CN109063316B - 一种船用紧固件快速设计系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船用紧固件快速设计系统和方法，该系统包括：知识工程库管理子系统、数据推送与运行子系统及快速设计工具子系统；所述知识工程库管理子系统包括知识工程库模块和校验模块；所述知识工程库模块用于构建和维护更新包括标准数据库、基座参数库、安装示意图库和基本图元库在内的知识库；所述校验模块用于对录入知识工程库的数据采用基于字符类型和规格关联数据变化规律的方式进行校对；所述数据推送与运行子系统包括用于接收设备机脚孔径和机脚厚度数据的设计数据接收模块、规则运行模块、用于紧固件规格评价的设计校核模块以及用于存储输入数据和计算结果数据的动态数据缓存。使用本发明可以有效提高设计人员的工作效率和质量。

Description

一种船用紧固件快速设计系统和方法

技术领域

本发明涉及船舶机械技术，尤其涉及一种船用紧固件快速设计系统和方法。

背景技术

船舶上安装了具备各种功能的设备、装置和仪表，往往选用不同规格的紧固件来实现固定。在施工设计阶段，各专业人员需按计划开展大量的设备安装设计，而紧固件作为设备装船技术中确保设备稳定运行的重要零件，需要在设计过程中进行有效选取。设计之前，专业人员应获取设备小样图和对应的布置图，掌握设备接口与属性信息，明确设备的安装要素、减振及接地要求。同时，以联系单形式向结构专业获取设备安装基座面板厚度。设计过程中，应选用合适的机脚安装类型，根据紧固件选取具体规则，查询紧固件标准规范进行紧固件选取。最后绘制机脚示意图，形成明细表，编写技术要求。

对于每一台装置或设备的紧固件设计而言，需跨专业协调，涉及资料信息杂，查询标准规范繁琐。而安装设备数量巨大，所有设备安装图均有涉及，导致设计效率低，出错率高。有必要研究基于知识工程的船用紧固件快速设计系统和方法，通过计算机自动、快速完成设备安装紧固件选取、示意图绘制、明细表和技术要求生成，同时对紧固件设计知识进行综合有效管理与运用，从而满足紧固件设计效率的提高和知识经验传承的迫切需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种船用紧固件快速设计系统和方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种船用紧固件快速设计系统，包括：

知识工程库管理子系统、数据推送与运行子系统及快速设计工具子系统；

所述知识工程库管理子系统包括知识工程库模块和校验模块；

所述知识工程库模块用于构建和维护更新包括标准数据库、基座参数库、安装示意图库和基本图元库在内的知识库；所述标准数据库用于存储标准号、各种紧固件规格和尺寸；所述基座参数库用于存储设备重量和基座面板厚度数据；所述基本图元库用于存储包括机脚、基座面板、垫圈、螺母、螺栓在内的基本图元；所述安装示意图库用于存储包括普通刚性安装、刚性接地安装、普通弹性安装、弹性接地安装、带固定螺母刚性安装、多螺栓刚性安装在内的安装示意图；

所述校验模块用于对录入知识工程库的数据采用基于字符类型和规格关联数据变化规律的方式进行校对；

所述数据推送与运行子系统包括用于接收设备机脚孔径和机脚厚度数据的设计数据接收模块、规则运行模块、用于紧固件规格评价的设计校核模块以及用于存储输入数据和计算结果数据的动态数据缓存；

所述规则运行模块用于根据包括螺栓直径选取规则、螺栓长度计算规则、基座板厚选取规则来进行数据推送的计算，获得所需紧固件的规格尺寸和重量信息；

具体如下：运用螺栓直径选取规则，系统根据接收的机脚孔径数据选取螺栓直径，并实现与螺栓连接的所有紧固件公称直径与之相同；然后运用基座板厚选取规则结合系统接收的设备重量和运行状态选取基座面板厚度；而螺栓长度按照示意图组成，运用螺栓长度计算规则对接收的机脚厚度以及上述选取的螺栓直径和面板厚度自动推算，然后从标准数据库中读取示意图对应所有紧固件的尺寸、重量数据信息；

所述设计校核模块用于根据半螺纹螺栓长度和螺栓强度的匹配来完成校核；

所述快速设计工具子系统包括机脚示意图绘制模块、明细表生成模块和技术要求编写模块，根据数据推送与运行子系统输出结果，对知识工程库中数据信息进行读取和计算，自动生成机脚示意图、明细表和技术要求。

按上述方案，所述基本图元库中的基本图元采用AutoCAD形式存储。

按上述方案，所述规则运行模块中，螺栓直径选取规则用于根据设备机脚孔径，计算出螺栓直径理论值，从标准数据库选取最接近且小于直径理论值的螺栓规格，以保证安装间隙小且强度足够大；基座板厚选取规则用于通过从基座参数库中选值，根据设备重量所属数值区间选取面板厚度，若设备为运动循环机械设备，则面板厚度上调一档；螺栓长度计算规则用于根据计算的螺栓理论长度，理论长度为机脚厚度、基座面板厚度、螺母公称厚度、3倍螺栓螺距以及螺栓和螺母夹持所有紧固件厚度之和，在标准数据库中选取长度等于或略大于理论长度的规格，其中，对于斜形机脚按孔中心线计算机脚厚度值，同时，选用半螺纹螺栓时，应确保螺杆无螺纹部分长度小于机脚与基座面板厚度之和。

按上述方案，所述知识库根据标准更新同步维护更新。

一种船用紧固件快速设计方法，包括如下步骤：

步骤1)根据具体船舶产品配置或维护更新知识库；所述知识库包括标准数据库、基座参数库、安装示意库和基本图元库，其中，标准数据库包括标准号、各种紧固件规格和尺寸；基座参数库包括设备重量和基座面板厚度；基本图元库包括机脚、基座面板、垫圈、螺母、螺栓在内的基本图元；

步骤2)接收设备数据输入和信息选择，具体包括设备重量、机脚厚度、机脚孔径、运行状态和是否带电；

步骤3)系统根据预设规则进行数据推送和计算，获得所需紧固件的规格尺寸和重量信息；所述规则包括：螺栓直径选取规则、螺栓长度计算规则、基座板厚选取规则；

具体如下：运用螺栓直径选取规则，系统根据接收的机脚孔径数据选取螺栓直径，并实现与螺栓连接的所有紧固件公称直径与之相同；然后运用基座板厚选取规则结合系统接收的设备重量和运行状态选取基座面板厚度；而螺栓长度按照示意图组成，运用螺栓长度计算规则对接收的机脚厚度以及上述选取的螺栓直径和面板厚度自动推算，然后从标准数据库中读取示意图对应所有紧固件的尺寸、重量数据信息；

步骤4)对选取的紧固件进行设计校核，若满足校核要求，执行步骤5)，否则转向步骤3)，通过选择其他安装形式或紧固件类别以确保设计校核；

步骤5)根据视图比例和步骤3)读取的紧固件几何尺寸，按机脚形式自底向上的顺序调用基本图元；

步骤6)根据示意图设绘起点位置和基本图元在示意图中的相对位置关系计算图元插入坐标；所述点选坐标位置为系统接收的设计者在AutoCAD图面选择的插入点；

步骤7)插入基本图元并按比例生成图形；

步骤8)根据示意图组成，判断是否创建标注信息，若创建，则转入执行步骤9)开始创建，否则转向步骤5)；

步骤9)结合基本图元中预定义的指引线起点坐标和设绘起点位置，确定机脚示意图指引线起点位置；

步骤10)结合指引线起点位置，计算出标注内容插入点位置；

步骤11)根据标注内容计算指引线横线两端坐标，连线生成指引线；

步骤12)按预定义格式赋予标注内容；

步骤13)判断图元调用是否结束，若调用结束，执行步骤14)，否则转向步骤5)；

步骤14)输入放大倍数、紧固件材料和数量等明细信息；

步骤15)调用明细表模板，生成空白明细表框；

步骤16)计算插入坐标，按预定义格式调用输入信息和标准信息生成明细内容，并计算总重量；

步骤17)根据图纸比例输入放大倍数，自动生成技术要求；完成设绘工作；

步骤18)自动收集形成的紧固件设计数据，存放于PDM服务器端，供用户在后续设计中调用；

步骤19)结束。

本发明产生的有益效果是：本发明通过自动开展规则推算、标准数据提取和图元组合实现图纸绘制，提高了设计人员的工作效率和质量；在安装图设计中实现了设备排序、序号标注的自动生成功能，确保绘图质量，并能快速开展明细栏创建、内容生成、总重量统计和技术要求编辑，提高了设计人员的工作效率和质量。通过设计数据集成于PDM中，确保了单一数据源和物料统计准确率。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例的工作流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，紧固件设计是以拓扑约束、尺寸约束和标准规范约束驱动为基础的，首先将通用机脚示意图有效拆分成基本图元，与标准数据等进行存储，然后对基本图元赋予几何参数来实现示意图的快速绘制和明细信息获取与计算。在构建基于知识工程的船用紧固件快速设计系统时，运用VBA语言创建校验模块，基于字符类型和规格关联数据变化规律对输入标准数据进行核对。标准数据采用Access格式进行存储，构建标准数据库；同时，机脚、基座面板、垫圈、螺母、螺栓等图元采用AutoCAD形式存储，构建基本图元库；而基座参数库和安装示意图库采用VBA程序语言来实现。于是，标准数据库、基本图元库、基座参数库和安装示意图库集成于知识工程库模块，而知识工程库模块与校验模块组成知识工程库管理子系统。数据推送与运行子系统通过VBA开发实现，由设计数据接收模块、规则运行模块和设计校核模块组成。其中，设计数据接收模块实现设备机脚孔径、机脚厚度等数据输入和选取操作；规则运行模块由螺栓直径选取、螺栓长度计算、基座板厚选取等设计规则构成；设计校核模块结合半螺纹螺栓长度和螺栓强度计算实现校核功能。快速设计工具子系统由机脚示意图绘制模块、明细表生成模块和技术要求编写模块组成，根据数据推送与运行子系统输出结果，对知识工程库中数据信息进行读取和计算，自动生成机脚示意图、明细表和技术要求，均采用VBA程序实现。最后，采用AJAX技术实现AutoCAD与PDM服务器接口相联。

在基于知识工程的船用紧固件快速设计系统运行时，具体设计过程如下：

1)质量主管定期根据新标准发布或更新对知识工程库管理子系统数据进行更新和维护，具体数据包含但不局限于垫圈、螺母、螺栓标准数据和基座板厚选用规格等，在更新和维护数据时采用校验模块进行核对；

2)质量主管对设计系统更新后，定期向设计人员发布安装包；

3)设计者部署完安装包后，在设计数据接收模块中开展安装设备数据输入和信息选择；

4)规则运行模块按螺栓直径选取、螺栓长度计算等规则自动推送和计算，即运用知识工程技术，系统根据设计者输入的机脚孔径选取紧固件直径，而螺栓长度则通过输入的属性信息按示意图组成自动推算选择，然后从标准数据库中读取相应零件的尺寸、重量等数据信息；

5)设计校核模块对选取紧固件进行半螺纹螺栓长度和螺栓强度校核，若校核不合格则进入规则运行模块重新选取，直至校核通过为止；

6)设计者在AutoCAD图面鼠标点选示意图插入点(设绘起点位置)；

7)系统根据机脚形式类型，按自底向上的顺序依次从基本图元库中调用对应图元，并根据坐标换算插入基本图元并按比例生成图形。由于涉及一个零件由多个基本图元组成的情况，若某图元存在指引线引出标注，需进一步创建指引线和相应标注内容；若无标注，则继续调用下一个图元；系统创建标注信息时，结合图元中预先定义的指引线起点坐标和鼠标点选位置，确定机脚示意图中指引线起点位置；同样方法计算出标注内容插入点位置。根据标注内容位置、长度、缩放比例计算指引线横线两端点坐标；连接三个坐标点生成标注指引线；最后按对应字色、字体和宽度比例赋予标注内容，生成完整的机脚示意图；

8)设计者输入图纸比例和紧固件数量、材料等信息；

9)系统从基本图元库中调用明细表表头和空白行模板，根据明细行数和放大倍数生成明细表表框；

10)针对每个单元格内容定义插入坐标，自动计算并确定内容插入坐标点，设置文字或数字字体、宽度比例，通过输入明细信息读取名称和数量，从标准数据库中提取重量，并进行计算；统计设备安装图所有明细总重量；

11)根据图纸比例自动生成技术要求；

12)船用紧固件数据以xml格式封装，采用AJAX技术发送至PDM服务器接口。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于船用紧固件快速设计系统的船用紧固件快速设计方法，其特征在于，所述船用紧固件快速设计系统包括：

知识工程库管理子系统、数据推送与运行子系统及快速设计工具子系统；

所述知识工程库管理子系统包括知识工程库模块和校验模块；

所述知识工程库模块用于构建和维护更新包括标准数据库、基座参数库、安装示意图库和基本图元库在内的知识库；所述标准数据库用于存储标准号、各种紧固件规格和尺寸；所述基座参数库用于存储设备重量和基座面板厚度数据；所述基本图元库用于存储包括机脚、基座面板、垫圈、螺母、螺栓在内的基本图元；所述安装示意图库用于存储包括普通刚性安装、刚性接地安装、普通弹性安装、弹性接地安装、带固定螺母刚性安装、多螺栓刚性安装在内的安装示意图；

所述校验模块用于对录入知识工程库的数据采用基于字符类型和规格关联数据变化规律的方式进行校对；

所述数据推送与运行子系统包括用于接收设备机脚孔径和机脚厚度数据的设计数据接收模块、规则运行模块、用于紧固件规格评价的设计校核模块以及用于存储输入数据和计算结果数据的动态数据缓存；

所述规则运行模块用于根据包括螺栓直径选取规则、螺栓长度计算规则、基座板厚选取规则来进行数据推送的计算，获得所需紧固件的规格尺寸和重量信息；

具体如下：运用螺栓直径选取规则，系统根据接收的机脚孔径数据选取螺栓直径，并实现与螺栓连接的所有紧固件公称直径与之相同；然后运用基座板厚选取规则结合系统接收的设备重量和运行状态选取基座面板厚度；而螺栓长度按照示意图组成，运用螺栓长度计算规则对接收的机脚厚度以及上述选取的螺栓直径和面板厚度自动推算，然后从标准数据库中读取示意图对应所有紧固件的尺寸、重量数据信息；

所述设计校核模块用于根据半螺纹螺栓长度和螺栓强度的匹配来完成校核；

所述快速设计工具子系统包括机脚示意图绘制模块、明细表生成模块和技术要求编写模块，根据数据推送与运行子系统输出结果，对知识工程库中数据信息进行读取和计算，自动生成机脚示意图、明细表和技术要求；

该方法包括以下步骤：

步骤1）根据具体船舶产品配置或维护更新知识库；所述知识库包括标准数据库、基座参数库、安装示意库和基本图元库；

步骤2）接收设备数据输入和信息选择，具体包括设备重量、机脚厚度、机脚孔径、运行状态和是否带电；

步骤3）系统根据预设规则进行数据推送和计算，获得所需紧固件的规格尺寸和重量信息；

步骤4）对选取的紧固件进行设计校核，若满足校核要求，执行步骤5），否则转向步骤3），通过选择其他安装形式或紧固件类别以确保设计校核；

步骤5）根据视图比例和步骤3）读取的紧固件几何尺寸，按机脚形式自底向上的顺序调用基本图元；

步骤6）根据示意图设绘起点位置和基本图元在示意图中的相对位置关系计算图元插入坐标；所述起点坐标位置为系统接收的设计者在AutoCAD图面选择的插入点；

步骤7）插入基本图元并按比例生成图形；

步骤8）根据示意图组成，判断是否创建标注信息，若创建，则转入执行步骤9）开始创建，否则转向步骤5）；

步骤9）结合基本图元中预定义的指引线起点坐标和设绘起点位置，确定机脚示意图指引线起点位置；

步骤10）结合指引线起点位置，计算出标注内容插入点位置；

步骤11）根据标注内容计算指引线横线两端坐标，连线生成指引线；

步骤12）按预定义格式赋予标注内容；

步骤13）判断图元调用是否结束，若调用结束，执行步骤14），否则转向步骤5）；

步骤14）输入放大倍数、紧固件材料和数量在内的明细信息；

步骤15）调用明细表模板，生成空白明细表框；

步骤16）计算插入坐标，按预定义格式调用输入信息和标准信息生成明细内容，并计算总重量；

步骤17）根据图纸比例输入放大倍数，自动生成技术要求；完成设绘工作；

步骤18）自动收集形成的紧固件设计数据，存放于PDM服务器端，供用户在后续设计中调用；

步骤19）结束。

2.根据权利要求1所述的船用紧固件快速设计方法，其特征在于，所述基本图元库中的基本图元采用AutoCAD形式存储。

3.根据权利要求1所述的船用紧固件快速设计方法，其特征在于，所述规则运行模块中，螺栓直径选取规则用于根据设备机脚孔径，计算出螺栓直径理论值，从标准数据库选取最接近且小于直径理论值的螺栓规格，以保证安装间隙小且强度足够大；基座板厚选取规则用于通过从基座参数库中选值，根据设备重量所属数值区间选取面板厚度，若设备为运动循环机械设备，则面板厚度上调一档；螺栓长度计算规则用于根据计算的螺栓理论长度，理论长度为机脚厚度、基座面板厚度、螺母公称厚度、3倍螺栓螺距以及螺栓和螺母夹持所有紧固件厚度之和，在标准数据库中选取长度等于或略大于理论长度的规格，其中，对于斜形机脚按孔中心线计算机脚厚度值，同时，选用半螺纹螺栓时，应确保螺杆无螺纹部分长度小于机脚与基座面板厚度之和。

4.根据权利要求1所述的船用紧固件快速设计方法，其特征在于，所述知识库根据标准更新同步维护更新。

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