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堆垛机金属结构三维变型设计研究与实现

发表时间: 2013/2/4 作者: 秦慧斌*王宗彦*吕明*孙卫东 来源: 万方数据
文章研究了形状特征、零件、部件、产品四种层次的产品变型设计,阐连了设计过程和设计文档两类重用设计方式。分析企业已有产品设计实例,利用Vlsual Basic6.0、Access2003、SolidWorks2010开发设计工具,开发了堆垛机金属结构的产品设计平台,可以实现堆垛机金属结构的系列产品三维变型设计;经企业设计使用,提高了设计效率三倍。
 

    巷道式堆垛机(如右图1所示)是在高层贷架的窄巷道内作业的起重机,是自动化立体仓库和物流仓储系统中使用最广泛、最重要的物料搬运设备。金属结构包括立柱、上下横梁和起安全、检测作用的附属结构组成,是堆垛机的核心部件。金属结构的设计是一项知识牲、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;据行业内部统计出图和手工设计计算的时间约占整个设计时间的60%。因而其设计理念和方式直接影响着整机的力学性能和经济指标。

堆垛机三维装配模型

    图1 堆垛机三维装配模型

    不少国内外研究学者结合系列机械装备产品对产品变型设计展开了大量研究,不同程度地解决了产品快速设计中的问题。但当前的研究主要集中在对产品设计的某一方面或某项性能进行研究,相当一部分研究以理论和方法研究为主,通过简单算例验证而告终,没有形成工程化的应用软件系统,向用户提供实用的设计工具。

    下面在综合应用现有变型设计方法的基础上,提出了堆垛金属结构的三维变型设计原理。研究并应用产品设计重用技术,建立了形状特征、零件、部件、产品四级主模型和设计主文档。基于企业已有产品设计实例,开发了堆垛机金属结构的三维变型设计平台。可以重用产品设计计算书、三维模型、二维工程图、材料明细表(BOM)等产品设计文档,实现了堆垛机金属结构的快速设计。

1 面向设计重用的产品变型设计

    产品特征和结构的相似性和重用性是变型设计的重要基础,通过相似性和重用性原理,将新问题转化为对已有问题的重组和推理,为产品的快速设计提供可能性。基于设计重用的堆垛机金属结构变型设计原理如上图2所示。

堆垛机金属结构的三维变型设计原理

    图2 堆垛机金属结构的三维变型设计原理

    面向产品族,结合市场需求总结企业已有的产品设计实例,进行产品平台规划建库。当企业面对新的设计任务时,根据产品主要性能约束、工程约束设计参数从已有产品设计实例库中选择相似度最大的设计实例作为产品变型设计的主模板。把结构强度、刚度、功能参数以及运动参数等作为设计计算的目标参数,通过这些参数把设计要求传递给结构模块来创建产品主模型。

    堆垛机金属结构是由众多钣金零部件焊接而成,产品结构的变型是由于联结单元零件的更改或变异引起的。整个体系结构分为特征层、零件层,部件层、产品层四个层次;运用产品结构控制草图的自顶向下装配思想、数据关联思想,建立完善的驱动机制,将四个层次组合成一个闭环系统,设计时从设计要求中提取产品设计参数,对主模型模块进行赋值,在产品结构模型的框架内得到实例化的模块,通过模块组台,快速完成堆垛机金属结构设计。产品变型设计后产生的设计文档包括产品设计计算书、三维模型、工程图、材料明细表保存到产品设计实例库中,以作为新设计的重用资源。

 




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责任编辑:程玥