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        Pro/E二次開發(fā)技術(shù)在衛(wèi)星結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

        2012-12-29 04:13:50袁義張亮陳海峰王嘉春謝政劉霞
        航天器工程 2012年6期
        關(guān)鍵詞:二次開發(fā)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特征

        袁義 張亮 陳海峰 王嘉春 謝政 劉霞

        (北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部,北京 100094)

        1 引言

        “總體-分系統(tǒng)”同步研制是國內(nèi)采用的一種衛(wèi)星研制模式。以衛(wèi)星結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為例,總體設(shè)計(jì)部門負(fù)責(zé)整星構(gòu)型設(shè)計(jì)、整星質(zhì)量特性分析和儀器設(shè)備布局等工作;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部門在總體設(shè)計(jì)部門下達(dá)的質(zhì)量、空間等約束條件下進(jìn)行衛(wèi)星結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計(jì),最終生成可供制造部門使用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖樣。在這種研制模式下,總體設(shè)計(jì)部門與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部門分別擁有屬于自己的三維設(shè)計(jì)模型,模型之間的信息交互通過約定的接口進(jìn)行發(fā)布[1-2]。在交互過程中,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部門最重要的工作之一,就是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中準(zhǔn)確、及時(shí)地反映總體設(shè)計(jì)部門提出的儀器設(shè)備安裝位置信息。所有設(shè)備的安裝孔位置信息最終匯集在一起,形成孔表文件,提交給總體設(shè)計(jì)部門??妆硇畔⒘看?,且設(shè)計(jì)過程中存在大量人工重復(fù)工作,往往導(dǎo)致費(fèi)工費(fèi)時(shí),還容易出錯(cuò);因此,如何實(shí)現(xiàn)基于孔表的結(jié)構(gòu)快速、準(zhǔn)確建模,減少設(shè)計(jì)人員的重復(fù)勞動(dòng),提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性,是影響“總體-結(jié)構(gòu)”協(xié)同設(shè)計(jì)的重要問題。

        本文結(jié)合上述衛(wèi)星研制模式,基于Pro/E 進(jìn)行了二次開發(fā),利用軟件解決結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中的難點(diǎn),從而降低結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的復(fù)雜程度。

        2 并行協(xié)同設(shè)計(jì)問題的解決途徑

        在衛(wèi)星、飛機(jī)等大型復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中,設(shè)備在壁板上并不是均勻分布的,這導(dǎo)致設(shè)備安裝耳片定位孔相對安裝壁板的分布位置極為零散;因此,在總體設(shè)計(jì)部門提供給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部門的接口數(shù)據(jù)文件中對設(shè)備安裝位置只能通過坐標(biāo)值進(jìn)行描述,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)也只能采用表陣列的建模方式。圖1就是在這種模式下總體設(shè)計(jì)部門與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部門生成和使用儀器設(shè)備安裝孔位信息的流程。其中:總體設(shè)計(jì)部門傳遞給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部門的設(shè)備布局信息以規(guī)范格式文本(孔表文件)發(fā)布,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部門根據(jù)孔表文件開展具體的三維建模。

        圖2顯示了一種期望的“總體-結(jié)構(gòu)”交互模式,其中表陣列及陣列特征的相關(guān)處理均通過軟件開發(fā)自動(dòng)實(shí)現(xiàn),設(shè)計(jì)協(xié)同過程大大簡化。

        圖1 總體接口信息在結(jié)構(gòu)詳細(xì)模型中的應(yīng)用Fig.1 Application of system interface information in structure detail design

        圖2 基于表陣列自動(dòng)創(chuàng)建的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程Fig.2 Structure design workflow based on table pattern auto-created

        2.1 Pro/E表陣列的構(gòu)成

        Pro/E陣列作為一種特殊的特征形式(特征集),可以通過一系列的屬性組合和約束配置實(shí)現(xiàn)。表陣列的組成如圖3所示,豎直虛線左側(cè)部分表示三維模型特征,右側(cè)部分表示在二次開發(fā)中與左側(cè)特征對應(yīng)的概念和對象[3]。

        圖3 Pro/E表陣列的組成Fig.3 Composition of Pro/E table pattern

        在圖3中,Header表示陣列頭。陣列特征作為一個(gè)特征組以集合的形式存在,Header即為該特征集的入口。找到了Header,才能依次找到特征集中的其他特征元素。Leader是整個(gè)陣列特征集中最重要的特征元素,其他組成元素均為Leader的拷貝,Leader發(fā)生的修改將直接對其他復(fù)制元素產(chǎn)生影響。Leader如被刪除,則整個(gè)陣列特征將不存在。其他元素作為Leader的復(fù)制項(xiàng),其特征標(biāo)志按照在陣列中所處的順序依次為Header+1,Header+2等。因此,通過獲取Header和Leader,就可以獲得陣列特征集中的所有特征[4-5]。

        2.2 Pro/E表陣列的形成

        與其他Pro/E特征相似,表陣列也是一系列屬性項(xiàng)和配置項(xiàng)的集合。比較特殊的是,表陣列本身是一個(gè)模型特征,但又以特征集的形式存在;因此表陣列的實(shí)現(xiàn)方法又有其特殊性[6-8]。圖4 為Pro/E表陣列的組成形式。

        圖4 Pro/E表陣列的組成形式Fig.4 Composition form of Pro/E table pattern

        2.3 表陣列自動(dòng)建模的軟件實(shí)現(xiàn)

        表陣列自動(dòng)建模是實(shí)現(xiàn)“總體-結(jié)構(gòu)”協(xié)同設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,在進(jìn)行自動(dòng)建模前還要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、參考設(shè)置等準(zhǔn)備工作。本文在深入了解Pro/E 二次開發(fā)的基礎(chǔ)上,結(jié)合衛(wèi)星研制實(shí)際,提出包括表陣列接口數(shù)據(jù)前處理、表陣列特征建模和表陣列元素命名在內(nèi)的全套解決方案,其軟件實(shí)現(xiàn)流程見圖5,基于該方案開發(fā)的軟件界面及執(zhí)行結(jié)果見圖6。Pro/E表陣列功能的自動(dòng)實(shí)現(xiàn),將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師從繁雜的重復(fù)性工作中解脫出來,縮短了整星研制周期。

        圖5 軟件實(shí)現(xiàn)流程Fig.5 Workflow of software

        圖6 軟件界面及生成結(jié)果Fig.6 Software interface and its outcome

        3 結(jié)束語

        本文在結(jié)合工程實(shí)際應(yīng)用的基礎(chǔ)上,基于Pro/E進(jìn)行軟件二次開發(fā),實(shí)現(xiàn)了表陣列自動(dòng)建模,大幅度地提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率,其可行性在多顆衛(wèi)星的研制中得到了驗(yàn)證。

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