余热锅炉参数化设计系统研究

第 6期 2 0 1 5年 1 1月 讷炉制造 BOI L ER MANUF ACTURI NG No 6 NO V 2 01 5 余 热锅 炉参数化设计 系统研 究 王 迪 ( 上海市特种设备监督检验技术研 究院 ， 上海2 0 0 3 3 3 ) 摘要： 余热锅炉是一种定制化机械产品， 要根据不同客户的要求个性化设计 ， 从而造成设计周期长、 设计错 误多的问题， 因此需要研究快速化的设计方法。本文以余热锅炉为例， 在总结以往设计经验的基础上， 通过对 产品结构、 特点进行深入研究， 运用模块化、 参数化等产品设计开发技术， 结合余热锅炉传统设计流程和方法， 开发出了余热锅炉快速设计系统。 关键词： 余热锅炉； 参数化设计； 模块化设计 ； 知识工程； S o l i d Wo r k s 中图分类号 ： T K 2 2 3 2 文献标识码： A 文章编号： C N 2 31 2 4 9 ( 2 0 1 5 ) 0 6 0 0 2 3一 O 3 The Re s e a r c h Ab o u t t he Pa r a me t e r i z a t i o n De s i g n o f t h e W a s t e He a t Bo i l e r Wa n g Di ( S h a n g h a i S p e c i a l E q u i p me n t S u p e r v i s i o n a n d I n s p e c t i o n T e c h n o l o g y I n s t i t u t e ， S h a n g h a i 2 0 0 3 3 3 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e w a s t e h e a t b o i l e r b e l o n g s t o a k i n d o f c u s t o mi z a t i o n me c h a n i c a l p r o d u c t ，w h i c h s h o u l d b e d e s i g n e d b a s e d o n t h e i n d i v i d u a l i z e d r e q u i r e me n t s o f t h e d i f f e r e n t c u s t o me r s S o， t h e r e a r e ma n y p r o b l e ms e x i s t i n g i n t h e d e s i g n i n c l u d i n g l o n g e r c y c l e a n d mo r e d e s i g n e l T o r s ，a n d t h e r a p i d d e s i g n me t h o d s h o u l d b e r e s e a r c h e d I n t h i s p a p e r ，a c c o r d i n g t o t h e w a s t e h e a t b o i l e r a n d t h e d e s i gn e x p e - rie n c e s s umma r i z e d b e f o r e，t h e r a p i d d e s i gn s y s t e m o f t h e wa s t e h e a t b o i l e r wa s de v e l o pe d b y us i ng t h e mo d u l a r i z a t i o n a n d p a r a me t e r i z a t i o n p r o d u c t d e s i g n d e v e l o p me n t t e c h n o l o gy ，c o mb i n g t h e t r a d i - t i o n al d e s i g n p r o c e s s a n d me t h o d o f t h e w a s t e h e a t b o i l e r a n d d e e p l y r e s e a r c h i n g t h e s t r u c t u r e and c h a r a c t e ris t i c s o f t h e p r o d uc t s Ke y wo r d s ： w a s t e h e a t b o i l e r ； p a r a me t e r i z a t i o n d e s i g n；mo d u l a r i z a t i o n d e s i gn ； k n o w l e d g e e n g i n e e r - i n g；S o l i d o r k s 1 概 述 余热锅炉是一种定制化机械产 品， 要根据不 同客户的要求个性化设计 ， 从而造成设计周期长 、 设计错误多的问题 ， 鉴于此提出 的快速设计 的方 法， 旨在以数据库和模型库为支撑， 依托所有参数 和属性组成的知识系统以及经验丰富的设计师总 结出来的经验， 对余热锅炉整体、 零部件、 标准件 进行计算、 选型， 使用 v b n e t 对 S o l i d Wo r k s 进行 二次开发， 建立一个集产品参数计算、 设计、 管理 为一体的C A D设计系统， 从而能够完全整合利 用企业设计资源对产品进行快速设计， 实现产品 的装 配仿 真 ， 最终 生成施 工图纸 ， 使企业按 时交 货、 争先抢占市场， 很大程度上提升了企业的综合 竞争力 ， 为企业 的持续发展注入 了巨大动力 。 2 余热锅炉的参数化设计 按照功能划分余热锅炉主要由省煤气、 锅 筒 、 过热 器 、 水 保 护 段 等部 分 组 成 。如 图 1所 示 收稿 日期 ： 2 0 1 5 0 91 8 作者简介： 王迪， 男， 本科学历， 山东莱州人， 工作于上海市特种设备监督检验技术研究院。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 4 锅炉制造 总第 2 5 4期 图 1 余热锅 炉模块 划分 余热锅炉参数化设计具体流程如下： ( 1 ) 根据余热锅炉产 品的结构和功能特点 ， 对产品进行模块划分 ， 并确定零部件 的主从动参 数和模块间的装配约束关系 ； ( 2 ) 按照图纸分析零件特征 的同时结合设计 人员的设计意图， 明确零件设计方法， 简化建模过 程 ， 将建模步骤和参数尺寸的数量尽可能地减少 ， 适当添加方程式和约束关系使模型参数和结构之 间的联系更加紧密， 以方便修改和驱动； ( 3 ) 根据基础模型 ， 按照最大化原则 制作图 纸模板 ， 按要求添加零部件 自定义属性 ， 构建工程 图库； ( 4 ) 总结设计 规则 、 设计经验和相关的计算 公式， 建立设计数据库和设计规则库， 将设计中用 到的知识进行存储， 实现设计计算功能； ( 5 ) 通过编程软件搭建参 数设 置界 面， 并添 加各功能按钮 ； ( 6 ) 进行模型参数化驱动模块的开发， 通过 程序使零件和装配体按照界面或数据库驱动参数 及时自主更新 ， 并对模型按指定路径存储 ； ( 7 ) 实现工程 图的调整 ， 包 括视 图位置。视 图比例 、 尺寸位置 、 明细表调整等， 以达到公司的 设计要求。 3 余热锅炉设计知识库的建立 余热锅炉快速设计系统 的知识库主要通过 两种不 同的方式 共 同实 现 ， 分 别为 为基 于实例 的推理和 基 于规 则 的推 理 。参 照结 构 要求 构 建满足要求的实例库来实现基于实例的推理 ， 基 于总结 的设 计 规则 建 立充 实 的规 则 库来 实 现基 于规 则 的推 理 。余 热锅 炉 设计 知 识 库 的 结 构如图 2所示 。 知识库的总体结构如图 2所示 ， 由实例库和 规则库两部分共同组成余热锅炉知识库。实例库 主要由锅筒实例库 、 省煤器实例库 、 水保护段实例 库、 过热器实例库组成； 对应的规则库包含过程知 识库、 规则知识库以及参数知识库等； 若再细分的 话 ， 规则知识库又可以分为换热管排数确定规则 、 吊梁小板数确定规则、 吹灰 口个数确定规则等组 成； 参数知识库库由换热管位置参数、 省煤器护板 参数、 锅筒外形参数等组成。 图 2 知识库结构 4 余热锅炉模型库的创建 模型库主要分为两种形式 ： 一种是按照外购 件厂商所提供的产品规格表所创建的标准件模型 库 ； 另一种是根据企业设计标准及产品族划分规 则所创建 的产品模板模型库。模型库的正确创建 与运用可以大大减少设计工作量 ， 保证设计质量 ， 是产品快速设计过程中的重要准备工作。 4 1 标准件模型 在参数化三维设计 中， 利用外购件厂商提供 的产品规格表建立标准件模型 ， 并将与之相关 的 装配参数存放到模型 中， 按照厂家 、 系列储存 ， 从 而创建出覆盖余热锅炉设备设计所涉及到的外购 件信息， 满足不同类型 、 不同形式的产品配置。 4 2 产 品模板模型 在参数化建模之前 ， 按照相似