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堆垛机模块化设计研究
减小字体 增大字体作者:佚名    来源:转载    发布时间:2009-5-28 21:53:15
巷道式堆垛起重机(简称堆垛机)是物流装备的核心产品。与国外技术相比,目前我国堆垛机产品在技术参数、产品覆盖范围、技术稳定性和产业规模等方面均有差距。国外知名堆垛机厂家的堆垛机产量基本上在200台/年以上,基本上实现了产品零部件批量生产以及堆垛机设计和制造系列化和模块化;而国内制造企业相对规模较小,年产量在100台/年以下,还处于以项目合同推进设计和生产的阶段,并且在堆垛机产业化方面的研究较少,产品综合竞争力和技术水平比较低。近几年如上海海烟物流系统、伊力乳业等重大项目的业主综合考虑后均选择了产业化和技术较为成熟的国外产品,表明我国物流装备制造行业在技术水平和行业规模竞争中处于不利地位。为增强行业的竞争水平,进行产业化研究是目前十分紧迫的任务,而模块化设计是实现产业化从而快速响应市场的有效方式。 
1 现代模块化设计的内涵和特点 
模块化设计是对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析,划分并设计一系列功能模块,通过模块的选择和组合构成不同的产品,以满足市场的不同需求的现代设计方法。新产品的设计过程不再是传统的自下而上的基于规则和经验知识的过程,而是采用自上而下的任务驱动的方式。采用规划好、标准化或易于变型的零部件模块可以降低成本,提高速度。现代模块化设计具有以下特点: 
(1)实现完整的产品定义模块化设计源于对市场调查和产品的功能分析,通过模块组合形成产品族,并且模块体系可以根据不同设计要求和新技术的发展,及时组装或重新设计个别模块,使产品在结构上和性能上有更高的柔性和对产品的完整定义。 
(2)可缩短设计和试制周期针对用户的要求,选择模块进行产品配置设计以缩短设计和试制周期,适合小批量、多品种、多功能设备的制造生产。 
(3)产品性能稳定可靠,维修方便,可降低成本由于部件标准化程度高,有利于先进加工制造技术的应用,使产品具有良好的性能和较高的可靠性。采用模块化设计后,将产品内部多样化减至最少,在最大程度满足用户的功能要求的同时,不降低产品的多样化特点,使企业可以做到大规模定制,并有利于降低成本。 
(4)实现知识管理和集成设计模块化设计的过程是产品结构设计的规范过程,模块的规划和实现需要建立模块的接口和产品知识的信息。整个产品模块化设计过程贯穿产品知识创建和管理的过程,通过对产品知识的有效管理,有利于设计人员针对模块进行持续的优化和改进。模块化设计结合产品数据管理(PDM)技术,更容易建立模块间的信息连接,形成可扩充的专家系统。
 
2 堆垛机与模块化设计 
典型的单立柱堆垛机结构见图1。它由地轨1、下横梁2、载货台3、货叉机构4、提升滑轮5、天轨6、立柱7、控制柜8、起升电机9、行驶机构和驱动轮10等构成。对于堆垛机系统,其设计很难用传统模块化原理和方法进行产品的拼装和组合,也不能用参数化设计对产品进行简单地缩放,而是要按照立体仓库系统的需求,确定其结构型式和规格大小,因其固有的大惯量、较大跨度的结构参数变化和运动参数的变化,对各组成模块的性能(如刚度、强度、稳定性、可靠性等)有严格要求,使具有相同或相似功能的模块在结构上可能有较大差异,并且根据参数的变化,模块模型结构形式变化