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桥式起重机产龙门吊厂家品族设计规划

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桥式起重机产龙门吊厂家品族设计规划

发布日期:2017-12-09 作者:深夜深夜草莓视频无限看机械宣传办 点击:

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1.1  桥式起重机产品族规划过程

桥式起重机快速设计是以整个桥式起重机产品族为设计对象,以定制设计为背景,用最短的时间完成满足客户需求产品的设计。产品族规划是构建面向定制产品快速设计系统的重要内容,通过合理的规划,可以高效地对产品功能结构模块进行组合,从而减少后续客户定制过程中产品的多次变型设计,有利于提高产品设计效率。桥式起重机产品族规划过程如图1.1 所示。

1.1桥式起重机产品族规划过程

(1) 从获取客户的多样化需求开始,到产品的市场需求细分化,细分化的过程就是对客户需求规范化的过程,每一个细分化的结果就是一类客户需求。客户需求包括用户要求、设计条件等原始信息,不同类别的客户需求组成了多样化需求的产品集合。

(2) 产品集合建立以后,需要根据客户需求确定每一类产品的总功能,进行产品族的模块化规划,进而确定设计目标产品在系列产品中的位置,然后在对构成产品功能层次关系的基础上,基于子功能影响客户需求的程度,进行产品总功能的划分,建立产品的功能模型。

(3) 根据产品族功能-原理-结构三视图的映射关系,确定子功能模型的结构单元形式,从而划分了产品的结构功能模块,实现产品族功能模型向结构模型的转化。 

(4) 在划分好的结构功能模块的基础上,根据构成产品模块单元的通用程度,确定各个结构模块的通用程度和变异程度,相应的划分为通用模块和变异模块。

(5) 模块划分以后,需要对模块结构进行详细设计,详细设计是根据设计过程中模块特征的通用属性和变异属性,对特征参数进行提取、分析,进行产品族模块的系列化设计和接口设计。

(6) 根据产品配置方法,通过不同模块的选取和组合,进行产品族的设计,得到多样化需求的产品。

1.2  桥式起重机产品族设计资源规划

为了提高产品设计过程的可理解性,并且最大限度的重用设计资源,因此既要考虑设计过程,又要考虑设计结果,具体过程就是把设计知识,包括各种设计结果、决策推理过程、支撑知识等记录下来,同时将客户需求分解,转变为上层的功能、结构、材料、外观等表现特征的具体要求,并与底层的产品、部件、零件、特征等联系起来,从而把客户需求映射到产品结构上,设计人员通过上层特征信息就可以理解设计结果。从资源组织管理和建模的过程出发,将产品结构数据按照以下层次结构形式进行组织。

1.2 产品层次结构图

产品层:产品族位于产品层层面上,描述产品的总体信息、构成信息、管理信息等,它是根据客户需求和设计内在的约束为条件进行定制的,是由下层零部件模块通过一定的装配关系构成的最终产品模型,在符合设计原理的前提下,当客户需求和产品设计的约束条件没有冲突时,这样定制的产品就可以作为重用产品。

部件层:产品族同样适用于部件层,隶属于产品族的模块族,描述部件的总体信息、构成信息和管理信息等,部件层是通过结构和功能分解而划分的模块,可以通过结构、功能、需求、设计原理等进行定制,它是进行产品配置设计的重要组成模块。

零件层:零件族隶属于产品族的零件族,零件层类似于部件层,描述零件的特征信息、特征之间的关系、特征方法等,是部件层的子件,也是通过结构和功能分解得到的。零件的具体结构是由事物特性表、约束条件、特征值共同决定的,同样以结构、功能、需求、设计原理为条件进行定制。

特征层:特征层位于设计资源组织结构的最底层,描述零件点、线、面等拓扑信息和子特征之间的关系,是由其结构特征和加工制造过程决定的,并以此作为定制条件。

以上四个层次是通过属性关系模型进行关联起来的,越往下,产品划分的粒度越小,标准化和规范化程度越高,根据产品族设计资源结构图,通过模块化设计中的标准化和系列化,建立模块化产品知识库、数据库和管理系统,可以构建产品族的模块化体系,这样建立的体系有利于产品模块在配置过程中,提高产品的重用层次(优先权依次为产品重用、部件重用、零件重用、特征重用),最大限度的重用各个层次的产品族实例,可以大大减小设计和制造的复杂程度。

1.3 桥式起重机产品族模块划分

大规模定制就是要用最小的产品内部多样化满足客户需求的最大多样化,直接表现为零部件的种类和数量最小,产品族设计是实现产品内部多样化最小的有效方式,是产品内部复杂性与外部多样性的最优化方案,是产品配置设计和产品变型设计的基础。产品的结构与功能是一一映射的关系,因此产品结构的构造就是对功能结构求解的过程,产品族结构模型的建立就是通过对产品进行功能分析,建立产品的功能结构模块,然后在产品通用模块和可用模块的基础上展开设计,形成新的模块,从而使不同模块进行组合配置,形成新的产品。

1.3产品族结构关系模型

桥式起重机主要由机构件部分、结构件部分和电气部分组成。机构件部分包括起升机构、运行机构等,结构件部分是起重机的躯体,是安装机构的部分,同时是受力的主体,它由桥架和小车架构成。桥架安装在车间吊车梁的轨道上,安装在端梁上的车轮可以顺着吊车梁轨道前后运行,小车运行机构可在桥架上左右运行,小车上的起升机构吊着物体上下运动,桥架、运行结构、起升机构三部分就是为了实现不同功能进行结构划分的,三者共同实现了一个立体工作的总功能。

对桥式起重机划分,是为了对已有系列产品进行模块化改造进行的。

1.4 桥式起重机分类

在重型机械产品中,桥式起重机桥架作为具有相对固定结构的产品,其标准化、系列化位于前列,因此可以划分为系列相似的设计模块,再通过产品族模块化设计进行批量设计,使其达到满足市场需求的目的。

1.5 某型号箱型桥式起重机桥架

主梁:小车运行机构的轨道固定在其上面,它是桥式起重机的直接受力部件,必须有足够的强度和刚度;

副主梁:副小车轨道固定在其上盖板的中央,副主梁是运行机构的轨道;

端梁:通过车轮将主梁支撑在轨道上面,起着支撑和移动整个桥架的功能;

接头:起连接端梁和主梁的作用;

连接梁:决定小车轨道的轨距,起到连接端梁的作用;

附属结构:主要包括司机室、修理室、栏杆等,是保证人员安全,以及操作、维修等必不可少的安全设备;

在划分桥架模块时,不仅要考虑功能独立性,还要兼顾桥架模块之间的组装和调试,同时要考虑划分的模块数量,使模块的规模和数量冲突最小。根据组成桥架零部件的功能和结构,以及参数化“自顶向下”设计方式即分级模块的思想,将桥架划分为主梁、副主梁、端梁、接头、附属结构,这样分级系统中高一级的桥架模块由低一级的模块组成。依据同样的划分方式,对其子模块进行划分,通过划分就确定了桥式起重机的模块层次结构。

1.4  桥式起重机产品族主结构

为了支持系列化产品的配置管理,通常采用产品标准化和变型设计建立一个可变型的产品结构模型,实际上,它是包含了可选件和替换件的产品族主结构模型。产品族主结构(PMS)描述了一个可配置的模块化产品族的组成情况,可以根据客户需求,派生出客户定制的产品结构。需要全面考虑产品模块的所有组成功能,才能建立一个可配置的产品族主结构,其可配置特征不仅在模块层次上,还在于模块属性上的信息,因此在产品族构建过程中,既要考虑产品模块和结构之间的关系,还要考虑模块属性信息和配置范围。

建立产品族主结构时,首先建立产品基本模块的层次结构,然后再根据需要加入可选模块和必选模块,设计人员根据事物特性表技术和ECA(Event Condition,Action)规则(产品配置过程中模块选择规则的集合),进行产品结构的重组,实现产品族主结构的配置选择。其中ECA规则主要是指构成产品模块间的各种约束关系,包括“关联”、“类属”、“备选组合”等。大规模定制中,通过模块结构、参数、材料属性等模块的可配置属性获取产品的不同性能。

桥式起重机桥架通常是由主梁、端梁、接头和附属结构组成的,这些模块组成了桥架的基本层次结构,称之为组成桥架的基本模块。连接梁和副主梁是是根据功能需要按照一定规则可以添加和减少的,并不是每个客户都需要的,称之为可选模块。踏板、平台、栏杆等是组成桥架必不可少的功能模块,称之为必选模块。桥架产品族主结构如图1.7 所示。


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