PE600×900顎式破碎機NX系統(tǒng)快速設(shè)計

時間：2015-01-30作者：上海巍立路橋設(shè)備有限公司瀏覽：17

  隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展, 各種金屬、非金屬、化工礦物等物料的社會需求量和生產(chǎn)規(guī)模的日益擴大, 需要破碎的物料量迅速增加, 因此, 破碎機的需求也越來越大。自20世紀(jì)50年代起, 我國開始生產(chǎn)顎式破碎機, 在破碎機的設(shè)計方面經(jīng)歷了類比、仿制、圖解法設(shè)計等階段, 目前正處于向計算機輔助設(shè)計階段過渡。由于破碎機設(shè)計的不確定因素很多(如物料的硬度及給料方式等), 所以通常以按經(jīng)驗公式設(shè)計為主, 很難作出精確的理論計算。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展, 如何將前人積累下來的經(jīng)驗轉(zhuǎn)變?yōu)榭芍赜玫脑O(shè)計知識, 借助于**的三維計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)軟件, 將傳統(tǒng)設(shè)計計算、方案優(yōu)化與三維參數(shù)優(yōu)化設(shè)計、動態(tài)分析等集成在1個應(yīng)用軟件里, 已成為提高顎式破碎機設(shè)計水平的重要環(huán)節(jié)。國內(nèi)現(xiàn)有的破碎機計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)的研究大部分是在AutoCAD 的二維環(huán)境下研制的, 也有少數(shù)學(xué)者以低端的三維CAD 軟件如So lidWorks為基礎(chǔ)平臺進行了相應(yīng)的研究, 這些系統(tǒng)雖然在一定程度上縮短了產(chǎn)品設(shè)計的周期, 節(jié)約了人力物力, 改善了產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量, 但是其自動化程度、知識融合等方面還有欠缺, 對使用這些系統(tǒng)的設(shè)計人員素質(zhì)也有很高的要求。再從知識工程研究角度來看, 任何產(chǎn)品的設(shè)計都是知識驅(qū)動的創(chuàng)造性過程, 國內(nèi)外已有大量成功應(yīng)用KBE 技術(shù)與方法于產(chǎn)品設(shè)計的先例, 但是將知識工程的原理、方法與技術(shù)運用到顎式破碎機設(shè)計中的研究報道幾乎未見。
 

       針對上述情況, 以NX系統(tǒng)軟件為平臺, 運用知識工程的基本原理, 將知識工程的實用技術(shù)、NX 產(chǎn)品系統(tǒng)工程設(shè)計方法及NX 二次開發(fā)技術(shù)**地結(jié)合起來, 研究開發(fā)了基于NX 的PE 型顎式破碎機快速設(shè)計系統(tǒng)。
 
       PE型顎式破碎機快速設(shè)計系統(tǒng)流程
       PE 型顎式破碎機是集國內(nèi)外同類產(chǎn)品的成功經(jīng)驗, 為礦山、采石場和筑路等工業(yè)部門專門設(shè)計的巖石破碎機, 該產(chǎn)品規(guī)格齊全, 給料粒度從210 mm到1 200 mm, 破碎物料的抗壓強度可達300MPa, 是初級破碎的可以選擇設(shè)備。
 
       針對PE 型顎式破碎機的設(shè)計特點, 項目組確定了圖1所示的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作流程圖。系統(tǒng)以知識庫、數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ), 運用所獲取知識進行顎式破碎機的快速設(shè)計。在必要的時候, 也可以在系統(tǒng)中對知識庫進行有關(guān)知識的操作。這種知識在總體上融合于產(chǎn)品模板中, 它包括成熟的PE 型顎式破碎機產(chǎn)品、PE型顎式破碎機設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、有關(guān)工程數(shù)據(jù)、*經(jīng)驗、科研結(jié)論等各種形式的知識。在進行產(chǎn)品設(shè)計時, 系統(tǒng)中嵌入了設(shè)計推理和設(shè)計過程引導(dǎo)機制, 故只需設(shè)計者根據(jù)設(shè)計過程的引導(dǎo)通過人機界面按定單輸入用戶對產(chǎn)品的要求, 例如進料口寬度、長度、嚙合角等主要工程參數(shù), 進行簡單的操作, 推理機就會運用這些事實與知識庫中的每個規(guī)則的前提部分依次進行匹配, 將該規(guī)則的結(jié)論部分作為新的事實加入到產(chǎn)品設(shè)計過程中。整個設(shè)計基于系統(tǒng)工程方法, 從產(chǎn)品配置推理、總體設(shè)計、部件設(shè)計到零件設(shè)計逐層深入, 并驅(qū)動數(shù)據(jù)庫進行相應(yīng)較新, 直到完成產(chǎn)品所有零部件設(shè)計, 最后以產(chǎn)品的裝配形式提供給設(shè)計者進行設(shè)計質(zhì)量審核, 如果審核成功,則可以自動生成工程圖、BOM 表及其他; 如果設(shè)計人員需要針對本次設(shè)計進行零部件的局部修改, 則可以人工修改對應(yīng)部件的相關(guān)參數(shù)重新較新模型;如果設(shè)計者希望這種修改能被以后的設(shè)計所使用,則可以通過知識管理器對知識庫中的知識進行添加或修改, 知識管理器自動將這種修改保存到知識庫中, 同時驅(qū)動數(shù)據(jù)庫較新模型, 并保證下次自動智能設(shè)計時自動選用這種修改。
        PE型顎式破碎機快速設(shè)計系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)
        知識庫的建立
        實現(xiàn)PE 型顎式破碎機快速設(shè)計系統(tǒng)的關(guān)鍵之一是建立完善的知識庫系統(tǒng), 包括知識挖掘獲取、分類和存儲。在PE 型顎式破碎機設(shè)計過程中, 有兩種不同類型的知識, 一種是明確規(guī)范的知識, 一般來自理論、書本或文獻, 是該領(lǐng)域*同的一些專業(yè)知識, 該類知識的獲取比較容易; 另一種是啟發(fā)式知識, 即*解決問題的經(jīng)驗, 常帶有某種主觀性、隨意性和模糊性, 它們是關(guān)于如何利用**種知識進行破碎機設(shè)計的知識, 將這部分知識概念化, 形式化, 是獲取破碎機設(shè)計知識的難點所在。系統(tǒng)研究中, 針對PE 型顎式破碎機的設(shè)計特點, 將設(shè)計知識進一步細(xì)分為公理知識、設(shè)計原理性知識、設(shè)計流程知識、推理判斷性知識及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)知識。
 
         (1)公理知識。公理知識包括來自設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、手冊、規(guī)范及國內(nèi)外成熟產(chǎn)品的范例等相關(guān)知識。如客戶對破碎機的性能要求、破碎機的主要型號參數(shù)、產(chǎn)品設(shè)計的國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)等。
 
        (2)設(shè)計原理性知識。顎式破碎機設(shè)計具有規(guī)范化、模塊化等特點, 破碎機及各部件的很多設(shè)計問題已歸納出具體的數(shù)學(xué)模型, 如破碎機電機功率的確定、動顎偏心主軸轉(zhuǎn)速的計算、飛輪與齒板等零件的尺寸確定與強度校核、軸承及帶輪的計算與選擇等。
 
        (3)設(shè)計流程知識。主要指顎式破碎機的設(shè)計步驟、結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計、破碎腔及機構(gòu)的設(shè)計、動顎部件與機架結(jié)構(gòu)的分析及評價標(biāo)準(zhǔn)等。
 
        (4)推理判斷性知識。推理判斷性知識是解決破碎機設(shè)計過程中特定問題的經(jīng)驗知識, 是*長期從事破碎機設(shè)計工作的知識和經(jīng)驗的總結(jié)。如根據(jù)進料口尺寸確定鉗角、動顎擺動行程與偏心軸的偏心距、破碎腔高度、破碎腔形狀等。
 
        (5)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)知識。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)知識主要反映產(chǎn)品模塊劃分, 產(chǎn)品中零件的幾何結(jié)構(gòu)、尺寸, 以及零件之間的空間約束關(guān)系、裝配關(guān)系等, 設(shè)計中主要涉及到動顎、機架、齒板、肘板的結(jié)構(gòu)設(shè)計。建立知識庫的過程, 就是將獲取的知識進行表達與管理。有效的知識表示方式是實現(xiàn)知識融合及知識重用的關(guān)鍵。在顎式破碎機快速設(shè)計系統(tǒng)的知識表示中, 采用了機械產(chǎn)品設(shè)計中常用的產(chǎn)生式規(guī)則、框架及面向?qū)ο?種知識表示方法。如在偏心主軸強度設(shè)計中, 其規(guī)則表示為: If偏心主軸輪的轉(zhuǎn)速較大, THEN 采用扭轉(zhuǎn)強度校核, E lse 采用彎曲強度校核?？蚣鼙硎?。對PE 型顎式破碎機的主要結(jié)構(gòu)參數(shù), 其框架表示: 框架名為PE600×900 同類槽為PE1200× 1500, 進料口尺寸為600mm×900mm, 較大進料粒度為500mm, 排料口調(diào)整范圍為65~ 160mm。面向?qū)ο蟮闹R表示。如顎式破碎機齒板設(shè)計中齒板對象類的定義, 齒板數(shù)據(jù)集合是指齒板的設(shè)計參數(shù)、精度、齒形、材料等,齒板操作方法是指齒板的結(jié)構(gòu)設(shè)計、強度計算及二維工程圖的繪制。
 
         NX系統(tǒng)工程產(chǎn)品設(shè)計方法
         實現(xiàn)PE 型顎式破碎機快速設(shè)計系統(tǒng)的關(guān)鍵之二是建立適合于快速設(shè)計的產(chǎn)品級參數(shù)驅(qū)動的PE型顎式破碎機三維數(shù)字化模板。對于像破碎機、汽車、飛機等大型復(fù)雜產(chǎn)品, 往往包含成千上萬個零件, 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件間關(guān)聯(lián)性很強。為了便于產(chǎn)品設(shè)計的管理, 使得產(chǎn)品設(shè)計較加方便快捷, 易于實現(xiàn)模型總體裝配的快速較新, 完成產(chǎn)品的系列化及變型產(chǎn)品的快速設(shè)計, 需要采用NX 系統(tǒng)工程產(chǎn)品設(shè)計方法NX WAVE技術(shù)。該技術(shù)起源于車身設(shè)計, 成功地解決了復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計中產(chǎn)品級的參數(shù)驅(qū)動問題, 可以在產(chǎn)品級設(shè)計中控制零部件, 為產(chǎn)品設(shè)計團隊的并行協(xié)同工作提供了一個良好的環(huán)境。把概念設(shè)計與詳細(xì)設(shè)計的變化自始至終地貫穿到整個產(chǎn)品設(shè)計過程中, 使得產(chǎn)品設(shè)計的定義、控制和評估成為可能。系統(tǒng)工程方法與自**向下設(shè)計方法類似, 但采用模塊化設(shè)計技術(shù), 將一個大型復(fù)雜產(chǎn)品分解為總體控制結(jié)構(gòu)和若干具有關(guān)聯(lián)性的子系統(tǒng), 避免了過于龐大的裝配結(jié)構(gòu)。如圖2所示為采用NX 系統(tǒng)工程方法進行PE型顎式破碎機產(chǎn)品數(shù)字化模板設(shè)計的規(guī)劃圖。根據(jù)破碎機的結(jié)構(gòu)、功能以及各部分的連接關(guān)系, 將PE型顎式破碎機產(chǎn)品劃分為定顎部、動顎部、機架部、調(diào)整裝置、保護裝置及其他附件6大模塊。通過總體設(shè)計可以對破碎機總體布置設(shè)計建立一個總體控制結(jié)構(gòu), 包括各個模塊所在的位置平面, 破碎機的長、寬、高等尺寸信息; 對各個系統(tǒng)可再建立各自的子系統(tǒng), 如動顎部子系統(tǒng)的動顎、偏心軸系等, 可以對子系統(tǒng)建立子控制結(jié)構(gòu), 如動顎子控制結(jié)構(gòu)可包括偏心軸系所在位置中心線, 動顎草圖、動顎安裝位置平面等; 對不需要進行再次細(xì)分的子系統(tǒng)的各個零件, 可以通過產(chǎn)品相關(guān)設(shè)計信息關(guān)聯(lián)發(fā)布的方法進行各個零件結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計。

         工程應(yīng)用實例
        圖3所示為該PE 型顎式破碎機快速設(shè)計系統(tǒng)的引導(dǎo)式調(diào)用菜單。圖4為開發(fā)的PE 型顎式破碎機快速設(shè)計系統(tǒng)正在進行PE600×900顎式破碎機數(shù)字化模型的較新。
        工程實踐表明, 該系統(tǒng)可以實現(xiàn)PE 型顎式破碎機的系列化產(chǎn)品快速設(shè)計。在輸入不同型號產(chǎn)品的各自工程參數(shù)之后, 系統(tǒng)可以在10~ 15m in內(nèi)自動完成產(chǎn)品三維模型的較新設(shè)計, 并自動較新出基本符合標(biāo)準(zhǔn)、只需少許修改即可輸出用于指導(dǎo)生產(chǎn)的二維工程圖。在使用該系統(tǒng)后, 新產(chǎn)品的設(shè)計周期縮短80% ~ 90% , 從原來半個月左右減少到1.5~ 2個工作日, 設(shè)計成本降低40% ~ 50% 。所以很明顯, 該系統(tǒng)成功地實現(xiàn)了三維環(huán)境下的設(shè)計并大大提高了設(shè)計效率。
 
        充分利用NX系統(tǒng)工程設(shè)計方法的優(yōu)點建立了PE 型顎式破碎機的三維參數(shù)化模板, 基于VC+ + 、NX Open API、U ISty ler及KBE 等技術(shù)開發(fā)了基于NX 的PE 型顎式破碎機快速設(shè)計系統(tǒng)。使得設(shè)計過程簡潔明了, 減少了設(shè)計時間和新產(chǎn)品開發(fā)周期, 同結(jié)構(gòu)類型產(chǎn)品只需變更參數(shù)就可以簡單實現(xiàn)參數(shù)化快速設(shè)計, 新類型產(chǎn)品也只需要對三維參數(shù)化模型做相應(yīng)修改即可實現(xiàn), 在企業(yè)需求的時間內(nèi)快速開發(fā)出合格的產(chǎn)品。

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