机械产品零部件参数匹配系统的开发与研究

邓光伟，刘广超，郝旭乾

（上海理工大学机械工程学院，上海200093）

0 引 言

随着企业信息化技术的不断发展，机械制造业的信息化水平也得到了很大的提升和发展［1－3］。机械产品设计在机械制造业中占有很重要的地位［4］，而机械零部件参数的筛选和匹配是机械产品设计的一个重要部分［5］。由于机械产品的零部件数量多，且零部件参数之间存在着一定的关系［6］，因此在确定某个零部件参数的时候，一定要考虑其他零部件的参数。由于产品零部件之间的关系非常复杂，而且每个零部件有多个参数，因此在进行机械产品设计的时候，各个零部件之间的参数选择和匹配就成了一项极其复杂而重要的工作。

为了解决机械产品各个零部件之间的参数筛选和匹配的难题，本文首先研究了机械产品零部件参数之间的关系，提出了一种可以实现自优化的参数匹配方法，并根据该方法设计开发了一个自优化零部件参数匹配系统。该系统可以很好地解决机械产品设计时零部件参数匹配困难的问题，极大地提高了产品设计速度。

1 机械零部件参数匹配方法的研究

1．1 零部件参数之间的关系研究

在机械产品中，零部件主要分为两大类：孤立零部件和关系零部件，其中孤立零部件的参数确定不会影响其他零部件参数的选择，关系零部件在确定指某些零部件参数的时候，会影响到其他零部件参数的选择或者需要参考其他相关零部件的参数。

关系零部件参数之间的关系主要为三种：线型关系、树型关系和网型关系（如图1所示）。由图可知，树型关系由多个线型关系组成，网型关系由多个树型关系和线型关系组成。在选择零部件参数的时候，需要根据零部件之间的关系模型来确定零部件的参数。

图1 关系零部件的参数关系图

1．2 功能模块设计

实现零部件参数的自优化筛选匹配，该模型需要三个模块组成，分别为数据库存储、参数的筛选和可选项的显示，三部分之间的关系如图2所示。

图2 功能模块关系

如图2所示，数据库负责存储机械产品各个零部件的参数以及零部件之间的参数关系，参数筛选模块可以根据选项参数的变化以及数据库中存储的零部件之间参数关系进行筛选，其他未确定的零部件的可选参数，可选项显示模块负责将未确定参数的零部件的可选参数显示出来。

当某个零部件的参数被选定或者选定参数发生变化时，将自动触发参数筛选模块，参数筛选模块将根据已经选定的零部件的参数对数据库进行检索，从而获取所有相关的参数组合，这些组合都满足已经确定的模块的参数要求。参数筛选模块再根据筛选的结果，修改未被选定的零部件参数，从而标注出所有可选择的参数供操作者对未选定的零部件进行参数选择。

1．3 零部件参数筛选的自优化

如图2所示，当所有零部件的参数都已经选定之后，提交选定结果的时候，该结果将被保存到数据库中，作为下一次参数选择时的依据。由于不断地提交产品的参数组合，存储参数组合规则的数据库将会不断地进行优化。

因此，随着产品各个零部件参数组合规则的不断完善，参数自动筛选匹配就会变得越来越实用，从而实现了零部件参数匹配的自优化，提高参数匹配的准确率，增加工作人员的工作效率。

2 自优化零部件参数匹配系统的设计

2．1 系统开发使用的技术及平台

由于C／S结构模式具有良好的系统开放性和可扩展性，一般应用于局域网［7－8］，因此自优化零部件参数匹配系统采用C／S结构模式。本系统在开发时，需要用到数据库技术、VB．net开发语言和．Net开发平台，使用的工具为 Visual Studio 2008以及SQL Server 2008。

2．2 系统数据库的设计

在该系统中，数据库起到了关键作用，数据库主要负责存储两部分数据：每个零部件的参数（在本系统中存放在表part＿data里面），各个零部件之间的参数匹配关系（在本系统中存放在表part＿relation里面）。

2．3 系统概述

本系统主要用于机械产品的设计部门，使用本系统之前需要先确定所要设计的机械产品的所有零部件，并且输入各个零部件的产品参数。

在设计产品时，先选取每个零部件的参数，然后提交选择结果，该结果将被当做参数匹配关系存入数据库中。

当再次选取零部件参数时，已选定的零部件参数显示为红色，同时系统将会根据已经选定的零部件参数，自动检索数据库中存储零部件之间的参数匹配关系的表（part＿relation），得到未被选定的零部件的可选参数，同时将这些参数显示为蓝色，以提醒操作者，显示为蓝色的参数为之前曾经被选取过的参数配置组合。这样操作者就可以根据显示为蓝色的参数，选取剩下的零部件参数，从而提高选择的正确性和操作者的工作效率。

当操作者使用多次之后，由于操作者提交了多次零部件选取的结果，就会丰富零部件的参数匹配关系，使之更加完善，这样就实现了本系统的自优化的功能。

2．4 参数实现自动匹配功能的程序设计

自优化产品零部件参数匹配系统实现参数自动匹配功能的程序流程如图3所示。打开系统时，系统将初始化各个零部件的参数。当用户选取零部件参数之后，系统将自动获取已经选定的零部件参数，并将参数交给数据库检索模块，数据库检索模块获得已选零部件参数之后，将自动检索数据库的part＿relation表，得到未选定零部件的可选择参数，并将这些参数传递给显示部分，更新未选定零部件的参数，将未选定零部件的可选参数显示为蓝色，以供操作者选择。

图3 参数自动匹配的程序流程图

3 结束语

本文针对机械产品零部件参数关系复杂且难以选定的难题，研究了机械产品零部件之间的关系，根据机械产品零部件之间的关系，提出一种可以实现自优化的机械产品零部件参数匹配系统。该系统实现将机械产品零部件之间的关系存储到数据库，并在参数匹配过程中，通过对数据库的参数关系的检索，筛选出未选定参数的零部件的可选参数，以帮助操作者进行参数选择，并不断优化。该系统已经应用于上海市某机械厂，应用结果表明，该系统能很好地解决机械设计中的参数匹配难题，提高了设计人员的工作效率。

［1］ 刘世界，赵丽娟．机械制造业信息化研究［J］．装备制造技术，2013，（4）：235－237．

［2］ 游晓凌，陈 阳．制造型企业信息系统架构分析与系统实现［J］．信息技术，2010，（2）：28－32．

［3］ 杜平安．制造业信息化的发展与现状研究［J］．中国机械工程，2003，14，（13）：1126－1130．

［4］ 李 靖，同淑荣，王兆华．支持机械产品设计的设备信息研究［J］．制造业信息化，2011，（8）：21－24．

［5］ 刘明周，吴俊峰，郭 嘉，等．基于遗传算法的机械产品多参数选配方法［J］．农业机械学报，2006，37，（1）：124－127．

［6］ 李文威，陈 南，殷国栋．基于参数化建模的复杂机械产品虚拟样机复用［J］．中国机械工程，2011，（5）：530－535．

［7］ 美国 VYCON 公司．VYCON VDC and VDC XE User Manual（CE VERSION）［Z］．2008，11：1－40．

［8］ 中国电子信息产业网．浅谈飞轮储能技术免电池UPS系统［EB／OL］．http：／／www．cena．com．cn／Article／jichudianzi／2007－06－25／20070625104824＿2663．shtml．

［9］ 王 娴，刘 辉，倪远平．B／S与C／S体系结构的应用研究［J］．信息技术，2006，（6）：53－55．

［10］芦 芳．基于C／S结构的销售管理系统在企业中的应用［J］．信息技术，2007，（1）：100－105．