为适应当前科学技术的飞速发展,快速响应用户需求,协同产品开发成为当今设计与制造领域的主流产品开发趋势。这种开发模式加强了全球化生产中各参与成员的交互性,通过跨区域、跨组织与跨部门的协同工作,高效地利用产品生产环节的各种资源。随着互联网技术发展及云技术、服务式架构等技术的影响,面向服务的生产开发环境成为当前实现协同产品开发的最新趋势,形成云设计与制造理念。对于协同设计领域的研究,可分为以数据为中心的异构产品数据交换方法的研究,及以交互为中心的协同同步系统的研究两个重要方向。对于以数据为中心的协同设计研究,为实现有效的协同数据分享及互操作,需在云设计环境下实现异构CAD系统间的特征数据交换。同时,在云环境下的数据交换过程中,CAD模型中所含的敏感信息及知识产权需要得到有效的保护。另一方面,对于以交互为中心的协同系统研究,旨在为协同设计提供实时的并发设计交互平台,确保通过协同成员的协同设计操作获得一致性设计结果。为此,本文展开协同设计中对以数据为中心和以交互为中心两个方向上若干为的研究,在面向服务的特征数据交换、基于变形的模型安全保护方法、集成的安全数据交换服务架构及协同CAD同步机制等方面取得了创新性成果。提出了一种面向服务的特征数据交换架构。在此架构内,特征数据交换以服务的形式提供给云设计与制造环境,协同成员通过请求所需的特征数据交换服务的方式,实现异构CAD系统间数据交换功能。为更高效地实现面向服务的特征数据交换,设计了点对点的服务架构,解决了传统集中式数据交换在数据交换及应用于云环境中存在的固有问题。针对特征数据交换、点对点特征数据交换服务、面向服务的数据交换过程等方面的关键技术问题进行讨论。针对目前协同设计过程中信息安全风险,从提高CAD模型的安全性出发,提出一种基于CAD特征模型局部变形的敏感信息保护方法。通过对草绘参数进行变换,使模型几何形状发生变化,达到隐藏原模型信息的目的。提出了基于变形矩阵的草绘变形技术,采用一个变形矩阵对草绘中的控制点参数进行转换。进一步,为更好地控制变形后模型的变形趋势,引入几何计算中的自由变形方法,使用变形控制晶格对草绘进行变形,提出基于自由变形的草绘参数隐藏方法。提出安全的数据交换云框架。框架内整合特征数据交换服务与模型安全方法为安全的数据交换服务,实现带有模型信息安全保护的异构CAD数据交换。引入云安全保障机制,以确保服务被安全、正确、有效地使用。对框架的组成和关键技术进行讨论。提出基于对称建模过程的协同CAD同步机制。针对基于特征的复制式协同CAD系统,以建模特征为操作粒度,根据建模状态向量确定操作关系。根据操作间的关系,给出具体的建模操作排序规则,在此过程中,检测可能产生的操作冲突并给予解决方案,从而实现各站点上对称且有效的建模操作过程。由于建模过程的一致性,使得各站点上建模历史保持一致。由此,各协同站点通过协同设计操作,可以获得一致、有效的建模结果。综合以上内容,本文针对协同设计中以数据为中心及以交互为中心的两个重要方向,对特征数据交换,模型安全保护,面向服务的安全数据共享及协同设计一致性维护方面相关内容展开研究,实现了面向服务的安全数据交换和基于对称性的协同设计同步机制,为云设计中安全的数据共享与互操作提供了有效的解决方案。