电加热器/电加热器设计
电加热器-电加热器设计
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电加热器敏捷设计系统研究
提出了一种电加热器产品的敏捷设计平台结构，研究了CAD系统与PDM／ERP软件的接口、数据通信及基于产品定制的参数化设计方法，阐述了CAD软件与sC＆Server数据库相联的二次开发及基于图库的多文档参数化设计技术．在AutoCAD软件平台上采用C++语言及Object ARX技术，开发了整个系统功能，实现了优化计算、参数化绘图、数据管理、工艺设计一体化等，提高了产品设计质量和设计速度．
金属PTC电加热器是新一代电加热器产品，主要应用在空调和其他设备中作为提供热量的器件．电加热器为订单型产品，在其设计过程中，因客户要求的参数变化较大，部分设计者经验不足，使设计效率低下，设计质量不稳定，因此，开发出一套能基于以往设计经验的敏捷设计系统就显得尤为重要．金属PTC电加热器的主体结构由发热体组件、散热片架、绝缘安装支架以及引出线组件构成．根据客户使用条件不同，发热体组件、散热片架和绝缘安装支架均需要进行参数化设计，而引出线组件、温控器和熔断体等已经成为厂标，可在系统中直接选用．依此特点，笔者在AutoCAD软件平台上利用C++语言建立了电加热器敏捷设计系统，实现了电加热器的快速参数化设计．
电加热器设计方法
1.电加热器敏捷系统开发平台
系统采用Microsoft公司的Visual C++进行开发，Visual C++不仅是一个C++编译器，而且是一个基于Windows操作系统的功能强大的可视化集成开发环境(integrated development environment，IDE)．ObjectAP0(是AutoDesk公司针对AutoCAD平台上的二次开发而推出的一个开发软件包，它提供了以C++为基础的面向对象的开发环境及应用程序接口，能真正快速地访问AutoCAD图形数据库．与AutoLISP和ADS不同，ObjectARX应用程序是一个DLL(动态链接库)，共享AutoCAD的地址空间，对AutoCAD进行直接函数调用，所以ARX函数的执行速度快．ARX类库采用了标准的C++类库的封装形式，也大大提高了编程的可靠度和效率．采用SQL Server进行数据管理．SQL Server是Microsoft公司推出的关系型数据库管理系统，具有安全性强、运行效率高等优点，广泛应用于中小型软件系统当中．
2．2用户界面的编制
电加热器敏捷设计系统的人机交互主要采用对话框形式，如图3所示(见下页)．用户界面采用Microsoft公司的MFC类库及自定义类编写完成．将主用户面板DLL路径写入AutoCAD软件安装目录下的acad．rx文件中，控制主用户面板随AutoCAD软件启动．主用户面板内含平台设计、常用工具、环境配置等菜单，可吸附并隐藏在屏幕的边缘，防止设计时影响视线．用户开始产品设计后，弹出参数输入对话框，在对话框上输入的设计数据通过参数优化计算模块的条件校核及优化计算后，则会被作为成功案例而存储于专家系统的知识库中，作为今后设计的经验数据．用户也可以在对话框上直接选择以往的设计记录，由数据库管理模块从SQL Server中载人数据．
2．3智能方案设计模块实现
智能方案设计模块运用了专家系统，构建了基于知识的方案设计方法，主要由知识库、推理机及解释器组成．系统结构如图4所示．
知识库存储着电加热器设计领域的专门知识和通用知识，也包含电加热器的成功设计案例．知识的表示采用产生式表示法，并将前人积累的知识自动存储到系统中．
解释程序能够向用户解释智能方案设计系统的行为，包括解释输入产品参数因不符合设计工艺要求而无解的原因，并给出其他符合设计工艺要求的合理设计方案，以供设计者参考．
推理机根据初始条件进行正向或反向推理，根据电加热器的设计要求和工作条件参数，从数据库出发，调用知识库中的相应知识，经过推理机制的推理来获得满足要求的设计方案．
2．4参数优化计算．
参数计算模块主要是对用户输入参数的条件校核及优化计算，其中电压、功率及安装尺寸为主要输入参数．国家标准规定，电加热器产品在环境温度(25±1)℃时，额定电压及无送风条件下表面温度应不大于470℃．系统校核过程是首先根据经验公式求得计算功率
W=(L-200)K1 (1)
式中，L为安装总长；K，为功率补偿系数．
若计算功率小于输入功率，表明输入参数不满足设计工艺要求．此肘，系统再自动进行尝试计算，将各种工艺改进后的计算功率与输入功率相比较，并将满足输入功率的工艺改进方案反馈给用户以供参考．例如利用本系统在设计安装尺寸为660 mm、功率为800 W的金属PTC电加热器时，则会出现图5所示的警告窗口，提示表面温度控制在470°C的前提下无法求得设计方案，并附上此时根据经验公式求得的表面温度
T=W／(L-200)K2 (2)
式中，K2为温度调节系数．
产生BOM表时要用到散热片数量，可根据经验公式计算
N=(L-K3)/l(3)
式中，l为散热片间距；K3为片数调节系数．
2．5参数化绘图
参数绘图模块需要与数据库管理模块协调工作．用户界面模块在经过数据校核后把用户输人的数据存储于INI配置文件中的SystemParam字段中，格式为"参数=参数值"．参数绘图模块根据专家系统存储于SQL Server数据库中的产品设计方案信息，对图纸中不需要进行参数化绘图的部分依次从产品构件库中取出构件工程图，并以图块的形式直接插入图纸中；对需要进行参数化绘图的部分自动读取数据库中与此相对应的参数绘图程序路径，并在AutoCAD软件中自动加载调用，从而完成整张图纸的绘制．图6示出了总装配图的局部．
系统采用C++语言，并利用ObiecxARX技术实现参数化绘图程序，参数化绘图程序是自定义带形参的功能函数．绘图模块首先从INI配置文件中取得经过优化计算后的用户参数，然后在函数调用中通过形参将其导人，并在程序体中执行和产生图形，最后把产生的图形追加到当前AutoCAD文档的图形数据库中，将图形显示在当前图纸上．参数化绘图模块采用了提供的多文档管理技术，同时打开了需要参数驱动的多个图形文件，然后通过函数取得当前文档的句柄，利用文档句柄循环指针，可获得所有已打开文档的句柄，从丽可对打开的任意文档进行操作，实现了在多个文件中进行参数传递．
在完成所有零部件工程图的绘制后，系统将产品设计方案信息中的所有零部件工程图，依次以图块的形式插入到一空白工程图文档中，完成产品工程图设计．
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