以某装配产线为研究对象,构建需求域、数字孪生域、物理样机域模型结构并进行三域闭环协同迭代演化。首先,基于系统建模语言Sys ML对装配产线进行需求模型的构建和分析。然后,基于3D设计软件构建产线的数字化孪生模型。最后,结合物理世界中初代装配产线在实际工况下运行存在的缺陷,基于缺陷的数据反馈和需求域内容对产线孪生模型进行结构优化和设计参数的修正。在各个设计域设计过程中,融入闭环迭代演化的思想,不断优化虚拟世界中的数字孪生体,进一步地通过三域协同循环迭代优化,降低产线设计成本,提高设计效率。

针对机电产品设计阶段提出了一种机电产品设计阶段数字孪生模型演化方法,将数字孪生技术映射在机电产品的设计过程划分为三域概念方案域、结构设计域和参数分析域。各域中都提出了相应的评价方法解决设计过程的合理性,最后制造物理样机,为运行维护阶段数字孪生奠定基础。该方法在水龙头剥皮夹持机械臂的设计过程得到了验证,证明其合理性和有效性,为产品研发过程中应用数字孪生技术提供了新的思路。

针对双曲肘杆式注塑机合模机构的结构特点和运动特性,利用AMESim软件仿真分析其合模过程的运动,并设计实验系统;合模过程实验中,在液压系统的不同流量设置、不同压力设置以及流量变化速度参数下,测试液压系统各点的液压冲击以及合模板的振动数据。通过测试结果分析得出不同的压力、流量等对冲击振动及运动周期的影响规律:当流量增大时合模过程所需时间减少;振动幅度先减小再增大;压力对合模周期与振动减小影响不大。

针对肘杆式液压注塑机开模过程中存在的液压冲击现象，为减小开模时振动冲击对注塑机的影响以及更好地对开模过程的振动冲击进行控制，根据注塑机的工作原理，设计了压力与振动实验测试分析系统，测试了不同压力、流量参数时，动模板的位移、合模油缸及泵出口压力、流量，以及动模板的振动加速度等参数;根据实验测试的结果，分析了压力、流量等参数对冲击振动及运动周期的影响规律，为注塑机工作参数的合理设置与优化提供了理论支撑。

立式加工中心工作台作为夹持零部件的机构，其结构的动态特性对零部件的加工精度有着很大的影响。为了解工作台的动态特性，基于ANSYS Workbench平台对工作台建立了有限元模型，进行了计算模态分析，得到其固有频率与振型;同时运用MEscope软件对工作台进行了实验模态分析，结果表明，计算模态与实验模态前6阶固有频率误差均小于5%，在此基础上对其进行以最大频率为目标的拓扑优化，优化后的工作台各阶固有频率比优化前有了较大提升。