欒天昊 徐 陽 高 睿 大連華銳重工集團股份有限公司

1 前言

目前，橋式起重機廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟建設(shè)的各個領(lǐng)域，產(chǎn)品已形成多個系列，設(shè)計和生產(chǎn)技術(shù)不斷提高，發(fā)展前景廣闊。在激烈的國內(nèi)市場競爭環(huán)境中，為了提高企業(yè)的效率和市場競爭力，降低成本，快速滿足用戶需求顯得尤為重要。生產(chǎn)通用系列橋式起重機，并結(jié)合交流數(shù)據(jù)庫技術(shù)和計算機輔助設(shè)計技術(shù)。橋式起重機系統(tǒng)的參數(shù)化設(shè)計，通過對起重機設(shè)計過程和控制設(shè)計模式的研究，提出了一種橋式起重機快速設(shè)計系統(tǒng)，其核心是數(shù)字設(shè)計和圖紙優(yōu)化。

2 橋式起重機的發(fā)展現(xiàn)狀

起重機作為機械裝卸或安裝的設(shè)備，可以減少或替代人們的體力勞動，提高勞動生產(chǎn)率。它被廣泛應(yīng)用于電子商務(wù)的各個領(lǐng)域。經(jīng)濟起重運輸機械在冶金工業(yè)、機械制造業(yè)、電力工業(yè)、煤炭工業(yè)和電力工業(yè)中發(fā)揮著重要作用。時代的發(fā)展，國內(nèi)制造廠和裝卸場開始發(fā)展，使橋式起重機成為一個重要占主導(dǎo)地位。橋式起重機主要用于鋼鐵、冶金、建材等加工企業(yè)。在以下過程中執(zhí)行提升操作：生產(chǎn)車間使用的橋式起重機是主要類型之一，因為起重機具有很高的機動性。這樣工作區(qū)就可以清理車間的整個施工區(qū)域，這是非常重要和不可替代。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大，起重機的性能不斷更新。對起重機提出了更高的要求：起重頻繁工作、安全可靠。操作靈活可靠，減輕自重等對不同場合的要求，開發(fā)了各種橋式起重機。

3 橋式起重機快速設(shè)計系統(tǒng)的組成

基于c/s結(jié)構(gòu)的橋式起重機快速設(shè)計系統(tǒng)將數(shù)據(jù)庫放在服務(wù)器上，根據(jù)關(guān)系數(shù)據(jù)庫和的規(guī)則實現(xiàn)各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享和規(guī)范修改。具有以下特點：高數(shù)據(jù)完整性和一致性。低數(shù)據(jù)冗余起重機快速設(shè)計系統(tǒng)主要包括：內(nèi)部訂貨單，內(nèi)部訂貨單的主要功能是從招標(biāo)文件中提取信息。將數(shù)據(jù)表單排序并發(fā)布，機構(gòu)平臺選型和結(jié)構(gòu)計算，機構(gòu)選型和結(jié)構(gòu)計算模塊可以代替原來的手工計算過程。如選擇減速器和電機，其基本計算數(shù)據(jù)來自內(nèi)部數(shù)據(jù)部門委員會提交的訂單，可使用計算結(jié)果數(shù)據(jù)的下游編程過程。文檔數(shù)據(jù)管理平臺和報價系統(tǒng)、文檔數(shù)據(jù)管理平臺項目進度管理、合同和歷史文檔檢索、數(shù)據(jù)和中間文檔創(chuàng)建等主要功能齊全提供與CAPP、PDM和ERP系統(tǒng)的接口，實心工程圖可轉(zhuǎn)換為表格工程CAPP.LES公司報價系統(tǒng)數(shù)據(jù)來源于委托的內(nèi)部訂單，導(dǎo)入實時更新的單價信息后，可以提交快速準(zhǔn)確的報價。

4 基于Solid Works的參數(shù)化建模技術(shù)

SolidWorks是Windows環(huán)境下第一個三維機械CAD軟件。它采用windows用戶界面，具有強大的動態(tài)屬性管理器?；陟`活的繪圖、輔助功能的構(gòu)建能力和裝配控制功能，提供了一個自由開放的API開發(fā)工具接口。以及基于Web.les功能使SolidWorks能夠?qū)崿F(xiàn)易于使用的功能，而3D CAD軟件一直倡導(dǎo)為效率、功耗和產(chǎn)品設(shè)計提供完整的解決方案。

4.1 基于尺寸驅(qū)動的參數(shù)化建模

基于尺寸的參數(shù)化造型通過修改模型幾何圖形來修改圖形，是應(yīng)用最廣泛、效果最好的造型方法。事實上，無論使用其他方法修改圖形，它基本上是通過改變幾何尺寸來實現(xiàn)。例如，在SolidWorks上創(chuàng)建表示圖元大小的圖元時，可以將直線視為具有上圖大小參數(shù)名稱的定向線段，其方向反映了幾何數(shù)據(jù)實體和參數(shù)，根據(jù)用戶輸入的參數(shù)名稱找到對應(yīng)的實體，然后根據(jù)參數(shù)值編輯實體。

4.2 基于約束驅(qū)動的參數(shù)化建模

在保持相同的幾何約束關(guān)系的同時，系統(tǒng)會通過修改約束值進行更改。幾何約束驅(qū)動本質(zhì)上是一個滿足幾何實體約束的過程。一些空間位置規(guī)劃和幾何實體推理約束的實現(xiàn)方法，基于約束用于表示產(chǎn)品模型的形狀特征，并定義一組用于控制設(shè)計的參數(shù)。修改設(shè)置調(diào)整設(shè)計模板驅(qū)動程序產(chǎn)品模板的大小生成一系列標(biāo)準(zhǔn)零件，自動給出多組參數(shù)值。

4.3 模塊化設(shè)計技術(shù)

模塊化產(chǎn)品的基本要素是一個實體概念，模塊被定義為具有相同功能和元素組合、不同性能或用途、甚至不同結(jié)構(gòu)特征但可互換。模塊化通常指的是計劃，使用模塊概念設(shè)計和組織產(chǎn)品或系統(tǒng)的生產(chǎn)。模塊化產(chǎn)品設(shè)計基于對具有不同或相同功能的產(chǎn)品功能結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同的性能和不同的規(guī)格在一定的范圍內(nèi)，對一系列模塊進行了劃分和設(shè)計。通過模塊的選擇和組合，形成不同的產(chǎn)品，以滿足不同的市場需求，模塊化系統(tǒng)的分析、建立和實施需要一定的指導(dǎo)，相似性理論和可重用性理論可以概括為模塊化的基本理論。

任何模塊化的東西都可以看作是一個系統(tǒng)，模塊化工作，只有善于運用系統(tǒng)理論的原理，才能達到良好的系統(tǒng)效果，完整性是系統(tǒng)最基本的屬性。系統(tǒng)的各個組成部分具有不同的性能，它們由統(tǒng)一的邏輯要求組成，系統(tǒng)的各個單元相互連接、相互作用，是系統(tǒng)與環(huán)境的有機結(jié)合，系統(tǒng)之間也有相互關(guān)系和相互作用。只有充分考慮各接口的協(xié)調(diào)，才能保證系統(tǒng)的整體質(zhì)量和可靠性采用結(jié)構(gòu)分析的方法，對各模塊之間的關(guān)系、空間布局與組合、各模塊之間的關(guān)系進行了分析。分析和考慮結(jié)構(gòu)系統(tǒng)之間定量。此外，由于系統(tǒng)模塊化結(jié)構(gòu)的特點，模塊化系統(tǒng)在建立后并不是一成不變的。隨著技術(shù)和時代的發(fā)展，新的技術(shù)和新的模塊不斷被吸收，因此，合理運用層次分析法原理和層次分析法。動態(tài)原理和動態(tài)思維方法也是實現(xiàn)模塊化的重要分析原理和方法。

模塊化定制產(chǎn)品和服務(wù)中有許多可重構(gòu)的單元，通過對所用方法的規(guī)范化、系列化的推廣、單元的綜合開發(fā)利用，解決了定制產(chǎn)品生產(chǎn)中存在的問題。模塊化的基礎(chǔ)和目標(biāo)是以更低的成本、更好的質(zhì)量和更快的速度生產(chǎn)定制產(chǎn)品。通過重組模塊化也是標(biāo)準(zhǔn)化的一種新形式，它綜合運用了簡化、統(tǒng)一、序列化、泛化和根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化。這是一種高級標(biāo)準(zhǔn)化，模塊化強調(diào)組件級標(biāo)準(zhǔn)化，允許產(chǎn)品分析和搜索分解和統(tǒng)一具有相同或類似功能單元的特定產(chǎn)品系統(tǒng)。將其形狀獨立于通用單元而存在的原理進行合并、簡化和標(biāo)準(zhǔn)化，然后將不同的模塊組合在一起，形成各種各樣的新產(chǎn)品。

根據(jù)模塊化設(shè)計理論，橋式起重機模塊化設(shè)計的重要組成部分是橋式起重機模塊化設(shè)計的劃分。電纜模塊化是橋式起重機的功能分解，它將具有相同功能的部件分開函數(shù)，模塊化的基礎(chǔ)是通過模塊化的原理實現(xiàn)統(tǒng)一、集成和簡化。構(gòu)成具有接口功能和結(jié)構(gòu)的獨立通用模塊單元的具體模塊劃分，模塊劃分的合理性對系統(tǒng)的性能和通用性有很大的影響。起重機模塊結(jié)構(gòu)是指設(shè)計和升級過程模塊化設(shè)計，包括模塊參數(shù)設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計模塊劃分是橋式起重機模塊的拆裝設(shè)計。在組裝和調(diào)試模塊時，應(yīng)考慮橋式起重機模塊的困難。模塊的數(shù)量和規(guī)模是相互矛盾的因素從模塊劃分中尋找最優(yōu)狀態(tài)。

4.4 Access數(shù)據(jù)庫技術(shù)

Microsor Office Access是由Microsoft.il結(jié)合Microsor Jet數(shù)據(jù)庫引擎和用戶界面圖形訪問，設(shè)置數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對象提供多種向?qū)?，從生成器、模型、?shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢等標(biāo)準(zhǔn)化操作：建立一個完整的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，方便普通用戶無需編碼即可完成大部分?jǐn)?shù)據(jù)管理任務(wù)。在橋式起重機參數(shù)化系統(tǒng)設(shè)計過程中，主梁、橫梁、起升機構(gòu)和起升機構(gòu)的可互換件和標(biāo)準(zhǔn)件。設(shè)計新產(chǎn)品，設(shè)計人員必須使用橋式起重機參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)的相應(yīng)參數(shù)輸入接口生成新的模型。因此，在通用橋式起重機的參數(shù)化設(shè)計過程中，需要建立橋式起重機主梁、常用件、標(biāo)準(zhǔn)件的訪問數(shù)據(jù)庫。為了正確的通話和錄音過程，每個設(shè)計師都會設(shè)計一套新的圖紙，并希望將其保存在數(shù)據(jù)表中，不僅便于修改，而且可以參考類似的圖紙。數(shù)據(jù)輸入應(yīng)重復(fù)且在設(shè)計中相同。因此，在通用橋式起重機參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)中建立了各模塊的ACESS數(shù)據(jù)庫，用于存儲所有設(shè)計參數(shù)。

5 橋式起重機快速設(shè)計系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

5.1 模塊化技術(shù)

首先根據(jù)模塊化的原理設(shè)計基本模塊單元，然后根據(jù)不同的需求將基本模塊單元組合成不同的產(chǎn)品。模塊化技術(shù)的研究主要包括模塊劃分、模塊編碼、模塊化設(shè)計等。模塊的選擇和組合模塊起重機模塊化設(shè)計系統(tǒng)，通過模塊劃分后合理分配設(shè)計任務(wù)，實現(xiàn)各模塊的協(xié)同設(shè)計，便于編程。對各個模塊進行調(diào)試和維護，可以更好地實現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計。橋式起重機的主要設(shè)計模塊見圖1所示。

圖1 橋式起重機的主要設(shè)計模塊

5.2 參數(shù)化技術(shù)與零件庫的構(gòu)建

參數(shù)化設(shè)計包括修改模型的某些尺寸，然后模型可以自動修改其他相關(guān)尺寸，實現(xiàn)模型尺寸的驅(qū)動洛杉磯參數(shù)化設(shè)計實現(xiàn)CAD系統(tǒng)的交互參數(shù)化技術(shù)可以使設(shè)計者從大量煩瑣的繪圖工作，縮短產(chǎn)品設(shè)計周期，減少信息存儲和錯誤遺漏?；趕olid軟件的參數(shù)化設(shè)計主要技術(shù)框架工作。在參數(shù)化設(shè)計中，函數(shù)方程是生成的尺寸之間的數(shù)學(xué)方程，從建立模型開始，實現(xiàn)尺寸關(guān)系，實現(xiàn)連桿的尺寸修改。對Solid Works軟件外觀網(wǎng)格數(shù)據(jù)的任何更改都會反映在Solid Works軟件表中，該表通過零件布局特征自上而下形成零件修改底部裝配圖后，部件圖形及其零件將自動更新，以便快速更改參數(shù)數(shù)據(jù)庫。知識庫和專家系統(tǒng)是參數(shù)化設(shè)計技術(shù)的支撐。參數(shù)化子系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)件庫的建立參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)實現(xiàn)的核心，以起重機標(biāo)準(zhǔn)件為例，在起重機數(shù)據(jù)庫中，主要產(chǎn)品系列有YZR、YZP、YTSZ、YZB、QABP、1LT等，有近1000種型號的SPE電機目錄數(shù)據(jù)庫中的發(fā)動機零件庫起重機。

5.3 產(chǎn)品數(shù)據(jù)和文檔管理技術(shù)

產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）是連接CAD、CAPP和ERP的核心模塊。在整個產(chǎn)品生命周期中，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）數(shù)據(jù)庫支持底層、具有物料清單（BOM）的核心組織、所有工程相關(guān)數(shù)據(jù)和文件的最終產(chǎn)品。實現(xiàn)了產(chǎn)品配置管理、文檔管理、工作流管理、變更管理等產(chǎn)品數(shù)據(jù)的組織管理。設(shè)計管理等起重機快速設(shè)計平臺，根據(jù)模塊劃分原則，不同的設(shè)計者通常需要開發(fā)具有獨立功能的設(shè)計模塊，文檔管理模塊可以實現(xiàn)各個獨立模塊的模板發(fā)布。訪問模型和高級模塊功能數(shù)據(jù)管理模塊的主要功能包括數(shù)據(jù)發(fā)布、數(shù)據(jù)引用和數(shù)據(jù)訪問。

6 結(jié)束語

基于知識工程的快速設(shè)計系統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)橋式起重機體現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢，不僅可以縮短產(chǎn)品設(shè)計周期，減少設(shè)計人員的重復(fù)勞動，而且可以實現(xiàn)并行設(shè)計和實時過程設(shè)計。但是在模型庫和知識庫的建設(shè)中，包括先進應(yīng)用軟件在內(nèi)的模塊化平臺的開發(fā)還需要進一步的探索和研究。