欒天昊 徐 陽 高 睿 大連華銳重工集團(tuán)股份有限公司

1 前言

目前，橋式起重機(jī)廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域，產(chǎn)品已形成多個(gè)系列，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)不斷提高，發(fā)展前景廣闊。在激烈的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中，為了提高企業(yè)的效率和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(jī)，并結(jié)合交流數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)。橋式起重機(jī)系統(tǒng)的參數(shù)化設(shè)計(jì)，通過對(duì)起重機(jī)設(shè)計(jì)過程和控制設(shè)計(jì)模式的研究，提出了一種橋式起重機(jī)快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其核心是數(shù)字設(shè)計(jì)和圖紙優(yōu)化。

2 橋式起重機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀

起重機(jī)作為機(jī)械裝卸或安裝的設(shè)備，可以減少或替代人們的體力勞動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。它被廣泛應(yīng)用于電子商務(wù)的各個(gè)領(lǐng)域。經(jīng)濟(jì)起重運(yùn)輸機(jī)械在冶金工業(yè)、機(jī)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(shí)代的發(fā)展，國(guó)內(nèi)制造廠和裝卸場(chǎng)開始發(fā)展，使橋式起重機(jī)成為一個(gè)重要占主導(dǎo)地位。橋式起重機(jī)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(jī)是主要類型之一，因?yàn)槠鹬貦C(jī)具有很高的機(jī)動(dòng)性。這樣工作區(qū)就可以清理車間的整個(gè)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(kuò)大，起重機(jī)的性能不斷更新。對(duì)起重機(jī)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(duì)不同場(chǎng)合的要求，開發(fā)了各種橋式起重機(jī)。

3 橋式起重機(jī)快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)的組成

基于c/s結(jié)構(gòu)的橋式起重機(jī)快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)將數(shù)據(jù)庫(kù)放在服務(wù)器上，根據(jù)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和的規(guī)則實(shí)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(diǎn)：高數(shù)據(jù)完整性和一致性。低數(shù)據(jù)冗余起重機(jī)快速設(shè)計(jì)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(jī)構(gòu)平臺(tái)選型和結(jié)構(gòu)計(jì)算，機(jī)構(gòu)選型和結(jié)構(gòu)計(jì)算模塊可以代替原來的手工計(jì)算過程。如選擇減速器和電機(jī)，其基本計(jì)算數(shù)據(jù)來自內(nèi)部數(shù)據(jù)部門委員會(huì)提交的訂單，可使用計(jì)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(tái)和報(bào)價(jià)系統(tǒng)、文檔數(shù)據(jù)管理平臺(tái)項(xiàng)目進(jìn)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(shí)心工程圖可轉(zhuǎn)換為表格工程CAPP.LES公司報(bào)價(jià)系統(tǒng)數(shù)據(jù)來源于委托的內(nèi)部訂單，導(dǎo)入實(shí)時(shí)更新的單價(jià)信息后，可以提交快速準(zhǔn)確的報(bào)價(jià)。

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(gè)三維機(jī)械CAD軟件。它采用windows用戶界面，具有強(qiáng)大的動(dòng)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(gè)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(jì)提供完整的解決方案。

4.1 基于尺寸驅(qū)動(dòng)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(shí)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(shí)現(xiàn)。例如，在SolidWorks上創(chuàng)建表示圖元大小的圖元時(shí)，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(shí)體和參數(shù)，根據(jù)用戶輸入的參數(shù)名稱找到對(duì)應(yīng)的實(shí)體，然后根據(jù)參數(shù)值編輯實(shí)體。

4.2 基于約束驅(qū)動(dòng)的參數(shù)化建模

在保持相同的幾何約束關(guān)系的同時(shí)，系統(tǒng)會(huì)通過修改約束值進(jìn)行更改。幾何約束驅(qū)動(dòng)本質(zhì)上是一個(gè)滿足幾何實(shí)體約束的過程。一些空間位置規(guī)劃和幾何實(shí)體推理約束的實(shí)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(jì)的參數(shù)。修改設(shè)置調(diào)整設(shè)計(jì)模板驅(qū)動(dòng)程序產(chǎn)品模板的大小生成一系列標(biāo)準(zhǔn)零件，自動(dòng)給出多組參數(shù)值。

4.3 模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)

模塊化產(chǎn)品的基本要素是一個(gè)實(shí)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(jì)劃，使用模塊概念設(shè)計(jì)和組織產(chǎn)品或系統(tǒng)的生產(chǎn)。模塊化產(chǎn)品設(shè)計(jì)基于對(duì)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(duì)一系列模塊進(jìn)行了劃分和設(shè)計(jì)。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(chǎng)需求，模塊化系統(tǒng)的分析、建立和實(shí)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(gè)系統(tǒng)，模塊化工作，只有善于運(yùn)用系統(tǒng)理論的原理，才能達(dá)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(gè)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(gè)單元相互連接、相互作用，是系統(tǒng)與環(huán)境的有機(jī)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(duì)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(jìn)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(diǎn)，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(shí)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(yùn)用層次分析法原理和層次分析法。動(dòng)態(tài)原理和動(dòng)態(tài)思維方法也是實(shí)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(duì)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(yùn)用了簡(jiǎn)化、統(tǒng)一、序列化、泛化和根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化。這是一種高級(jí)標(biāo)準(zhǔn)化，模塊化強(qiáng)調(diào)組件級(jí)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(dú)立于通用單元而存在的原理進(jìn)行合并、簡(jiǎn)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(jì)理論，橋式起重機(jī)模塊化設(shè)計(jì)的重要組成部分是橋式起重機(jī)模塊化設(shè)計(jì)的劃分。電纜模塊化是橋式起重機(jī)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(shí)現(xiàn)統(tǒng)一、集成和簡(jiǎn)化。構(gòu)成具有接口功能和結(jié)構(gòu)的獨(dú)立通用模塊單元的具體模塊劃分，模塊劃分的合理性對(duì)系統(tǒng)的性能和通用性有很大的影響。起重機(jī)模塊結(jié)構(gòu)是指設(shè)計(jì)和升級(jí)過程模塊化設(shè)計(jì)，包括模塊參數(shù)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊劃分是橋式起重機(jī)模塊的拆裝設(shè)計(jì)。在組裝和調(diào)試模塊時(shí)，應(yīng)考慮橋式起重機(jī)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(kù)技術(shù)

Microsor Office Access是由Microsoft.il結(jié)合Microsor Jet數(shù)據(jù)庫(kù)引擎和用戶界面圖形訪問，設(shè)置數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)對(duì)象提供多種向?qū)?，從生成器、模型、?shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)查詢等標(biāo)準(zhǔn)化操作：建立一個(gè)完整的數(shù)據(jù)庫(kù)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(jī)參數(shù)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，主梁、橫梁、起升機(jī)構(gòu)和起升機(jī)構(gòu)的可互換件和標(biāo)準(zhǔn)件。設(shè)計(jì)新產(chǎn)品，設(shè)計(jì)人員必須使用橋式起重機(jī)參數(shù)化設(shè)計(jì)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(jī)的參數(shù)化設(shè)計(jì)過程中，需要建立橋式起重機(jī)主梁、常用件、標(biāo)準(zhǔn)件的訪問數(shù)據(jù)庫(kù)。為了正確的通話和錄音過程，每個(gè)設(shè)計(jì)師都會(huì)設(shè)計(jì)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(jì)中相同。因此，在通用橋式起重機(jī)參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)中建立了各模塊的ACESS數(shù)據(jù)庫(kù)，用于存儲(chǔ)所有設(shè)計(jì)參數(shù)。

5 橋式起重機(jī)快速設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)等。模塊的選擇和組合模塊起重機(jī)模塊化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，通過模塊劃分后合理分配設(shè)計(jì)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)各模塊的協(xié)同設(shè)計(jì)，便于編程。對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行調(diào)試和維護(hù)，可以更好地實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)。橋式起重機(jī)的主要設(shè)計(jì)模塊見圖1所示。

圖1 橋式起重機(jī)的主要設(shè)計(jì)模塊

5.2 參數(shù)化技術(shù)與零件庫(kù)的構(gòu)建

參數(shù)化設(shè)計(jì)包括修改模型的某些尺寸，然后模型可以自動(dòng)修改其他相關(guān)尺寸，實(shí)現(xiàn)模型尺寸的驅(qū)動(dòng)洛杉磯參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)CAD系統(tǒng)的交互參數(shù)化技術(shù)可以使設(shè)計(jì)者從大量煩瑣的繪圖工作，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，減少信息存儲(chǔ)和錯(cuò)誤遺漏。基于solid軟件的參數(shù)化設(shè)計(jì)主要技術(shù)框架工作。在參數(shù)化設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)尺寸關(guān)系，實(shí)現(xiàn)連桿的尺寸修改。對(duì)Solid Works軟件外觀網(wǎng)格數(shù)據(jù)的任何更改都會(huì)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(dòng)更新，以便快速更改參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)。知識(shí)庫(kù)和專家系統(tǒng)是參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)的支撐。參數(shù)化子系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的建立參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的核心，以起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)件為例，在起重機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中，主要產(chǎn)品系列有YZR、YZP、YTSZ、YZB、QABP、1LT等，有近1000種型號(hào)的SPE電機(jī)目錄數(shù)據(jù)庫(kù)中的發(fā)動(dòng)機(jī)零件庫(kù)起重機(jī)。

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(gè)產(chǎn)品生命周期中，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）數(shù)據(jù)庫(kù)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(shí)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(jì)管理等起重機(jī)快速設(shè)計(jì)平臺(tái)，根據(jù)模塊劃分原則，不同的設(shè)計(jì)者通常需要開發(fā)具有獨(dú)立功能的設(shè)計(jì)模塊，文檔管理模塊可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)獨(dú)立模塊的模板發(fā)布。訪問模型和高級(jí)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(shí)工程的快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)橋式起重機(jī)體現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)，不僅可以縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，減少設(shè)計(jì)人員的重復(fù)勞動(dòng)，而且可以實(shí)現(xiàn)并行設(shè)計(jì)和實(shí)時(shí)過程設(shè)計(jì)。但是在模型庫(kù)和知識(shí)庫(kù)的建設(shè)中，包括先進(jìn)應(yīng)用軟件在內(nèi)的模塊化平臺(tái)的開發(fā)還需要進(jìn)一步的探索和研究。