桥式起重机数字化设计系统的研究与开发

栾天昊 徐 阳 高 睿 大连华锐重工集团股份有限公司

1 前言

目前，桥式起重机广泛应用于国民经济建设的各个领域，产品已形成多个系列，设计和生产技术不断提高，发展前景广阔。在激烈的国内市场竞争环境中，为了提高企业的效率和市场竞争力，降低成本，快速满足用户需求显得尤为重要。生产通用系列桥式起重机，并结合交流数据库技术和计算机辅助设计技术。桥式起重机系统的参数化设计，通过对起重机设计过程和控制设计模式的研究，提出了一种桥式起重机快速设计系统，其核心是数字设计和图纸优化。

2 桥式起重机的发展现状

起重机作为机械装卸或安装的设备，可以减少或替代人们的体力劳动，提高劳动生产率。它被广泛应用于电子商务的各个领域。经济起重运输机械在冶金工业、机械制造业、电力工业、煤炭工业和电力工业中发挥着重要作用。时代的发展，国内制造厂和装卸场开始发展，使桥式起重机成为一个重要占主导地位。桥式起重机主要用于钢铁、冶金、建材等加工企业。在以下过程中执行提升操作：生产车间使用的桥式起重机是主要类型之一，因为起重机具有很高的机动性。这样工作区就可以清理车间的整个施工区域，这是非常重要和不可替代。随着生产规模的扩大，起重机的性能不断更新。对起重机提出了更高的要求：起重频繁工作、安全可靠。操作灵活可靠，减轻自重等对不同场合的要求，开发了各种桥式起重机。

3 桥式起重机快速设计系统的组成

基于c/s结构的桥式起重机快速设计系统将数据库放在服务器上，根据关系数据库和的规则实现各子系统的数据共享和规范修改。具有以下特点：高数据完整性和一致性。低数据冗余起重机快速设计系统主要包括：内部订货单，内部订货单的主要功能是从招标文件中提取信息。将数据表单排序并发布，机构平台选型和结构计算，机构选型和结构计算模块可以代替原来的手工计算过程。如选择减速器和电机，其基本计算数据来自内部数据部门委员会提交的订单，可使用计算结果数据的下游编程过程。文档数据管理平台和报价系统、文档数据管理平台项目进度管理、合同和历史文档检索、数据和中间文档创建等主要功能齐全提供与CAPP、PDM和ERP系统的接口，实心工程图可转换为表格工程CAPP.LES公司报价系统数据来源于委托的内部订单，导入实时更新的单价信息后，可以提交快速准确的报价。

4 基于Solid Works的参数化建模技术

SolidWorks是Windows环境下第一个三维机械CAD软件。它采用windows用户界面，具有强大的动态属性管理器。基于灵活的绘图、辅助功能的构建能力和装配控制功能，提供了一个自由开放的API开发工具接口。以及基于Web.les功能使SolidWorks能够实现易于使用的功能，而3D CAD软件一直倡导为效率、功耗和产品设计提供完整的解决方案。

4.1 基于尺寸驱动的参数化建模

基于尺寸的参数化造型通过修改模型几何图形来修改图形，是应用最广泛、效果最好的造型方法。事实上，无论使用其他方法修改图形，它基本上是通过改变几何尺寸来实现。例如，在SolidWorks上创建表示图元大小的图元时，可以将直线视为具有上图大小参数名称的定向线段，其方向反映了几何数据实体和参数，根据用户输入的参数名称找到对应的实体，然后根据参数值编辑实体。

4.2 基于约束驱动的参数化建模

在保持相同的几何约束关系的同时，系统会通过修改约束值进行更改。几何约束驱动本质上是一个满足几何实体约束的过程。一些空间位置规划和几何实体推理约束的实现方法，基于约束用于表示产品模型的形状特征，并定义一组用于控制设计的参数。修改设置调整设计模板驱动程序产品模板的大小生成一系列标准零件，自动给出多组参数值。

4.3 模块化设计技术

模块化产品的基本要素是一个实体概念，模块被定义为具有相同功能和元素组合、不同性能或用途、甚至不同结构特征但可互换。模块化通常指的是计划，使用模块概念设计和组织产品或系统的生产。模块化产品设计基于对具有不同或相同功能的产品功能结构，根据不同的性能和不同的规格在一定的范围内，对一系列模块进行了划分和设计。通过模块的选择和组合，形成不同的产品，以满足不同的市场需求，模块化系统的分析、建立和实施需要一定的指导，相似性理论和可重用性理论可以概括为模块化的基本理论。

任何模块化的东西都可以看作是一个系统，模块化工作，只有善于运用系统理论的原理，才能达到良好的系统效果，完整性是系统最基本的属性。系统的各个组成部分具有不同的性能，它们由统一的逻辑要求组成，系统的各个单元相互连接、相互作用，是系统与环境的有机结合，系统之间也有相互关系和相互作用。只有充分考虑各接口的协调，才能保证系统的整体质量和可靠性采用结构分析的方法，对各模块之间的关系、空间布局与组合、各模块之间的关系进行了分析。分析和考虑结构系统之间定量。此外，由于系统模块化结构的特点，模块化系统在建立后并不是一成不变的。随着技术和时代的发展，新的技术和新的模块不断被吸收，因此，合理运用层次分析法原理和层次分析法。动态原理和动态思维方法也是实现模块化的重要分析原理和方法。

模块化定制产品和服务中有许多可重构的单元，通过对所用方法的规范化、系列化的推广、单元的综合开发利用，解决了定制产品生产中存在的问题。模块化的基础和目标是以更低的成本、更好的质量和更快的速度生产定制产品。通过重组模块化也是标准化的一种新形式，它综合运用了简化、统一、序列化、泛化和根据标准化。这是一种高级标准化，模块化强调组件级标准化，允许产品分析和搜索分解和统一具有相同或类似功能单元的特定产品系统。将其形状独立于通用单元而存在的原理进行合并、简化和标准化，然后将不同的模块组合在一起，形成各种各样的新产品。

根据模块化设计理论，桥式起重机模块化设计的重要组成部分是桥式起重机模块化设计的划分。电缆模块化是桥式起重机的功能分解，它将具有相同功能的部件分开函数，模块化的基础是通过模块化的原理实现统一、集成和简化。构成具有接口功能和结构的独立通用模块单元的具体模块划分，模块划分的合理性对系统的性能和通用性有很大的影响。起重机模块结构是指设计和升级过程模块化设计，包括模块参数设计、结构设计模块划分是桥式起重机模块的拆装设计。在组装和调试模块时，应考虑桥式起重机模块的困难。模块的数量和规模是相互矛盾的因素从模块划分中寻找最优状态。

4.4 Access数据库技术

Microsor Office Access是由Microsoft.il结合Microsor Jet数据库引擎和用户界面图形访问，设置数据库系统对象提供多种向导，从生成器、模型、数据存储、数据查询等标准化操作：建立一个完整的数据库管理系统，方便普通用户无需编码即可完成大部分数据管理任务。在桥式起重机参数化系统设计过程中，主梁、横梁、起升机构和起升机构的可互换件和标准件。设计新产品，设计人员必须使用桥式起重机参数化设计系统的相应参数输入接口生成新的模型。因此，在通用桥式起重机的参数化设计过程中，需要建立桥式起重机主梁、常用件、标准件的访问数据库。为了正确的通话和录音过程，每个设计师都会设计一套新的图纸，并希望将其保存在数据表中，不仅便于修改，而且可以参考类似的图纸。数据输入应重复且在设计中相同。因此，在通用桥式起重机参数化设计系统中建立了各模块的ACESS数据库，用于存储所有设计参数。

5 桥式起重机快速设计系统的关键技术

5.1 模块化技术

首先根据模块化的原理设计基本模块单元，然后根据不同的需求将基本模块单元组合成不同的产品。模块化技术的研究主要包括模块划分、模块编码、模块化设计等。模块的选择和组合模块起重机模块化设计系统，通过模块划分后合理分配设计任务，实现各模块的协同设计，便于编程。对各个模块进行调试和维护，可以更好地实现参数化设计。桥式起重机的主要设计模块见图1所示。

图1 桥式起重机的主要设计模块

5.2 参数化技术与零件库的构建

参数化设计包括修改模型的某些尺寸，然后模型可以自动修改其他相关尺寸，实现模型尺寸的驱动洛杉矶参数化设计实现CAD系统的交互参数化技术可以使设计者从大量烦琐的绘图工作，缩短产品设计周期，减少信息存储和错误遗漏。基于solid软件的参数化设计主要技术框架工作。在参数化设计中，函数方程是生成的尺寸之间的数学方程，从建立模型开始，实现尺寸关系，实现连杆的尺寸修改。对Solid Works软件外观网格数据的任何更改都会反映在Solid Works软件表中，该表通过零件布局特征自上而下形成零件修改底部装配图后，部件图形及其零件将自动更新，以便快速更改参数数据库。知识库和专家系统是参数化设计技术的支撑。参数化子系统标准件库的建立参数化设计系统实现的核心，以起重机标准件为例，在起重机数据库中，主要产品系列有YZR、YZP、YTSZ、YZB、QABP、1LT等，有近1000种型号的SPE电机目录数据库中的发动机零件库起重机。

5.3 产品数据和文档管理技术

产品数据管理（PDM）是连接CAD、CAPP和ERP的核心模块。在整个产品生命周期中，产品数据管理（PDM）数据库支持底层、具有物料清单（BOM）的核心组织、所有工程相关数据和文件的最终产品。实现了产品配置管理、文档管理、工作流管理、变更管理等产品数据的组织管理。设计管理等起重机快速设计平台，根据模块划分原则，不同的设计者通常需要开发具有独立功能的设计模块，文档管理模块可以实现各个独立模块的模板发布。访问模型和高级模块功能数据管理模块的主要功能包括数据发布、数据引用和数据访问。

6 结束语

基于知识工程的快速设计系统产品开发桥式起重机体现出明显的优势，不仅可以缩短产品设计周期，减少设计人员的重复劳动，而且可以实现并行设计和实时过程设计。但是在模型库和知识库的建设中，包括先进应用软件在内的模块化平台的开发还需要进一步的探索和研究。