機械產(chǎn)品零部件參數(shù)匹配系統(tǒng)的開發(fā)與研究

鄧光偉，劉廣超，郝旭乾

（上海理工大學(xué)機械工程學(xué)院，上海200093）

0 引 言

隨著企業(yè)信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，機械制造業(yè)的信息化水平也得到了很大的提升和發(fā)展［1－3］。機械產(chǎn)品設(shè)計在機械制造業(yè)中占有很重要的地位［4］，而機械零部件參數(shù)的篩選和匹配是機械產(chǎn)品設(shè)計的一個重要部分［5］。由于機械產(chǎn)品的零部件數(shù)量多，且零部件參數(shù)之間存在著一定的關(guān)系［6］，因此在確定某個零部件參數(shù)的時候，一定要考慮其他零部件的參數(shù)。由于產(chǎn)品零部件之間的關(guān)系非常復(fù)雜，而且每個零部件有多個參數(shù)，因此在進行機械產(chǎn)品設(shè)計的時候，各個零部件之間的參數(shù)選擇和匹配就成了一項極其復(fù)雜而重要的工作。

為了解決機械產(chǎn)品各個零部件之間的參數(shù)篩選和匹配的難題，本文首先研究了機械產(chǎn)品零部件參數(shù)之間的關(guān)系，提出了一種可以實現(xiàn)自優(yōu)化的參數(shù)匹配方法，并根據(jù)該方法設(shè)計開發(fā)了一個自優(yōu)化零部件參數(shù)匹配系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以很好地解決機械產(chǎn)品設(shè)計時零部件參數(shù)匹配困難的問題，極大地提高了產(chǎn)品設(shè)計速度。

1 機械零部件參數(shù)匹配方法的研究

1．1 零部件參數(shù)之間的關(guān)系研究

在機械產(chǎn)品中，零部件主要分為兩大類：孤立零部件和關(guān)系零部件，其中孤立零部件的參數(shù)確定不會影響其他零部件參數(shù)的選擇，關(guān)系零部件在確定指某些零部件參數(shù)的時候，會影響到其他零部件參數(shù)的選擇或者需要參考其他相關(guān)零部件的參數(shù)。

關(guān)系零部件參數(shù)之間的關(guān)系主要為三種：線型關(guān)系、樹型關(guān)系和網(wǎng)型關(guān)系（如圖1所示）。由圖可知，樹型關(guān)系由多個線型關(guān)系組成，網(wǎng)型關(guān)系由多個樹型關(guān)系和線型關(guān)系組成。在選擇零部件參數(shù)的時候，需要根據(jù)零部件之間的關(guān)系模型來確定零部件的參數(shù)。

圖1 關(guān)系零部件的參數(shù)關(guān)系圖

1．2 功能模塊設(shè)計

實現(xiàn)零部件參數(shù)的自優(yōu)化篩選匹配，該模型需要三個模塊組成，分別為數(shù)據(jù)庫存儲、參數(shù)的篩選和可選項的顯示，三部分之間的關(guān)系如圖2所示。

圖2 功能模塊關(guān)系

如圖2所示，數(shù)據(jù)庫負責(zé)存儲機械產(chǎn)品各個零部件的參數(shù)以及零部件之間的參數(shù)關(guān)系，參數(shù)篩選模塊可以根據(jù)選項參數(shù)的變化以及數(shù)據(jù)庫中存儲的零部件之間參數(shù)關(guān)系進行篩選，其他未確定的零部件的可選參數(shù)，可選項顯示模塊負責(zé)將未確定參數(shù)的零部件的可選參數(shù)顯示出來。

當某個零部件的參數(shù)被選定或者選定參數(shù)發(fā)生變化時，將自動觸發(fā)參數(shù)篩選模塊，參數(shù)篩選模塊將根據(jù)已經(jīng)選定的零部件的參數(shù)對數(shù)據(jù)庫進行檢索，從而獲取所有相關(guān)的參數(shù)組合，這些組合都滿足已經(jīng)確定的模塊的參數(shù)要求。參數(shù)篩選模塊再根據(jù)篩選的結(jié)果，修改未被選定的零部件參數(shù)，從而標注出所有可選擇的參數(shù)供操作者對未選定的零部件進行參數(shù)選擇。

1．3 零部件參數(shù)篩選的自優(yōu)化

如圖2所示，當所有零部件的參數(shù)都已經(jīng)選定之后，提交選定結(jié)果的時候，該結(jié)果將被保存到數(shù)據(jù)庫中，作為下一次參數(shù)選擇時的依據(jù)。由于不斷地提交產(chǎn)品的參數(shù)組合，存儲參數(shù)組合規(guī)則的數(shù)據(jù)庫將會不斷地進行優(yōu)化。

因此，隨著產(chǎn)品各個零部件參數(shù)組合規(guī)則的不斷完善，參數(shù)自動篩選匹配就會變得越來越實用，從而實現(xiàn)了零部件參數(shù)匹配的自優(yōu)化，提高參數(shù)匹配的準確率，增加工作人員的工作效率。

2 自優(yōu)化零部件參數(shù)匹配系統(tǒng)的設(shè)計

2．1 系統(tǒng)開發(fā)使用的技術(shù)及平臺

由于C／S結(jié)構(gòu)模式具有良好的系統(tǒng)開放性和可擴展性，一般應(yīng)用于局域網(wǎng)［7－8］，因此自優(yōu)化零部件參數(shù)匹配系統(tǒng)采用C／S結(jié)構(gòu)模式。本系統(tǒng)在開發(fā)時，需要用到數(shù)據(jù)庫技術(shù)、VB．net開發(fā)語言和．Net開發(fā)平臺，使用的工具為 Visual Studio 2008以及SQL Server 2008。

2．2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

在該系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫起到了關(guān)鍵作用，數(shù)據(jù)庫主要負責(zé)存儲兩部分數(shù)據(jù)：每個零部件的參數(shù)（在本系統(tǒng)中存放在表part＿data里面），各個零部件之間的參數(shù)匹配關(guān)系（在本系統(tǒng)中存放在表part＿relation里面）。

2．3 系統(tǒng)概述

本系統(tǒng)主要用于機械產(chǎn)品的設(shè)計部門，使用本系統(tǒng)之前需要先確定所要設(shè)計的機械產(chǎn)品的所有零部件，并且輸入各個零部件的產(chǎn)品參數(shù)。

在設(shè)計產(chǎn)品時，先選取每個零部件的參數(shù)，然后提交選擇結(jié)果，該結(jié)果將被當做參數(shù)匹配關(guān)系存入數(shù)據(jù)庫中。

當再次選取零部件參數(shù)時，已選定的零部件參數(shù)顯示為紅色，同時系統(tǒng)將會根據(jù)已經(jīng)選定的零部件參數(shù)，自動檢索數(shù)據(jù)庫中存儲零部件之間的參數(shù)匹配關(guān)系的表（part＿relation），得到未被選定的零部件的可選參數(shù)，同時將這些參數(shù)顯示為藍色，以提醒操作者，顯示為藍色的參數(shù)為之前曾經(jīng)被選取過的參數(shù)配置組合。這樣操作者就可以根據(jù)顯示為藍色的參數(shù)，選取剩下的零部件參數(shù)，從而提高選擇的正確性和操作者的工作效率。

當操作者使用多次之后，由于操作者提交了多次零部件選取的結(jié)果，就會豐富零部件的參數(shù)匹配關(guān)系，使之更加完善，這樣就實現(xiàn)了本系統(tǒng)的自優(yōu)化的功能。

2．4 參數(shù)實現(xiàn)自動匹配功能的程序設(shè)計

自優(yōu)化產(chǎn)品零部件參數(shù)匹配系統(tǒng)實現(xiàn)參數(shù)自動匹配功能的程序流程如圖3所示。打開系統(tǒng)時，系統(tǒng)將初始化各個零部件的參數(shù)。當用戶選取零部件參數(shù)之后，系統(tǒng)將自動獲取已經(jīng)選定的零部件參數(shù)，并將參數(shù)交給數(shù)據(jù)庫檢索模塊，數(shù)據(jù)庫檢索模塊獲得已選零部件參數(shù)之后，將自動檢索數(shù)據(jù)庫的part＿relation表，得到未選定零部件的可選擇參數(shù)，并將這些參數(shù)傳遞給顯示部分，更新未選定零部件的參數(shù)，將未選定零部件的可選參數(shù)顯示為藍色，以供操作者選擇。

圖3 參數(shù)自動匹配的程序流程圖

3 結(jié)束語

本文針對機械產(chǎn)品零部件參數(shù)關(guān)系復(fù)雜且難以選定的難題，研究了機械產(chǎn)品零部件之間的關(guān)系，根據(jù)機械產(chǎn)品零部件之間的關(guān)系，提出一種可以實現(xiàn)自優(yōu)化的機械產(chǎn)品零部件參數(shù)匹配系統(tǒng)。該系統(tǒng)實現(xiàn)將機械產(chǎn)品零部件之間的關(guān)系存儲到數(shù)據(jù)庫，并在參數(shù)匹配過程中，通過對數(shù)據(jù)庫的參數(shù)關(guān)系的檢索，篩選出未選定參數(shù)的零部件的可選參數(shù)，以幫助操作者進行參數(shù)選擇，并不斷優(yōu)化。該系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于上海市某機械廠，應(yīng)用結(jié)果表明，該系統(tǒng)能很好地解決機械設(shè)計中的參數(shù)匹配難題，提高了設(shè)計人員的工作效率。

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