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过程数字化技术的提出是在上世纪九十年代,以EDS为代表的一些大型软件公司致力于产品整体方案的研究与开发,强调注重过程设计和更改是设计的必然。过程数字化是集成的、相关联的设计产品及并行开发的系统方法。它在信息集成的基础上强调相关性和连续性的集成。不仅要在改进产品的开发流程中实现自上而下的信息集成,还要实现自下而上的反馈及基于统一的全数字化产品模型的功能集成。
特征设计作为过程数字化设计的基础,担负着数据集成、数据反馈和数据交流的核心作用。本文以数码相机的结构开发为对象,以UGII软件为平台,重点研究过程数字化技术在产品全生命周期管理中的作用和实现从CAD/CAE到CAM数据集成过程中使设计更加便捷的方法和途径。作为论文工作的主要特点,本研究不只针对电子类产品的结构设计,完全可以拓展到大型系统工程的设计中,而且在数据在不同系统下的交换方面也进行了有益的探索和实践。论文主要研究包括:
1.过程数字化技术的基础。特征造型设计是上世纪80年代来,从三维实体造型开始,着眼于更好地表达产品完整功能和生产管理信息,包括产品几何形状,拓扑关系,典型功能制造技术及公差要求等数字化信息。
2.建立集成产品信息模型的专用特征库。本文在UGII系统平台下,建成电子类产品专用特征模型库,可以方便的调用特征模型来完成复杂结构件的设计,而不必要用最基本的块、柱、球、锥、台、孔进行相加、相交、相减等这些烦琐的方式来完成。此特征库不仅可以建立结构特征,而且可以加入电子元器件、通用件、标准件等形成一个公用的数据库,极大的提高设计效率。
3.提出主型设计思路。产品开发设计包括了建模、出图、工艺制造等各方面。并不是所有工作都要由工程师自己来完成,但各种数据文件之间又要保持完全一致,数据应该随时都是最新的。另外,由于数据集成造成文件信息量过大,不便于打开,存储和传输,主型设计使得并行开发成为可能。
4.在WAVE技术的基础上,分析自顶向下的设计思路和方法,利用参数化技术(UGII中的SCKECH)和WAVE技术,使得一个零件的某一个控制尺寸发生变化后,此零件的其他相关尺寸会自动更新,由此引起其他相关零件自动更新,直至整个产品发生变化,即牵一发而动全身。同时,由于过程数字化主线1,2交织的特点,各个零件在整个产品发生变化而自动更新的同时,零件自身的后续工艺(分析、加工等)都会自动更新。
5.以数码相机为研究对象,建立全参数化模型,体现过程设计的优越性能,说明过程数字化技术不仅是产品全生命周期的基础,更是CAD/CAE/CAM一体化技术的核心。
本论文的研究工作已经全部完成,并已将研究成果转化为生产力。在此技术上开发的DSC.1300/2100数码相机已批量生产并远销美国、德国及欧洲市场。DC-3300Z和DV-2100正在小批量试生产阶段。