橋式起重機數字化設計系統的研究與開發

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，橋式起重機廣泛應用于國民經濟建設的各個領域，產品已形成多個系列，設計和生產技術不斷提高，發展前景廣闊。在激烈的國內市場競爭環境中，為了提高企業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。生產通用系列橋式起重機，并結合交流數據庫技術和計算機輔助設計技術。橋式起重機系統的參數化設計，通過對起重機設計過程和控制設計模式的研究，提出了一種橋式起重機快速設計系統，其核心是數字設計和圖紙優化。

2 橋式起重機的發展現狀

起重機作為機械裝卸或安裝的設備，可以減少或替代人們的體力勞動，提高勞動生產率。它被廣泛應用于電子商務的各個領域。經濟起重運輸機械在冶金工業、機械制造業、電力工業、煤炭工業和電力工業中發揮著重要作用。時代的發展，國內制造廠和裝卸場開始發展，使橋式起重機成為一個重要占主導地位。橋式起重機主要用于鋼鐵、冶金、建材等加工企業。在以下過程中執行提升操作：生產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。這樣工作區就可以清理車間的整個施工區域，這是非常重要和不可替代。隨著生產規模的擴大，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，開發了各種橋式起重機。

3 橋式起重機快速設計系統的組成

基于c/s結構的橋式起重機快速設計系統將數據庫放在服務器上，根據關系數據庫和的規則實現各子系統的數據共享和規范修改。具有以下特點：高數據完整性和一致性。低數據冗余起重機快速設計系統主要包括：內部訂貨單，內部訂貨單的主要功能是從招標文件中提取信息。將數據表單排序并發布，機構平臺選型和結構計算，機構選型和結構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，其基本計算數據來自內部數據部門委員會提交的訂單，可使用計算結果數據的下游編程過程。文檔數據管理平臺和報價系統、文檔數據管理平臺項目進度管理、合同和歷史文檔檢索、數據和中間文檔創建等主要功能齊全提供與CAPP、PDM和ERP系統的接口，實心工程圖可轉換為表格工程CAPP.LES公司報價系統數據來源于委托的內部訂單，導入實時更新的單價信息后，可以提交快速準確的報價。

4 基于Solid Works的參數化建模技術

SolidWorks是Windows環境下第一個三維機械CAD軟件。它采用windows用戶界面，具有強大的動態屬性管理器。基于靈活的繪圖、輔助功能的構建能力和裝配控制功能，提供了一個自由開放的API開發工具接口。以及基于Web.les功能使SolidWorks能夠實現易于使用的功能，而3D CAD軟件一直倡導為效率、功耗和產品設計提供完整的解決方案。

4.1 基于尺寸驅動的參數化建模

基于尺寸的參數化造型通過修改模型幾何圖形來修改圖形，是應用最廣泛、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。例如，在SolidWorks上創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名稱的定向線段，其方向反映了幾何數據實體和參數，根據用戶輸入的參數名稱找到對應的實體，然后根據參數值編輯實體。

4.2 基于約束驅動的參數化建模

在保持相同的幾何約束關系的同時，系統會通過修改約束值進行更改。幾何約束驅動本質上是一個滿足幾何實體約束的過程。一些空間位置規劃和幾何實體推理約束的實現方法，基于約束用于表示產品模型的形狀特征，并定義一組用于控制設計的參數。修改設置調整設計模板驅動程序產品模板的大小生成一系列標準零件，自動給出多組參數值。

4.3 模塊化設計技術

模塊化產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、甚至不同結構特征但可互換。模塊化通常指的是計劃，使用模塊概念設計和組織產品或系統的生產。模塊化產品設計基于對具有不同或相同功能的產品功能結構，根據不同的性能和不同的規格在一定的范圍內，對一系列模塊進行了劃分和設計。通過模塊的選擇和組合，形成不同的產品，以滿足不同的市場需求，模塊化系統的分析、建立和實施需要一定的指導，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，模塊化工作，只有善于運用系統理論的原理，才能達到良好的系統效果，完整性是系統最基本的屬性。系統的各個組成部分具有不同的性能，它們由統一的邏輯要求組成，系統的各個單元相互連接、相互作用，是系統與環境的有機結合，系統之間也有相互關系和相互作用。只有充分考慮各接口的協調，才能保證系統的整體質量和可靠性采用結構分析的方法，對各模塊之間的關系、空間布局與組合、各模塊之間的關系進行了分析。分析和考慮結構系統之間定量。此外，由于系統模塊化結構的特點，模塊化系統在建立后并不是一成不變的。隨著技術和時代的發展，新的技術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。動態原理和動態思維方法也是實現模塊化的重要分析原理和方法。

模塊化定制產品和服務中有許多可重構的單元，通過對所用方法的規范化、系列化的推廣、單元的綜合開發利用，解決了定制產品生產中存在的問題。模塊化的基礎和目標是以更低的成本、更好的質量和更快的速度生產定制產品。通過重組模塊化也是標準化的一種新形式，它綜合運用了簡化、統一、序列化、泛化和根據標準化。這是一種高級標準化，模塊化強調組件級標準化，允許產品分析和搜索分解和統一具有相同或類似功能單元的特定產品系統。將其形狀獨立于通用單元而存在的原理進行合并、簡化和標準化，然后將不同的模塊組合在一起，形成各種各樣的新產品。

根據模塊化設計理論，橋式起重機模塊化設計的重要組成部分是橋式起重機模塊化設計的劃分。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，模塊化的基礎是通過模塊化的原理實現統一、集成和簡化。構成具有接口功能和結構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的性能和通用性有很大的影響。起重機模塊結構是指設計和升級過程模塊化設計，包括模塊參數設計、結構設計模塊劃分是橋式起重機模塊的拆裝設計。在組裝和調試模塊時，應考慮橋式起重機模塊的困難。模塊的數量和規模是相互矛盾的因素從模塊劃分中尋找最優狀態。

4.4 Access數據庫技術

Microsor Office Access是由Microsoft.il結合Microsor Jet數據庫引擎和用戶界面圖形訪問，設置數據庫系統對象提供多種向導，從生成器、模型、數據存儲、數據查詢等標準化操作：建立一個完整的數據庫管理系統，方便普通用戶無需編碼即可完成大部分數據管理任務。在橋式起重機參數化系統設計過程中，主梁、橫梁、起升機構和起升機構的可互換件和標準件。設計新產品，設計人員必須使用橋式起重機參數化設計系統的相應參數輸入接口生成新的模型。因此，在通用橋式起重機的參數化設計過程中，需要建立橋式起重機主梁、常用件、標準件的訪問數據庫。為了正確的通話和錄音過程，每個設計師都會設計一套新的圖紙，并希望將其保存在數據表中，不僅便于修改，而且可以參考類似的圖紙。數據輸入應重復且在設計中相同。因此，在通用橋式起重機參數化設計系統中建立了各模塊的ACESS數據庫，用于存儲所有設計參數。

5 橋式起重機快速設計系統的關鍵技術

5.1 模塊化技術

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

圖1 橋式起重機的主要設計模塊

5.2 參數化技術與零件庫的構建

參數化設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尺寸，實現模型尺寸的驅動洛杉磯參數化設計實現CAD系統的交互參數化技術可以使設計者從大量煩瑣的繪圖工作，縮短產品設計周期，減少信息存儲和錯誤遺漏。基于solid軟件的參數化設計主要技術框架工作。在參數化設計中，函數方程是生成的尺寸之間的數學方程，從建立模型開始，實現尺寸關系，實現連桿的尺寸修改。對Solid Works軟件外觀網格數據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，以便快速更改參數數據庫。知識庫和專家系統是參數化設計技術的支撐。參數化子系統標準件庫的建立參數化設計系統實現的核心，以起重機標準件為例，在起重機數據庫中，主要產品系列有YZR、YZP、YTSZ、YZB、QABP、1LT等，有近1000種型號的SPE電機目錄數據庫中的發動機零件庫起重機。

5.3 產品數據和文檔管理技術

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

6 結束語

基于知識工程的快速設計系統產品開發橋式起重機體現出明顯的優勢，不僅可以縮短產品設計周期，減少設計人員的重復勞動，而且可以實現并行設計和實時過程設計。但是在模型庫和知識庫的建設中，包括先進應用軟件在內的模塊化平臺的開發還需要進一步的探索和研究。