CN102096745A - 基于c/s/w体系结构的桥式起重机金属结构参数化设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于C/S/W体系结构的桥式起重机金属结构参数化设计方法，采用“项目-产品-部件”的整体设计流程，通过建立“客户端/服务器/工作站(C/S/W)”网络体系结构，根据参数化原理和数据库技术，自动建立与实时更新企业常用标准件三维模型库，将参数化技术与PDM技术有机结合，自动生成和有效管理产品设计文档。本发明实施方便，可操作性强，具有良好的可扩展性，能够提高企业设计效率、缩短产品研发周期。
Description
技术领域
本发明涉及一种起重机的设计方法，尤其涉及一种基于C/S/W体系结构的桥式起重机金属结构参数化设计方法。
背景技术
当前在国家宏观调控政策和装备制造业振兴计划的影响下，我国起重机械装备制造行业进入了快速发展阶段。起重机的规格繁多，结构、机构复杂多样，各结构间的关系复杂，设计工作量很重。起重机金属结构是起重机承载载荷的主要部件，由型钢和钢板作为基本构件，采用铆接、焊接等方法，按照一定的结构形式连接起来。桥式起重机的金属结构(桥架)主要由主梁、端梁、栏杆、走台、轨道和司机室等构件组成。主梁断面结构形式多种多样，常采用箱形断面梁或桁架式结构。端梁多采用钢板组焊成箱形结构，主梁与端梁之间采用焊接或螺栓连接。桥式起重机的金属结构设计是一项知识性、经验性极强的工作，工程设计人员需要借鉴以往设计经验，查阅各种设计标准和产品实例，并且需要花费大量时间在技术文档的编制和制图上。重复设计严重，据行业内部统计出图和手工设计计算的时间占到整个设计时间的60％-80％，这就延长了产品的整个开发周期，同时大量重复的设计计算工作增大了出错的机率。因而其设计理念和方式直接影响着桥式起重机整机的力学性能和经济指标。
检索中发现，2008年大连理工大学的李鑫在其硕士论文“桥式起重机钢结构参数化设计系统研究与开发”中，分析了桥式起重机主梁、端梁的钢结构型式及主要设计参数计算校核方法，利用Access数据库作为标准化产品的数据支持，采用VB.NET在SolidWorks平台下开发了桥式起重机钢结构参数化设计系统。实现了主梁、端梁的参数化自动造型，减少了设计人员计算、绘图的重复性工作，缩短了设计周期。其不足在于没有实现整个桥架产品的三维参数化设计；参数化设计仅局限于三维实体模型的动态更新，其工程图调整效果并不理想，不能够直接用于生产；而且是单机用户环境下的参数化设计方法，无法完成多用户之间的实时交换设计数据与信息共享；此外对产品设计文档没有一个有效地管理方法，存在大量重复性工作，设计资源重用度低，同时无法保证数据的一致性和文档的安全性。针对上述问题，本发明研究了基于C/S/W体系结构的桥式起重机金属机构参数设计方法的技术原理及关键技术，并在相关企业的产品设计中得到了成功应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述不足，提供一种基于C/S/W体系结构的桥式起重机金属结构参数化设计方法，实施方便，可操作性强，具有良好的可扩展性，能够提高企业设计效率、缩短产品研发周期。
本发明的技术方案：一种基于C/S/W体系结构的桥式起重机金属结构参数化设计方法，它包括以下步骤：
(1)采用“项目-产品-部件”的整体设计流程，以项目为单位，用树形结构来表示项目、产品、部件的之间从属关系，确定零部件参数之间的传递方向和主从关系，结合桥式起重机金属结构的结构特点，按照其功能合理划分模块，正确分析相应模块的参数化变型关系，确定合理的变参、变型空间，根据模板最大化原则，利用三维CAD软件建立各个模块的参数化模型模板和工程图模板，参数化模板作为信息载体，集成了客户需求信息、产品特征信息和设计过程信息；
(2)建立“客户端/服务器/工作站(C/S/W)”网络体系结构，C/S/W网络体系结构包括客户端、服务器、工作站三部分，其中客户端负责产品设计参数的提交和维护，通过人机交互界面设置参数，同时通过PDM客户端查看或下载相应的产品设计文档；工作站负责产品主模型、工程图的生成和工艺信息的统计，从服务器上获取新数据进行模型驱动及工程图调整，并将生成的产品设计文档检入到服务器；服务器安装SQLServer2008和SolidWorks Workgroup PDMVaultAdmin软件，负责设计参数与产品设计文档的管理与维护，并监听客户端和工作站的工作状态，实时发出工作指令；
(3)根据参数化原理和数据库技术，自动建立与实时更新企业常用标准件三维模型库，建立尺寸参数库，按照国家标准或企业标准规定的尺寸数值，写入Excel表中，用程序将Excel表中数据导入到SQL数据库中，并自动创建相应的数据表，在“标准件库创建时间”表中记录了各标准件创建的时间，制定标准件库的更新机制，动态实时的实现标准件库的更新与维护，通过程序自动将其检入到PDMWorks数据库中，通过设计资源共享实现各零部件之间的借用和更新替换；
(4)将参数化技术与PDM技术有机结合，自动生成和有效管理产品设计文档，将模块化、参数化设计方法应用于桥式起重机金属结构的设计，对各结构模块开发参数设置程序，程序应具有一定的参数容错功能和参数记忆功能；根据已确定的变参、变型空间以及零部件之间的约束关系和关联规则，开发参数化模型驱动程序和工程图调整程序，生成产品的设计计算说明书、设计参数报告、三维模型、图纸、BOM表、工艺信息统计表；客户端程序提供了与ANSYS分析软件交互操作的接口，并给出了详细的设计计算说明书供有限元分析校核时使用；通过对PDMWorks Workgroup进行二次开发，完成产品的设计计算说明书、设计参数报告、三维模型、图纸、BOM表、工艺信息统计表的批量检入；设定版本控制规则，生命周期状态以及所选生命周期状态的规则，创建不同的用户和组，设置访问权限，用户通过PDM客户端检出需要的文档，并完成版本和生命周期状态的控制。
步骤(3)中所述的标准件主要包括：GB5782_2000六角头螺栓、GB5783_2000大六角头螺栓、GB1228_91大六角头螺栓、GB5780_2000六角头螺栓、GB41_86六角头螺母C级、GBT5781_2000六角头全螺栓、GBT6170_2000六角螺母、GBT1230钢结构用高强度垫圈、GBT1229螺母、GB3426_82起重机钢轨、GB706工字钢、GBT11263_2005T型钢、GB707_65热轧槽钢、YB167_65热轧不等边角钢、吊耳、轴端挡板。
所述的工程图包括.DWG、.PDF、.GIF、.EDRW四种格式，所述的工艺信息包括材料定额消耗、油漆表面积、切割线长度。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：实现了网络化协同设计，用户之间数据共享，各端通讯流畅；依托PDM平台，实现了产品设计文档的有效管理，提高了知识的可重用度，保证设计文档的一致性和安全性；实施方便，可操作性强，具有良好的可扩展性。应用结果表明，该方法是现代起重机设计的一个崭新发展方向，能够显著提高企业设计效率、缩短产品研发周期，使企业能够快速响应市场需求。
附图说明
图1是本发明整体结构流程图；
图2是本发明的应用产品对象桥式起重机金属结构模型；
图3是本发明的应用产品对象桥式起重机附属结构模型；
图4是本发明应用产品对象的模块划分结构图；
图5是本发明C/S/W体系结构流程图。
具体实施方式
如图1所示，一种基于C/S/W体系结构的桥式起重机金属结构参数化设计方法，它包括以下步骤：
(1)采用“项目-产品-部件”的整体设计流程，以项目为单位，用树形结构来表示项目、产品、部件的之间从属关系，确定零部件参数之间的传递方向和主从关系，结合图2、图3所示桥式起重机金属结构的结构特点，按照其功能合理划分模块，正确分析相应模块的参数化变型关系，确定合理的变参、变型空间，根据模板最大化原则，利用三维CAD软件建立各个模块的参数化模型模板和工程图模板，参数化模板作为信息载体，集成了客户需求信息、产品特征信息和设计过程信息；
创建项目过程中包括如下信息：项目名称、立项号、工号、合同号、审查、工艺审查、标准化审查、批准、审核、会签、设计员等。这些信息将会在工程图标题栏、BOM表中体现出来；根据创建的项目分别设置相对应的产品，创建产品过程中包括如下信息：项目名称，起重机类型，起重机主参数(起重量、跨度、工作级别)，起重机图号，产品名称，产品代码，外观颜色，产品材质等。
参数分析，确定合理的变参、变型空间以及零部件之间的约束关系和关联尺寸，划分参数等级。参数分析主要包括产品总体参数分析、零件参数分析和参数间的关联分析，其中产品总体参数分析目的是分析影响整个产品功能、结构的主要性能参数，从产品整体上进行把握，如桥式起重机的跨度；零件参数分析目的在于对零件参数进行分类，并在零件参数中提取能直接驱动结构的主参数；关联分析的目的是建立参数间的关联，主要包括零部件之间的参数关联和零件内的参数关联两部分。
将参数分为四个级别：一级参数、二级参数、从动参数、无关参数。从产品角度出发，影响多个部件结构尺寸的参数为一级参数，它能实现各模块之间几何尺寸的相互关联；只决定本部件结构尺寸的参数为二级参数；受制于二级参数、一级参数的结构尺寸参数为从动参数；不对其它零部件产生任何影响的或影响可以忽略的参数为无关参数。据此确定组成桥式起重机金属结构的各个零部件的参数级别，根据图4由上到下完成各个参数的定义和关联尺寸之间的读取。
(2)建立“客户端/服务器/工作站(C/S/W)”网络体系结构，如图5所示，C/S/W网络体系结构包括客户端、服务器、工作站三部分，其中客户端负责产品设计参数的提交和维护，通过人机交互界面设置参数，同时通过PDM客户端查看或下载相应的产品设计文档；工作站负责产品主模型、工程图的生成和工艺信息的统计，从服务器上获取新数据进行模型驱动及工程图调整，并将生成的产品设计文档检入到服务器；服务器安装SQLServer2008和SolidWorksWorkgroup PDM VaultAdmin软件，负责设计参数与产品设计文档的管理与维护，并监听客户端和工作站的工作状态，实时发出工作指令；
三者均需一定的软件支撑，具体如下：
①客户端：Microsoft Excel、Microsoft Word、Microsoft Access及SolidWorks2010、SolidWorks PDMWorks Client；
②服务器端：Microsoft SQL Server 2008、SolidWorks Workgroup PDMVaul tAdmin；
③工作站：SolidWorks2010、Microsoft Excel、Microsoft Access。
(3)根据参数化原理和数据库技术，自动建立与实时更新企业常用标准件三维模型库，建立尺寸参数库，按照国家标准或企业标准规定的尺寸数值，写入Excel表中，用程序将Excel表中数据导入到SQL数据库中，并自动创建相应的数据表，在“标准件库创建时间”表中记录了各标准件创建的时间，制定标准件库的更新机制，动态实时的实现标准件库的更新与维护，通过程序自动将其检入到PDMWorks数据库中，通过设计资源共享实现各零部件之间的借用和更新替换；
(4)将参数化技术与PDM技术有机结合，自动生成和有效管理产品设计文档，将模块化、参数化设计理论应用于桥式起重机金属结构的设计当中，对各结构模块开发参数设置程序，程序应具有一定的参数容错功能和参数记忆功能；根据已确定的变参、变型空间以及零部件之间的约束关系和关联规则，开发参数化模型驱动程序和工程图调整程序，生成产品的设计计算说明书、设计参数报告、三维模型、图纸、BOM表、工艺信息统计表；客户端程序提供了与ANSYS分析软件交互操作的接口，并给出了详细的设计计算说明书供有限元分析校核时使用；通过对PDMWorks Workgroup进行二次开发，完成产品的设计计算说明书、设计参数报告、三维模型、图纸、BOM表、工艺信息统计表的批量检入；设定版本控制规则，生命周期状态以及所选生命周期状态的规则，创建不同的用户和组，设置访问权限，用户通过PDM客户端检出需要的文档，并完成版本和生命周期状态的控制。
Claims (3)
1.一种基于C/S/W体系结构的桥式起重机金属结构参数化设计方法，其特征是它包括以下步骤：
(1)采用“项目-产品-部件”的整体设计流程，以项目为单位，用树形结构来表示项目、产品、部件的之间从属关系，确定零部件参数之间的传递方向和主从关系，结合桥式起重机金属结构的结构特点，按照其功能合理划分模块，正确分析相应模块的参数化变型关系，确定合理的变参、变型空间，根据模板最大化原则，利用三维CAD软件建立各个模块的参数化模型模板和工程图模板，参数化模板作为信息载体，集成了客户需求信息、产品特征信息和设计过程信息；
(2)建立“客户端/服务器/工作站(C/S/W)”网络体系结构，C/S/W网络体系结构包括客户端、服务器、工作站三部分，其中客户端负责产品设计参数的提交和维护，通过人机交互界面设置参数，同时通过PDM客户端查看或下载相应的产品设计文档；工作站负责产品主模型、工程图的生成和工艺信息的统计，从服务器上获取新数据进行模型驱动及工程图调整，并将生成的产品设计文档检入到服务器；服务器安装SQLServer2008和SolidWorks Workgroup PDMVaultAdmin软件，负责设计参数与产品设计文档的管理与维护，并监听客户端和工作站的工作状态，实时发出工作指令；
(3)根据参数化原理和数据库技术，自动建立与实时更新企业常用标准件三维模型库，建立尺寸参数库，按照国家标准或企业标准规定的尺寸数值，写入Excel表中，用程序将Excel表中数据导入到SQL数据库中，并自动创建相应的数据表，在“标准件库创建时间”表中记录了各标准件创建的时间，制定标准件库的更新机制，动态实时的实现标准件库的更新与维护，通过程序自动将其检入到PDMWorks数据库中，通过设计资源共享实现各零部件之间的借用和更新替换；
(4)将参数化技术与PDM技术有机结合，自动生成和有效管理产品设计文档，将模块化、参数化设计方法应用于桥式起重机金属结构的设计，对各结构模块开发参数设置程序，程序应具有一定的参数容错功能和参数记忆功能；根据已确定的变参、变型空间以及零部件之间的约束关系和关联规则，开发参数化模型驱动程序和工程图调整程序，生成产品的设计计算说明书、设计参数报告、三维模型、图纸、BOM表、工艺信息统计表；客户端程序提供了与ANSYS分析软件交互操作的接口，并给出了详细的设计计算说明书供有限元分析校核时使用；通过对PDMWorks Workgroup进行二次开发，完成产品的设计计算说明书、设计参数报告、三维模型、图纸、BOM表、工艺信息统计表的批量检入；设定版本控制规则，生命周期状态以及所选生命周期状态的规则，创建不同的用户和组，设置访问权限，用户通过PDM客户端检出需要的文档，并完成版本和生命周期状态的控制。
2.根据权利要求1所述的基于C/S/W体系结构的桥式起重机金属结构参数化设计方法，其特征是步骤(3)中所述的标准件包括：GB5782_2000六角头螺栓、GB5783_2000大六角头螺栓、GB1228_91大六角头螺栓、GB5780_2000六角头螺栓、GB41_86六角头螺母C级、GBT5781_2000六角头全螺栓、GBT6170_2000六角螺母、GBT1230钢结构用高强度垫圈、GBT1229螺母、GB3426_82起重机钢轨、GB706工字钢、GBT11263_2005T型钢、GB707_65热轧槽钢、YB167_65热轧不等边角钢、吊耳、轴端挡板。
3.根据权利要求1所述的基于C/S/W体系结构的桥式起重机金属结构参数化设计方法，其特征是所述的工程图包括.DWG、.PDF、.GIF、.EDRW四种格式，所述的工艺信息包括材料定额消耗、油漆表面积、切割线长度。
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Legal Events
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Granted publication date: 20121003 Termination date: 20180308 |
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