engineering, Shandong University, Jinan 250061, China;2.Shandong Shanda Hoteam Software Co., Ltd, Jinan 250101, China)

To deepen the application of 3D CAD system and make it the best carrier of professional technologies, parametric design, feature-based design and feature-based parametric design were discussed, and a customizing method of design navigation based on features and parameterization was researched. Design navigation was established with language engineers were familiar with, and can make product design visualized and processed. This method was applied in piston design, and was approved to be effective in design knowledge accumulation. In this navigation, design experiences of senior staff can be accumulated within the enterprise in forms of parameterized features, standardized design process, precise rules and verified methods. Design efficiency and quality of modularized and serialized products were improved, and the accumulation of design knowledge and design process was strengthened.

parametric design; design navigation; piston design; feature modeling

1001-2265(2014)05-0005-04

10.13462/j.cnki.mmtamt.2014.05.002

2013-09-11

國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(2012AA040903)；山東省自然科學(xué)基金(ZR2011EEQ017)

張善輝(1982—)，女，濟(jì)南人，山東大學(xué)講師，博士，研究方向?yàn)镃AD/CAM、協(xié)同設(shè)計(jì)、知識(shí)管理，(E-mail)happy7054@163.com。

H166;TG65

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