郑州CAD培训为大家讲一讲动态设计的关键技术 及其约束求解
动态设计是在设计变量、设计变量约束、装配约束驱动下的一种可变的装配设计，其中设计变量是定义产品功能要求和设计者意图的产品整体或其零部件的最基本的功能参数和形状参数，设计变量约束即设计约束或变量约束，设计变量和设计变量约束控制装配体中的零部件的形状。装配约束是装配体内各个零部件的配合关系，它确定了零部件的位置。
动态设计的过程是正向设计与反向设计相互结合的过程，所谓正向设计是指从概念设计到详细设计，从而得到装配设计方案的自上而下的设计过程。而反向设计是指对产品设计方案中的一些不满意的地方提出要求或限制条件，结合原有的装配功能要求，通过约束求解对原有的设计方案进行设计修改的过程。
实现动态设计的关键技术主要有如下两点：
1)参数化技术。参数化设计为设计者提供了一个动态设计的环境。近几年来，零件图的参数化设计已经比较成熟，这使将参数化方法引入装配设计成为可能。利用参数化技术，不仅可以实现装配图中零部件的动态设计修改，还可以通过装配模型定义装配关系，以一组变量的某种特定的形式或装配特征来表达装配关系，通过尺寸的驱动，在装配图模型的基础上参数化生成装配图。
(2)变量装配设计理论。变量装配设计理论是一种支持产品功能的装配设计理论，其主要特点有：①支持从上到下的产品形状和功能构想；②支持面向功能的产品设计；③支持动态装配设计。在装配设计中，概念设计、装配设计、零件设计是三个相互交叉的过程。变量装配设计对概念设计产生的设计变量和设计变量约束进行记录、表达、转播，使各个阶段设计主要是在产品功能和设计者意图的基础上进行，它始终是在产品的功能约束下进行和完成的。其设计过程如图1。
动态设计及其约束求解
正向设计的过程为：先进行概念设计，确定模具的总体结构，从模具装配图库中调出相应的典型模架装配图，在此基础上，对装配图上的零件进行功能与形状设计，同时进行装配关系的定义(即贴合、同心、依附等)及修改，对所选零件的各个视图进行参数化驱动或其它操作，并求解约束，约束求解采用动态变量约束求解。如设计方案中的一些不满意，则须进行反向设计，如涉及到增加或删除约束，则对VCN进行动态变量约束求解；如只需要进行修改零件的尺寸或设计变量，则选择需要进行修改的零件，然后根据所选择零件的约束，进行约束求解，并对相关零件进行设计修改。
所谓动态变量约束求解，即在建立VCN过程中，每输入一个设计变量约束，如已知条件可以充分满足该设计变量约束，就求解该约束。在此采用了分类分步分解的求解策略，将等式约束和其他约束分类进行分步处理，依次求解部分可解约束、循环处理，并应用序列分解方法选择可解约束和决定约束求解的顺序。等式约束的序列分解算法如下：
(1)把所有等式约束表达成一个邻接矩阵M1，行表示等式约束，列表示设计变量，‘1’表示某设计变量出现在所有行的等式约束中，‘0’表示没有出现。初始化一个堆栈S1。
(2)找出M1只含一个设计变量(对应只有一个‘1’)的行，如果没有，则不可顺序求解，转入(4)。
(3)对只含一个设计变量的行，读取该行的等式约束指针，并压入堆栈S1，从矩阵中去掉该行，去掉含此设计变量的列，继续(2)。
(4)求解S1中的等式约束所组成的方程组，返回。
当等式约束不可能再进行序列分解处理时，则需要进行方程组的联立求解，其它类型的约束也可用以上类似的方法进行处理。
而反向设计中，如涉及到约束的增加或减少，也可对VCN进行动态变量约束求解。如约束不变，只是变量值发生了变化，则采用的约束关系的求解算法如下
1)找到零件P1的约束链；
(2)依次取约束链中的约束关系，得到约束关系记录的连接者Pc，如已到链尾则转(5)；
(3)如Pc的约束链中存在P1，则约束有效，转(4)，否则继续(2)；(4)根据约束中记录的约束参数，求解变量表达式，得到相应的图形； (5)依次取Pc中连接者ID链中每一个ID，取得零件PID，从PID的约束链中得到相应的约束关系，同样进行(4)。