張玉美，張錦萊，楊 帥，曹 琛

(天津航天機(jī)電設(shè)備研究所 天津市宇航智能裝備技術(shù)企業(yè)重點(diǎn)試驗(yàn)室，天津 300458)

0 引言

大型航天器地面支持設(shè)備主要用于衛(wèi)星在總裝或部裝時(shí)整星或部件的長(zhǎng)期和短期停放、設(shè)備安裝和測(cè)試，是衛(wèi)星在總裝或部裝時(shí)最常用的地面設(shè)備。大型航天器用地面支持設(shè)備——架車(chē)研制經(jīng)歷了從無(wú)到有、種類(lèi)由單一到繁多的過(guò)程，航天器生產(chǎn)模式已經(jīng)慢慢向信息化轉(zhuǎn)型[1-5]。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)手段已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有科研生產(chǎn)模式和管理水平的需求,現(xiàn)有科研生產(chǎn)進(jìn)度和先進(jìn)信息化手段的矛盾日顯突出[6，7]。因此，為了應(yīng)對(duì)新的研制任務(wù)，有必要開(kāi)發(fā)一款智能設(shè)計(jì)平臺(tái)。智能設(shè)計(jì)平臺(tái)建設(shè)設(shè)計(jì)的意義在于列出全部的規(guī)范化的架車(chē)產(chǎn)品，以最少的規(guī)格型號(hào)來(lái)適應(yīng)未來(lái)航天器多型號(hào)發(fā)展的需要。

智能平臺(tái)的建設(shè)是保證航天器地面支持設(shè)備質(zhì)量可靠性的客觀需要和重要手段[8]。本文以大型航天器地面支持設(shè)備——架車(chē)為例，介紹為架車(chē)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)和數(shù)字化建模相結(jié)合構(gòu)建的研制平臺(tái)，從而更大程度上縮短架車(chē)的研制流程，為大型航天器的測(cè)試和轉(zhuǎn)運(yùn)提供保障。

1 大型航天器地面支持設(shè)備——架車(chē)的需求分析

架車(chē)是航天器地面支持設(shè)備中數(shù)量最多的設(shè)備之一，在航天器研制中，每顆星(船、艙)一般要求保證有多套架車(chē)，未來(lái)每年有多顆星船需要發(fā)射或研制，面對(duì)航天器新的總裝需求，實(shí)現(xiàn)總裝地面機(jī)械支持設(shè)備的通用化、系列化、自動(dòng)化、模塊化是一個(gè)迫在眉睫的任務(wù)。架車(chē)作為星體裝配的支持設(shè)備一般研制周期較短，為了應(yīng)對(duì)短周期的研制任務(wù)，有必要開(kāi)發(fā)一款智能設(shè)計(jì)平臺(tái)，來(lái)提高設(shè)計(jì)師的快速設(shè)計(jì)能力。

2 架車(chē)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

目前架車(chē)主要分為三類(lèi)：整星垂直停放架車(chē)、艙板翻轉(zhuǎn)架車(chē)、太陽(yáng)翼翻轉(zhuǎn)架車(chē)。架車(chē)設(shè)計(jì)已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)瓶頸狀態(tài)，具體表現(xiàn)為產(chǎn)品種類(lèi)多、研制周期短、設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、批量小、人員投入比大、差錯(cuò)率高。造成這些問(wèn)題的主要原因在于需求周期短、結(jié)構(gòu)多變和設(shè)計(jì)軟件數(shù)字化程度不高。具體來(lái)說(shuō)存在以下問(wèn)題：

(1)三維模型零部件之間沒(méi)有關(guān)聯(lián)，對(duì)于同種類(lèi)型的產(chǎn)品無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速設(shè)計(jì)。

(2)二維圖與三維模型沒(méi)有建立起一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，導(dǎo)致二維圖出圖速度慢。

(3)建模過(guò)程參數(shù)填寫(xiě)過(guò)多，導(dǎo)致大量重復(fù)性工作，最終導(dǎo)致產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率降低。

(4)架車(chē)的設(shè)計(jì)過(guò)程沒(méi)有固化下來(lái)形成規(guī)范，影響設(shè)計(jì)和出圖效率。

因此，非常有必要對(duì)架車(chē)數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

3 智能設(shè)計(jì)平臺(tái)建設(shè)

基于CREO的航天器地面設(shè)備智能設(shè)計(jì)平臺(tái)開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)主要有參數(shù)化讀寫(xiě)、裝配層級(jí)信息的提取等。航天器地面設(shè)備智能設(shè)計(jì)平臺(tái)的功能框架如圖1所示。

圖1 航天器地面設(shè)備智能化設(shè)計(jì)平臺(tái)的功能框架

3.1 軟件登錄

軟件登錄界面如圖2所示。

圖2 登錄界面

3.2 加載模型

利用加載模型模塊，設(shè)計(jì)師根據(jù)技術(shù)要求首先雙擊選擇相應(yīng)的架車(chē)類(lèi)別，然后相應(yīng)的架車(chē)就加載到軟件中，如圖3所示。

圖3 加載三維模型

3.3 技術(shù)參數(shù)輸入

模型加載后，設(shè)計(jì)人員根據(jù)研制技術(shù)要求輸入技術(shù)參數(shù)(如圖4所示)，技術(shù)參數(shù)輸入后，點(diǎn)擊確認(rèn)信息無(wú)誤并更改后，架車(chē)模型會(huì)根據(jù)參數(shù)進(jìn)行更新。

圖4 技術(shù)參數(shù)輸入

3.4 材料批量修改

由于航天產(chǎn)品使用材料品種多，以往三維軟件都是對(duì)每個(gè)零件進(jìn)行材料編制，而且不能選擇材料，而是由設(shè)計(jì)師手動(dòng)輸入，存在輸入錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)手動(dòng)輸入大大延長(zhǎng)了設(shè)計(jì)周期，而智能設(shè)計(jì)平臺(tái)提前將航天器常用材料及標(biāo)準(zhǔn)號(hào)輸入到軟件中，設(shè)計(jì)師可以為零件手動(dòng)選擇相應(yīng)材料，同時(shí)，智能設(shè)計(jì)平臺(tái)可以以部件或組件為整體，進(jìn)行材料的批量快速選擇，大大縮短了設(shè)計(jì)周期，批量材料修改如圖5所示。

圖5 批量材料修改

3.5 圖紙數(shù)量檢查

圖紙數(shù)量檢查模塊的功能是方便設(shè)計(jì)師快速識(shí)別二維圖的缺失，此功能的增加可以縮短設(shè)計(jì)師一天的時(shí)間，同時(shí)保證了圖紙的完整性，避免后期通過(guò)更改單進(jìn)行零件圖紙的增加，同時(shí)，縮短整個(gè)產(chǎn)品的研制周期，圖紙數(shù)量檢查功能如圖6所示。

圖6 圖紙數(shù)量檢查

4 智能設(shè)計(jì)平臺(tái)的應(yīng)用效果

智能設(shè)計(jì)平臺(tái)推廣使用之后，設(shè)計(jì)師僅需在加載模型后進(jìn)行技術(shù)參數(shù)輸入，再根據(jù)具體技術(shù)要求進(jìn)行架車(chē)局部修改和材料批量修改就能完成架車(chē)的智能化設(shè)計(jì)。智能設(shè)計(jì)平臺(tái)的三維模型和二維圖進(jìn)行了關(guān)聯(lián)，三維模型的修改驅(qū)動(dòng)二維圖變化，保證了三維模型和二維圖紙的一致性，從而降低了設(shè)計(jì)師因?yàn)橥浉亩S圖而產(chǎn)生的錯(cuò)誤。通過(guò)智能設(shè)計(jì)平臺(tái)的應(yīng)用，使架車(chē)的設(shè)計(jì)周期縮短了30%左右，同時(shí)，大大提高了出圖效率，保證了三維模型和圖紙的一致性，從而縮短了產(chǎn)品的研制周期，為航天器的裝配提供了有力保障，對(duì)于企業(yè)具有重要意義。