我与科学基金(311)
(本栏目由浙江省自然科学基金委员会合办)
从基础研究到成果转化和实际应用，究竟有多长的路要走呢？能取得多大的成就呢？在国际上有多大的影响呢？
近日，记者从浙江大学教授冯毅雄那里了解到，他领衔的研发团队在浙江省自然科学基金的资助下，多年来为应对日益复杂的产品设计需求，提高设计质量，控制开发成本，缩短设计周期，对支持创新设计的机械产品正向设计理论、方法及应用进行了研究。并且以国家重大装备产品(高端龙门加工中心、高性能注塑成型装备)设计开发为例，在宁波海天精工股份有限公司、合肥合锻机床股份有限公司开展支持创新设计的机械产品正向设计的应用验证。
高端龙门加工中心是高铁船舶、核电能源等制造的重要基础装备,目前主要依赖进口。该研究项目与宁波海天精工股份有限公司合作，应用龙门加工中心整机骨架型谱拓扑结构正向联动设计技术，突破了传统机床空间布局、部件组合优化的局限，集成机床产品需求、功能、运动与结构信息，建立了五大系列十二大类龙门加工中心布局方案骨架型谱。应用龙门加工中心主机装配骨架正向映射设计技术，实现了龙门加工中心几何误差整机-部件-零件-结构的精度正向递推分配和精度保持薄弱结构-零件-局部动件-整机的精度逆向修正补偿。研究成果突破了发达国家对我国高端龙门加工中心技术与装备封锁，大大提升了我国龙门加工中心制造企业的产品设计效率和品质，在西飞航空铝合金薄壁件、南车V型柴油机缸体、哈电核电主泵电机等国家重大工程的关键部件精密加工中得到成功应用，荣获浙江省科技进步一等奖。
大型注塑装备自主设计、工艺优化中遇到了大锁模、高精度、深扁腔、低能耗等一系列重大技术难题，严重制约我国高端注塑装备制造的发展。该研究项目与海天塑机集团有限公司合作，应用千吨级注塑装备高刚性精密合模机构的运动正向变换设计技术，设计开发了力封闭与放大、磁力辅助锁模的新型千吨级高刚性精密合模机构。构建了薄壁制件翘曲临界保压力理论预测模型，揭示了深扁腔薄壁制件变保压力应变诱导机理，实现了复杂薄壁制件深扁腔保压力分布优化，打破了国际市场高性能注塑成型装备被国外企业垄断的格局，该研究成果荣获教育部科技进步一等奖。
省自然科学基金杰青项目“支持创新设计的机械产品正向设计理论、方法及应用研究”于去年底通过了结题验收。
冯毅雄教授告诉记者，现代科技的高速发展使得机械产品(如机床、汽车、飞机等)的复杂性日益增加，具体表现为产品结构组成庞大、零件数目众多、系统要素多重耦合、设计变量高维不确定等特点。此类复杂产品的开发不仅需要机械、信息、电子、力学等多学科交叉领域知识，更加需要合理健壮的设计理论方法指导，因此研究支持创新设计的机械产品正向设计理论和方法，对提高设计质量，控制开发成本、缩短设计周期具有极其重要的意义。
正向设计是设计理论与知识推理、系统决策、信息重用等技术的深度融合，具有模糊性、多解性、综合性、近似性、创新性和经验性的特点，是一个复杂的多学科交叉求解的过程，是现代设计理论的发展趋势之一。
冯毅雄和他的课题组提出了支持创新设计的机械产品正向设计的一整套方法，包括基于直觉启发的产品设计思维意象建模、基于联想寻优的机构运动正向变换设计、基于语义关联的装配骨架正向映射设计、基于置换变异的拓扑结构正向联动设计，为计算机辅助正向设计过程中设计意图的求解提供方法依据与技术支撑。提出了产品设计意象直觉启发与思维认知、变换运算与联想寻优、语义关联与映射驱动、置换变异与联动重组的一整套算法，建立了设计求解过程思维意象认知模型演算、推断、领悟的一系列联想规则，为计算机辅助正向设计过程中基于设计知识的交互提供工具支持。
记者 金乐平 通讯员 周丽敏 谢崇波
