劉子建 徐曉亮　艾彥迪　張坤鵬

摘要：針對復雜機械產(chǎn)品快速設計過程中流程無驅(qū)動、數(shù)據(jù)無載體等問題，提出了基于一致性產(chǎn)品信息模型和全設計流程理論的多平臺產(chǎn)品快速設計新方法.基于骨架模型的Top-Down參數(shù)化建模原理，詳細闡述包括規(guī)范計算、分析優(yōu)化、參數(shù)化模型驅(qū)動及設計數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)的多平臺軟件無縫集成技術(shù)以及數(shù)據(jù)模型規(guī)劃方法.構(gòu)建了產(chǎn)品快速設計平臺軟件架構(gòu).最后運用該方法構(gòu)建了塔式起重機快速優(yōu)化設計平臺，完成了某塔機設計實例.實例表明，該塔機的研發(fā)周期大幅縮短，輕量化效果明顯，驗證了本文提出的多平臺產(chǎn)品快速設計方法和技術(shù)的先進性和實用性.

關(guān)鍵詞：快速設計方法；參數(shù)化模型；優(yōu)化設計；軟件集成技術(shù)；塔式起重機

中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A

文章編號：1674-2974（2016）02-0048-08

21世紀市場需求多樣化、個性化和快速變化的特點使得產(chǎn)品投放市場的時間及質(zhì)量日益成為贏得客戶的關(guān)鍵因素，有力地促進了以縮短開發(fā)周期、提高設計質(zhì)量為特色的產(chǎn)品快速設計技術(shù)發(fā)展[1].因此，適應市場需求，采用有效的快速設計方法，構(gòu)建集成化的產(chǎn)品快速設計平臺，對于提升企業(yè)市場競爭力具有重要意義.

近年來，產(chǎn)品快速設計方法和軟件技術(shù)的研究取得了明顯進展.如陳永亮等[2]提出了模塊化的機械產(chǎn)品快速設計體系結(jié)構(gòu)，側(cè)重于設計過程分析，對設計數(shù)據(jù)的完備性及數(shù)據(jù)共享問題則較少討論；Liu等[3]研究用建立信息本體模型（Ontology Model）的方法解決機械產(chǎn)品設計過程中復雜的數(shù)據(jù)表述和存儲問題，理論意義明顯，實用技術(shù)需要進一步完善；Penoyer等[4]提出了一種基于知識工程（KBE）的產(chǎn)品快速設計理論，在對產(chǎn)品研發(fā)提供良好設計規(guī)則支持的同時，構(gòu)建知識庫的要求也就更高；劉子建等[5-6]提出用多層多體方式構(gòu)建產(chǎn)品統(tǒng)一信息模型，并用包含語義、數(shù)據(jù)、時序和行為四元素的全設計流程理論驅(qū)動設計流程.然而，上述研究較少涉及與產(chǎn)品快速設計密切相關(guān)的流程驅(qū)動方法、以產(chǎn)品模型為載體的數(shù)據(jù)快速處理技術(shù)的具體實現(xiàn)方法，致使用于產(chǎn)品研發(fā)實際的CAx多軟件平臺快速集成方法仍然沒有形成完善的方案，企業(yè)中信息化單元技術(shù)和設計人才相對豐富，卻無法形成高效實用的快速設計能力的現(xiàn)象依舊十分普遍，制約了企業(yè)核心競爭力的提升.

本文基于文獻[5-6]提出的產(chǎn)品全設計流程理論，針對全設計流程的語義、數(shù)據(jù)、時序、行為四大要素，以及一致性產(chǎn)品信息建模的原理，結(jié)合機械產(chǎn)品設計的基本流程（規(guī)范計算→結(jié)構(gòu)設計→優(yōu)化分析→三維建?！こ虉D設計） [7]，討論了CAx多平臺環(huán)境下一致性產(chǎn)品參數(shù)化快速建模方法、模型規(guī)劃和數(shù)據(jù)傳遞技術(shù)、軟件架構(gòu)和平臺集成技術(shù)，并以塔式起重機快速優(yōu)化設計平臺為實例，驗證了基于統(tǒng)一信息建模和全設計流程原理構(gòu)建產(chǎn)品多平臺快速設計方法的可行性.

1基于多平臺的產(chǎn)品快速設計方法

基于多平臺的產(chǎn)品快速設計方法是借助于現(xiàn)代設計方法、CAx和數(shù)據(jù)庫等先進信息技術(shù)，以產(chǎn)品一致性結(jié)構(gòu)參數(shù)化模型為信息載體，以全設計流程為驅(qū)動機制，以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期為目的的新型多平臺集成設計方法.

1.1參數(shù)化建模與結(jié)構(gòu)設計

基于商用CAD/CAM軟件系統(tǒng)的參數(shù)化設計技術(shù)主要有3種實現(xiàn)途徑，其一是通過編程語言建立設計對象的數(shù)學模型；其二是利用系統(tǒng)提供的特征設計表達式驅(qū)動結(jié)構(gòu)建模；其三是使用骨架模型（Pro/E）等技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)品的Top-Down參數(shù)化設計建模.骨架模型可較好地支持設計流程和傳遞設計數(shù)據(jù)，便于維持結(jié)構(gòu)信息模型的一致性.

基于骨架模型的Top-Down參數(shù)化建模的關(guān)鍵在于設計對象的模塊化分解及設計參數(shù)的層次化定義，即由產(chǎn)品到部件到零件再到特征逐層分解設計對象，分級建立骨架模型，再從頂部骨架模型傳遞數(shù)據(jù)給底部零件模型，從而保證設計數(shù)據(jù)的一致性.用Pro/E等軟件系統(tǒng)實現(xiàn)上述過程的主要步驟包括：定義產(chǎn)品各層級的骨架參數(shù)—建立描述產(chǎn)品整體性能和部件性能的約束條件—構(gòu)建部件、零件的各類基準—確定零部件結(jié)構(gòu)定形和定位尺寸的關(guān)系—選擇Sweep或CSG等方法生成三維模型.上述每一步驟均可根據(jù)需要設置參數(shù)，并通過骨架關(guān)系和幾何發(fā)布等功能在各層級模型間傳遞和共享數(shù)據(jù).

遵循Top-Down思想的參數(shù)化建模最終生成的是具備柔性特征的一族模型，用戶可以通過變更參數(shù)來修改設計意圖.參數(shù)化模型使得產(chǎn)品在設計初期（此時，零部件的形狀尺寸均具有一定模糊性）即可規(guī)劃零部件之間的位置關(guān)系及形狀特征，根據(jù)設計流程的推進，通過控制參數(shù)快速有效地完成尺寸、基準等設計要素的修改，以幾乎是全自動的形式完成三維模型的生成，與此同時還能夠保持設計數(shù)據(jù)的一致性.顯然，Top-Down參數(shù)化設計建模方法具有傳統(tǒng)設計方法無法比擬的靈活性、高效率，以及設計數(shù)據(jù)和模型修改的一致性.

1.2多平臺軟件無縫集成

Top-Down參數(shù)化設計建模的意義在于提供了結(jié)構(gòu)設計快速表達方法，形成了設計信息的載體.復雜機械產(chǎn)品要求的性能設計優(yōu)化、復雜數(shù)據(jù)計算和管理等，則需要利用模型載體，集成多個軟件平臺共同完成，因而產(chǎn)品快速設計實現(xiàn)的關(guān)鍵在于多平臺軟件的高效集成.下面針對圖1所示的流程驅(qū)動需求，討論圍繞產(chǎn)品研發(fā)目標，使用Matlab， Ansys， Pro/E及Access等常用軟件系統(tǒng)完成產(chǎn)品規(guī)范計算、分析優(yōu)化、結(jié)構(gòu)建模、數(shù)據(jù)存儲和管理等功能的多平臺集成原理，以及接口實現(xiàn)等關(guān)鍵技術(shù)，從而將快速設計不可或缺的快速流程驅(qū)動、自動計算、參數(shù)化優(yōu)化分析、Top-Down快速建模、設計數(shù)據(jù)規(guī)范管理融為一體，構(gòu)建高效實用的多平臺快速設計方法和軟件系統(tǒng).

1.2.1規(guī)范計算

規(guī)范計算的主要任務是獲取初步正確的產(chǎn)品設計參數(shù)，滿足工程理論和規(guī)范意義上的基本設計要求.不同產(chǎn)品的規(guī)范計算必須嚴格按照對應的技術(shù)標準和計算規(guī)范進行，如GB/T 3811—2008（《塔式起重機設計規(guī)范》）就是工程機械中塔機規(guī)范計算的依據(jù)之一.

規(guī)范計算通常使用的Matlab以工具箱形式提供功能豐富的計算函數(shù)庫，使得產(chǎn)品開發(fā)人員無需研究具體的算法結(jié)構(gòu)以及求解機理，通過簡單的程序語句就可以調(diào)用函數(shù)，完成指定的工程計算[8]，或借助于API（應用程序接口）與其他應用程序建立客戶/服務器（C/S）關(guān)系.

VC++與Matlab混合編程主要有如下幾種方式：1）通過Matlab Engine方式；2）調(diào)用Matlab的C/C++函數(shù)庫；3）用Matlab自帶的Compiler編譯器；4）使用Matlab的Combuilder工具；5）使用Matcom工具等[9].下面以Compiler工具為例討論C/S結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)方法，如圖2所示.

如圖2所示，以Matlab或MCRInstaller作為服務端， 由VC++開發(fā)的應用程序作為客戶端，通過Matlab提供的Compiler工具將規(guī)范計算函數(shù)編譯為.dll，.lib，.h等文件（使用mcc命令），供客戶端程序調(diào)用.通常是先依據(jù)產(chǎn)品技術(shù)要求將規(guī)范計算分為若干模塊，定義模塊的接口參數(shù)作為規(guī)范計算函數(shù)的調(diào)用參數(shù)，形成滿足產(chǎn)品規(guī)范計算要求的專業(yè)計算函數(shù)庫，供客戶端程序根據(jù)快速設計要求隨時調(diào)用.

1.2.2分析優(yōu)化

在規(guī)范計算基礎之上進一步進行產(chǎn)品關(guān)鍵參數(shù)的分析優(yōu)化，是提高產(chǎn)品設計質(zhì)量、降低成本的關(guān)鍵途徑，已經(jīng)成為現(xiàn)代機械產(chǎn)品研發(fā)必不可少的步驟.基于數(shù)值計算發(fā)展起來的分析優(yōu)化方法和軟件技術(shù)是機械產(chǎn)品快速優(yōu)化設計的基礎.

ANSYS提供的二次開發(fā)途徑有參數(shù)化設計語言APDL（Ansys Parametric Design Language）、用戶圖形界面設計語言UIDL（User Interface Design Language）、用戶可編程特征UPFS（User Programmable Features）等[10].其中，APDL是一種通用性強、功能強大的參數(shù)化有限元建模和分析語言，APDL模型可以讀取規(guī)范計算的結(jié)果生成參數(shù)化有限元模型，并完成有限元分析和參數(shù)優(yōu)化，還可以向骨架模型傳遞數(shù)據(jù)，驅(qū)動結(jié)構(gòu)模型自動生成，是特別適用于產(chǎn)品快速設計的產(chǎn)品一致性建模、分析和流程驅(qū)動的工具.

依據(jù)產(chǎn)品規(guī)范計算所得結(jié)構(gòu)參數(shù)快速建立參數(shù)化有限元模型的第一步是實現(xiàn)兩者之間的數(shù)據(jù)傳遞.鑒于ANSYS沒有提供C++程序接口和API函數(shù)，圖3給出了基于VC++開發(fā)的Win32應用程序與ANSYS集成通信的解決方案.具體做法， 其一是建立以規(guī)范計算結(jié)果為輸入，以關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)為分析對象的APDL參數(shù)化有限元優(yōu)化模型；其二是在VC++中創(chuàng)建進程，后臺運行ANSYS系統(tǒng)，實現(xiàn)內(nèi)存共享；其三是以APDL模型文件及.opt優(yōu)化結(jié)果文件等為操作對象，將進程創(chuàng)建、文件讀寫等操作以類成員函數(shù)的形式進行封裝，實現(xiàn)優(yōu)化參數(shù)的傳遞和設計數(shù)據(jù)的交換.

1.2.3參數(shù)化模型驅(qū)動

利用分析優(yōu)化所得結(jié)果快速生成設計對象三維模型的關(guān)鍵在于結(jié)構(gòu)優(yōu)化參數(shù)對CAD/CAM參數(shù)化模型的直接驅(qū)動，如果后者是一致性Top-Down參數(shù)化模型，將獲得最佳的建模效率和質(zhì)量.

Pro/E異步模式下的二次開發(fā)技術(shù)無需前臺運行系統(tǒng)即可以參數(shù)驅(qū)動骨架模型的重建，從而大大提高設計效率[11-12].下面以Pro/Toolkit開發(fā)技術(shù)為例講述參數(shù)化結(jié)構(gòu)模型驅(qū)動過程.基于.NET和VS2010平臺的Pro/E異步開發(fā)模式的基本流程如圖4所示.

1.2.4設計數(shù)據(jù)存儲

設計數(shù)據(jù)存儲面向全設計流程的設計語義及設計數(shù)據(jù)，是數(shù)據(jù)流在設計過程中產(chǎn)生中間數(shù)據(jù)文件或結(jié)果數(shù)據(jù)文件的過程.數(shù)據(jù)流代表系統(tǒng)中流動的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存儲則反映系統(tǒng)中相對靜止的數(shù)據(jù).數(shù)據(jù)存儲機制的選擇與數(shù)據(jù)的讀寫效率、數(shù)據(jù)與工程語義的一致性、數(shù)據(jù)可重用性等密切相關(guān)，是產(chǎn)品快速設計必須解決的關(guān)鍵問題之一.

大型機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復雜，設計參數(shù)眾多且相互關(guān)聯(lián)，采用數(shù)據(jù)庫尤其是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫存儲數(shù)據(jù)是較好的選擇.以Access數(shù)據(jù)庫為例討論相關(guān)技術(shù).

常用的數(shù)據(jù)庫接口技術(shù)有ODBC（Open Database Connectivity，開放數(shù)據(jù)庫互聯(lián)）、DAO（Data Access Object，數(shù)據(jù)訪問對象）、RDO（Remote Data Objects，遠程數(shù)據(jù)對象）、OLE DB（Object Linking and Embedding， Database，對象連接嵌入數(shù)據(jù)庫）、ADO（ActiveX Data Object，活動數(shù)據(jù)對象）等.其中ADO是基于OLE DB數(shù)據(jù)訪問模式的高層接口，是ODBC， DAO， RDO三種方式的擴展，因其簡單易用、運行效率高、可擴展性好等優(yōu)勢而備受青睞.

ADO是Microsoft提供的面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)訪問接口，主要由3個對象成員Connection，Command，Recordset，以及Properties，Errors，F(xiàn)ields，Parameters等集合對象組成.圖5描述了VC++利用ADO模型對象的智能指針訪問Access數(shù)據(jù)庫的基本方法，具體包含如下步驟：

1）初始化COM環(huán)境，導入ADO庫；

2）創(chuàng)建ADO對象并連接數(shù)據(jù)庫；

3）利用ADO對象執(zhí)行SQL命令；

4）關(guān)閉連接并釋放對象.

在實際應用中，可根據(jù)產(chǎn)品具體的數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)表、數(shù)據(jù)視圖等對ADO對象的底層操作進行封裝，屏蔽實現(xiàn)細節(jié)，精簡代碼，以方便快速調(diào)用.

1.3數(shù)據(jù)模型規(guī)劃

所謂數(shù)據(jù)模型規(guī)劃是通過對現(xiàn)實世界的事與物主要特征的分析、抽象，為信息系統(tǒng)的實施提供數(shù)據(jù)存取的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及相應的操作[13].數(shù)據(jù)模型規(guī)劃的合理與否，關(guān)系到數(shù)據(jù)冗余度大小、一致性高低及傳遞效率等，是快速設計技術(shù)的重要環(huán)節(jié).

數(shù)據(jù)模型的規(guī)劃方法如下：

1） 將對象抽象為實體，確定實體屬性及關(guān)系，建立概念模型；

2） 依據(jù)范式理論等標準化數(shù)據(jù)，將概念模型轉(zhuǎn)化為邏輯模型；

3）將邏輯模型轉(zhuǎn)化為物理模型.

設計過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)大致可分為3類，即標準數(shù)據(jù)、過程數(shù)據(jù)、結(jié)果數(shù)據(jù).型材數(shù)據(jù)屬于標準數(shù)據(jù)，如規(guī)劃方鋼的型材數(shù)據(jù)模型可以首先將方鋼抽象為一個材料實體，根據(jù)機械設計手冊，方鋼包含邊長、壁厚、理論重量、截面面積、慣性矩、慣性半徑等屬性，其概念模型可采用圖6所示的E-R圖描述.

由于材料與設計過程相對獨立，材料實體與其他實體間不存在“關(guān)系”，所以方鋼的實體屬性即為邏輯模型屬性：

方鋼（邊長，壁厚，慣性矩，慣性半徑，理論重量，截面面積），下劃線表示方鋼邏輯模型的主鍵.

最后確定數(shù)據(jù)庫存儲的記錄結(jié)構(gòu)，將邏輯模型轉(zhuǎn)化為物理模型：

1.4快速設計平臺軟件架構(gòu)

以規(guī)范計算、分析優(yōu)化、參數(shù)化模型驅(qū)動、數(shù)據(jù)存儲四大模塊為服務端，以VC++應用程序模塊為客戶端構(gòu)成的產(chǎn)品快速設計平臺Client/Server軟件架構(gòu)如圖7所示.

設計數(shù)據(jù)、設計語義存儲于服務端，設計行為由人機用戶界面、各類接口配合數(shù)據(jù)存儲方法控制.

產(chǎn)品快速設計的基礎在于構(gòu)建規(guī)范計算、分析優(yōu)化、參數(shù)化結(jié)構(gòu)設計等模型，核心在于規(guī)劃一致性產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)處理方法，關(guān)鍵在于多平臺集成技術(shù).通過合理的數(shù)據(jù)模型規(guī)劃、面向?qū)ο蟮慕涌谠O計以及高效可靠的軟件平臺集成，使各個部分統(tǒng)一協(xié)調(diào)運行，有效驅(qū)動快速設計流程，高質(zhì)量、高效率地完成產(chǎn)品研發(fā).

2塔式起重機快速優(yōu)化設計

塔式起重機（簡稱塔機）是一種應用廣泛的大型建筑施工機械.塔機工作空域廣，運行環(huán)境和工況復雜，對安全性、穩(wěn)定性和可靠性要求都很高，是一種結(jié)構(gòu)復雜的大型機電一體化產(chǎn)品.設計過程復雜、開發(fā)周期長、難以獲得技術(shù)性和經(jīng)濟性均佳的產(chǎn)品設計方案是塔機研發(fā)面臨的主要問題，因此，特別需要一種專業(yè)化的塔機快速設計方法和軟件平臺.本文遵照塔機設計規(guī)范要求，以降低成本為目標，以安全性、穩(wěn)定性和可靠性為約束條件，以塔機關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)為設計變量，以一致性產(chǎn)品信息模型和全設計流程原理和前述快速設計方法為基礎，開發(fā)了如圖8所示集規(guī)范計算、分析優(yōu)化、一致性骨架模型驅(qū)動三維建模及二維圖紙生成于一體的塔機快速設計平臺，并成功應用于企業(yè)產(chǎn)品設計實際.

2.1塔機規(guī)范計算

塔機快速設計的初始參數(shù)是用戶的QR曲線、起重臂和平衡臂長度、臂尖吊重、最大吊重、噸米級等基本參數(shù)，通過如圖9所示界面輸入.圖中按鈕1～5對應于起重臂、平衡臂、塔帽（包括回轉(zhuǎn)塔身、回轉(zhuǎn)總成）、爬升套架、塔身的規(guī)范計算.

如起重臂重量規(guī)范計算步驟如下：

1）根據(jù)GB/T 3811—2008編寫起重臂重量計算的Matlab函數(shù)BoomWeight.m，輸入?yún)?shù)為各臂節(jié)長度及型材規(guī)格，如圖10所示；

2）編譯，運行mcc-W cpplib： libBoomWeight-T link：libBoomWeight.m命令，生成對應的libBoomWeight.h， libBoomWeight.lib和libBoomWeight.dll等文件，保存在產(chǎn)品工程目錄下；

3）對BoomWeight原函數(shù)進行封裝.需注意，調(diào)用DLL中的封裝函數(shù)之前需先調(diào)用libBoomWeight Initialize進行初始化，封裝完成后要調(diào)用libBoom WeightTerminate終止進程.

塔機規(guī)范計算模塊的輸出包含初始設計參數(shù)及計算結(jié)果.如由圖9和圖10等界面輸入的設計參數(shù)，以及如表1所示的各類設計數(shù)據(jù)，均以規(guī)定的格式寫入塔機規(guī)范計算說明書，并傳遞給接口類中定義的數(shù)據(jù)模型變量，作為下一步分析優(yōu)化的輸入.

2.2塔機分析優(yōu)化

以規(guī)范計算模塊的輸出數(shù)據(jù)作為塔機APDL參數(shù)化有限元模型的輸入?yún)?shù)，進一步進行塔機的優(yōu)化設計.如塔機的輕量化設計步驟如下：

其一是確定最危險的3種工況：臂尖承受額定吊重、跨中承受額定吊重、最大額定吊重的最大幅度處的最大吊重，以及自重、起升載荷、回轉(zhuǎn)起動慣性載荷以及風載荷等.其二是用APDL命令流建立塔機參數(shù)化有限元分析模型：鋼結(jié)構(gòu)采用BEAM188梁單元模擬；拉桿采用LINK8桿單元模擬；平衡臂、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、起升機構(gòu)、變幅機構(gòu)等集中質(zhì)量，通過在相應位置處施加MASS21質(zhì)量單元進行模擬，并與梁單元進行耦合；塔身基礎節(jié)與混凝土基礎連接的4個約束點處采用固定約束[14].整機APDL模型總共生成節(jié)點577個，單元1 273個，建立的塔機參數(shù)化有限元模型如圖11所示.

然后針對3種危險工況下的載荷、約束及邊界條件分別構(gòu)建APDL分析優(yōu)化程序（如以等強度設計為目標，調(diào)用ANSYS提供的XXXX優(yōu)化算法，求取型材的最佳橫截面等），并對設計變量進行合理分組以保證計算結(jié)果收斂 [15].最后根據(jù)參數(shù)分組及規(guī)范計算的輸出自動修改分析文件，并以ANSYS安裝目錄下的Ansys121.exe（ANSYS 12.1版本）為參數(shù)調(diào)用函數(shù)CreateProcess，創(chuàng)建Ansys進程，運行對應的APDL文件，最終將結(jié)果數(shù)據(jù)傳遞給接口類中對應的數(shù)據(jù)模型變量.

2.3塔機參數(shù)化骨架建模及二維圖紙生成

塔機快速設計平臺采用一致性參數(shù)化建模技術(shù)建立了塔機各部分的骨架模型，并測試了這些模型的準確性、設計數(shù)據(jù)可傳遞性和模型可再生性等性能，確?？梢詫崿F(xiàn)塔機的Top-Down參數(shù)化建模.進一步以ANSYS優(yōu)化所得結(jié)構(gòu)參數(shù)作為輸入，調(diào)用Pro/E命令驅(qū)動塔機骨架模型自動生成三維模型及二維圖紙.實現(xiàn)步驟如下（以起重臂拉桿為例）：

1）OpenSkeletonModelFile（“E：＼＼＼＼Model ＼＼＼＼QZB_LG.prt”）；//將此模型（含路徑）載入內(nèi)存.

2）ModifyParameter（ d， "QZB_LG_ D"）；//修改模型對應參數(shù)（d為尺寸值，QZB_LG_D為對應參數(shù)化模型變量）.

3）RefreshParameter（“E：＼＼＼＼Model＼＼＼＼ QZB_LG.prt”）；//驅(qū)動模型再生.

4）SaveSkeletonModelFile（）；//保存再生后模型.

此處，為方便用戶調(diào)用，已將Pro/E底層函數(shù)進行封裝，使得用戶在不了解函數(shù)細節(jié)的情況下也可完成模型更改和再生.

二維工程圖生成模塊采用批量轉(zhuǎn)換技術(shù)，解決塔機零部件數(shù)量多、轉(zhuǎn)換工作量大的問題.調(diào)用ProDrawingFromTmpltCreate等函數(shù)，將參數(shù)化骨架模型生成對應的二維圖模板，得到優(yōu)化數(shù)據(jù)驅(qū)動的與三維模型一一對應的二維工程圖，設置模板還可以完成對工程圖的標注.

2.4快速設計結(jié)果分析

以市場公認成功設計的某款60噸米級在用塔機產(chǎn)品作為測試驗證對象，運用上述快速設計平臺完成同款塔機的設計，采用測試和理論分析相結(jié)合的方法對技術(shù)指標逐項進行對比分析.結(jié)果表明，采用快速設計方法大幅縮短了設計時間，塔機結(jié)構(gòu)尺寸和材料分布得到了全面優(yōu)化，總重量降低了7%左右，在保證安全性、穩(wěn)定性、可靠性的前提下，實現(xiàn)了產(chǎn)品的輕量化設計，見表2.

上述測試分析結(jié)果表明，快速設計方法大幅縮短了塔機的設計周期，提高了設計質(zhì)量，與傳統(tǒng)設計方法相比具有明顯的優(yōu)越性，受到塔機生產(chǎn)企業(yè)的好評.

3結(jié)論

本文針對機械產(chǎn)品設計的主要環(huán)節(jié)，提出了以一致性產(chǎn)品信息模型和全設計流程原理為基礎，以參數(shù)化結(jié)構(gòu)設計模型和有限元分析模型為數(shù)據(jù)載體，以集成化軟件平臺和接口技術(shù)為途徑的產(chǎn)品多平臺快速設計的新方法.該方法包括產(chǎn)品規(guī)范計算、APDL參數(shù)化有限元分析優(yōu)化、Top-Down參數(shù)化快速建模等步驟，以及數(shù)據(jù)模型規(guī)劃與存儲、設計數(shù)據(jù)傳遞和共享、軟件架構(gòu)和接口技術(shù)等，構(gòu)成了完整的多平臺快速設計軟件集成技術(shù).最后，將本文研究的方法應用于塔式起重機的研發(fā)中，研制了塔機快速優(yōu)化設計平臺，并通過設計實例驗證了本文提出的多平臺產(chǎn)品快速設計方法的優(yōu)越性.

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