本学位论文在特征造型技术的基础上提出了一种全新的造型技术——基于结构特征的结构造型技术。它是通过建立基于配合和联结等工程约束关系的层次结构特征体系,支持在装配环境下直接进行零件结构设计,能统一零件模型与装配模型的设计数据的一种全新的造型技术;本项目的研究获得了国家“863 计划”资助。 通过提取和预定义机械结构中普遍存在的结构特征,支持以结构为应用基础的结构造型技术,使结构特征能在更高层次上反映设计意图。结构造型技术的引入避免了在零件模型和装配模型之间建立复杂的约束特征(装配约束)模型,完善了特征模型表示方法,改进了几何实体拼合与表示方法,提高了设计质量和设计效率 提出了基于三元组 F(ASF, PSF, EC)模型的结构特征定义方法,详细讨论三元组模型中各元素的作用和语意;根据结构特征的三元组模型给出了扩展结构特征的三层模型:基本层、复合层(即基本层对象的组合)和扩展层;建立了基于宏语言的产品特征依赖关系图和结构特征的定义方法,解决了结构特征表示的问题。 深入研究了结构特征预定义的方法和预定义结构特征的存储和管理技术,建立了结构特征图库;讨论了结构特征的设计过程模型,提出了基于宏语言的预定义结构特征模型的解释算法,实现了图库中预定义结构特征的设计应用;讨论了基于结构造型的特征模型的管理和维护,开发了基于设计历史的结构特征模型维护算法。 讨论了结构造型技术在协同设计和计算机辅助装配顺序规划方面的扩展应用问题。通过建立参数化基准设计模型,在概念设计阶段构建产品布局设计特征模型,利用 PDM 系统,可以实现基于“推式”的协同设计,支持由于产品布局设计特征模型的变更而引发的零部件结构模型的自动化维护和更新。通过获取设计模型中的结构特征工程约束信息,可以自动建立装配顺序约束模型,支持计算机辅助装配顺序规划,使基于结构造型的三维 CAD 系统较方便地扩展应用于这个领域。 主持开发了一套基于结构造型的商品化机械三维 CAD 软件,通过了科技成果鉴定和国家软件评测中心组织的软件测试,通过市场推广应用验证了结构造型技术的可行性和实用性。