知识工程在机械产品结构设计中的应用

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2、：兰兰j旦!』lili．i璧兰三生知识工程在机械产品结构设计中的应用ApplicationofKnowledgeEngineeringinMechanicalProductStructureDesign中航工业西安航空动力控制科技有限公司朱煜忻王宇丁航王卫星【摘要】复杂机械产品的几何结构设计是产品研发过程中非常重要的一个环节。在对产品设计知识和方法进行总结的基础上，利用知识工程思想和信息技术的优势进行开发，形成一套科学的设计模式，以提高产品结构设计的质量和效率。以产品的最小功能单元为核心，

3、对复杂机械系统的结构设计进行分析，形成显性化的设计知识。结合以特征建模为基础的全参数化驱动的信息技术进行设计模式的革新与改进，形成一个新的机械产品结构设计方法。关键词：机械产品知识工程几何结构设计特征MBD【ABSTRACTlGeometricalstructuredesignofcomplexmechanicalproductisaveryimportantpartoftheproductdevelopmentprocess．Onthebasisofsum—marizeddesignknowledgeandmethods，usingknowledgeenginee

4、ringphilosophyandtheadvantagesofinformationtechnology，formingasetofscientificdesignpatterns，designqualityandefficiencyofproductscanbeimproveddramatically．Thesmallestfunctionalunitoftheproductsascoreofcomplexmechanicalsystemisanalyzedinthispaper,basedonfeaturemodelingoffullparametricdri

5、veinformationtechnology,acompletelynewdesignpatterncanbeinnovatedandimproved，thereforeformanewmethodforstructuredesignofmechanicalproducts．Keywords：MechanicalproductKnowledgeengineeringGeometricalstrctureDesignfeatureMBDDoI：10．16080／j．issnl671—833x．2015．S2．085信息技术在机械产品几何结构设计中的工程应用大致经历了

6、3个阶段：第1阶段是利用二维制图软件进行工程图纸的绘制(甩图板阶段)；第2阶段是三维设计模型(三维数字化样机)的建立和与模型关联的二维工程图的编制；第3个阶段就是目前以工程信息集成为特点的MBD技术的应用。MBD技术的核心是充分利用三维特征模型的产品定义方式，去挖掘更加方便设计、工艺和制造人员理解的更加高效率的产品定义方法和模式，满足产品研制生命周期中所有环节的需求。MBD技术的出现为设计方法的革新提供了技术实现途径。机械产品的构成复杂，在详细设计阶段需要控制的参数和约束条件繁多。利用MBD技术、数据库技术、接I=l技术等信息技术的优势，结合复杂机械产品本身的技术特

7、点，将设计参数、约束条件和规范准则进行整理归纳，将其中符合信息化技术特点的内容进行程序化和工具化处理，形成一个具有T程实用价值的机械产品几何结构设计方法n】。利用该方法能够让设计知识得到利用，设计规范和准则得到贯彻，建立起符合MBD技术要求，具有高度集成信息的设计模型。1设计模式的提出与需要进行的关键工作基于知识工程的机械产品几何结构设计模式总体框架如图1所示。该设计模式是以设计知识和准则为核心内容，利用信息技术来实现的。整体框架分为4个层级，内容逐层递增。基本层完成产品几何构成的梳理，形成基本设计特征、控制参数、设计表单；检索层实现数字化环境下不同设计要素之间的调

8、用与集成；控制层实现基于业务流程的设计知识与资源的整合，完成设计知识和设计准则的程序化、工具化；智能层基于业务场景完成机械产品几何结构设计过程中的知识推送，实现知识的重用和对设计准则的遵守。依据对不同层级的定义，完成系统开发必须进行以下关键工作。(1)设计知识的提取和工具化。针对不同的产品和零件以设计流程为基础进行设计知识的梳理，结合信息技术的特点对设计知识进行固化，形成有效的数字化定义。通过软件系统的二次开发，将这些设计知识同工具软件进行整合，从技术层面上保证设计人员在设计过程中通过对工具软件的使用，达到对设计知识的重用和对设计准则的遵守，同时形成符合要求的设