基于知識融合的航天貯箱法蘭類產(chǎn)品快速建模技術(shù)研究

徐海洋，韓文仲，李 洋，崔 鑫

（1.北華航天工業(yè)學院，廊坊 065000；2.天津航天長征火箭制造有限公司，天津 300462）

0 引言

近年來，隨著我國航天事業(yè)的高速發(fā)展，國家加大了對我國航天事業(yè)制造業(yè)的投入，一些航天零件加工模式的標準化是必然的趨勢。零件的批量生產(chǎn)性和種類多樣性等突出特點導致零件的生產(chǎn)效率一直得不到提高，生產(chǎn)效率成為了制約企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵性因素。

航天貯箱法蘭類產(chǎn)品是一種航天專用標準件，具有種類多、批量大的特點，提高其加工生產(chǎn)效率對企業(yè)具有重要的意義。航天貯箱法蘭類產(chǎn)品是火箭貯箱的重要組成部分，其在使用時要考慮安全性和密封可靠性，在沒有變形的條件下，還要考慮有一定的強度及剛度，同時又具有方便拆卸的特點，是不可或缺的航天產(chǎn)品。在實際的設(shè)計與生產(chǎn)加工過程中，航天貯箱法蘭類產(chǎn)品的設(shè)計與工藝是非常費時且重復建模程度很高的工作。以設(shè)計人員與工藝人員的經(jīng)驗為基礎(chǔ)的重新建模模式，生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)效率降低，不能滿足企業(yè)提升發(fā)展空間的需要。因此，如何利用開發(fā)出航天產(chǎn)品快速建模系統(tǒng)花費較少的時間，進行快速參數(shù)化設(shè)計，提高企業(yè)效率，縮短航天產(chǎn)品開發(fā)周期，已成為目前航天企業(yè)對于航天標準件系統(tǒng)開發(fā)面臨的關(guān)鍵性問題，能解決航天貯箱法蘭類產(chǎn)品中的生產(chǎn)效率問題，將會很大程度上提高航天企業(yè)產(chǎn)量。

1 UG/KF語言與航天貯箱法蘭類產(chǎn)品種類介紹

1.1 UG/KF語言

知識融合技術(shù)是一種響應(yīng)知識工程技術(shù)，UG/KF語言是實現(xiàn)知識融合技術(shù)的直接手段，是EDS公司推出的Intent技術(shù)之上建立的基于知識的工程語言[1]。UG/KF語言是一種面向?qū)ο蟮慕忉屝哉Z言[2]。用UG/KF語言開發(fā)的UG菜單程序、對話框程序和零件程序等可以完全內(nèi)嵌在UG系統(tǒng)中。在UG軟件中沒有標準零件庫，更沒有航天行業(yè)的專用零件庫，而航天行業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計與工藝制造經(jīng)常會用到標準件、專用件，若每次設(shè)計與工藝制造都要對每一零件從頭開始建模，則要做許多重復性的工作[3]，因此針對航天企業(yè)設(shè)計與工藝制造過程中遇到的眾多困難，提出基于知識融合的航天貯箱法蘭類產(chǎn)品快速建模技術(shù)勢在必行。用知識融合技術(shù)對一些常用零件進行快速三維建模，減少了工藝人員大量重復勞動，并有利的保證了零件建模過程中的準確性，提高了企業(yè)生產(chǎn)效率。

1.2 航天貯箱法蘭類產(chǎn)品種類

航天貯箱法蘭類產(chǎn)品包括盤形法蘭、工形法蘭和帶頸法蘭，如圖1所示，三種類型航天貯箱法蘭類產(chǎn)品。航天貯箱法蘭類產(chǎn)品密封槽分為：無槽、榫槽、梯槽、V槽和W槽，如圖3所示，工形法蘭四種密封槽。盤形法蘭因密封槽不同可分為五種。帶頸法蘭同樣因密封槽不同分為五種。而工形法蘭因上下面都有密封槽，排列組合后共有15種。

2 航天貯箱法蘭類產(chǎn)品快速建模系統(tǒng)重點程序開發(fā)

圖1 三種類型航天貯箱法蘭類產(chǎn)品

航天貯箱法蘭類產(chǎn)品快速建模系統(tǒng)程序開發(fā)主要解決航天貯箱法蘭類產(chǎn)品主體部分程序開發(fā)、航天貯箱法蘭類產(chǎn)品孔自動環(huán)形陣列程序開發(fā)、航天貯箱法蘭類產(chǎn)品密封槽程序開發(fā)和航天貯箱法蘭類產(chǎn)品初始化、更新程序開發(fā)等。

2.1 航天貯箱法蘭類產(chǎn)品主體部分程序開發(fā)

由于航天貯箱法蘭類產(chǎn)品主體部分相對簡單，只需要圓柱體的布爾運算就能實現(xiàn)零件程序的開發(fā)，如下為圓柱體程序段：

通過圓柱體的布爾運算，來創(chuàng)建航天貯箱法蘭主體部分程序開發(fā)。當航天貯箱法蘭主體部分需要去除圓柱孔，布爾運算Operation改為Subtract，Target為與某一個物體的布爾運算對象。

2.2 航天貯箱法蘭類產(chǎn)品孔自動環(huán)形陣列程序開發(fā)

隨著法蘭外徑的變化，其孔數(shù)目也將變化，在實際生產(chǎn)中航天貯箱法蘭類產(chǎn)品會用到各種孔數(shù)目，此時開發(fā)出孔自動環(huán)形陣列程序是必不可少的。只需在開發(fā)出的對話框孔數(shù)量中輸入一定數(shù)目值就能達到想要的效果，實現(xiàn)自動環(huán)形陣列的作用，如圖4所示，榫槽型帶頸法蘭對話框孔數(shù)目一項。

航天貯箱法蘭類產(chǎn)品孔自動環(huán)形陣列程序開發(fā)時需要如下程序段：

以帶頸法蘭為例，在開發(fā)出的對話框孔數(shù)目中輸入數(shù)目值，實現(xiàn)如下變化。如圖2所示。

圖2 帶頸法蘭孔數(shù)目變化

用UG/KF語言編寫的程序段實現(xiàn)了孔數(shù)目自動環(huán)形陣列，快速完成了孔數(shù)目的增加與減少，快速達到實際生產(chǎn)加工的需要，提高了建模效率。

2.3 航天貯箱法蘭類產(chǎn)品密封槽程序開發(fā)

密封槽分為四類：榫槽、梯槽、V槽和W槽。以W槽為例，用UG/KF語言開發(fā)程序段如下：

圖3 工形法蘭四種密封槽

以封閉線段程序段和旋轉(zhuǎn)體程序段完成密封槽的程序開發(fā)，實現(xiàn)快速改變密封槽尺寸，達到用戶想要的效果，提高建模速度。同理，其他類型的密封槽程序開發(fā)原理一樣，這里不再詳述。

以工形法蘭為例，分別展示四種密封槽，如圖3所示。

2.4 航天貯箱法蘭類產(chǎn)品初始化程序、更新程序開發(fā)

航天貯箱法蘭類產(chǎn)品初始化程序：當用戶需要得到某一種類型的法蘭尺寸時，只需改變對話框中的原始數(shù)值。當再次打開UG軟件進入航天貯箱法蘭類產(chǎn)品快速建模系統(tǒng)對話框中的數(shù)值將會回到原始數(shù)值。為了使航天貯箱法蘭類產(chǎn)品快速建模系統(tǒng)穩(wěn)定運行，初始化對話框原始數(shù)值是必不可少的程序。

初始化程序段如下：

以榫槽型帶頸法蘭為例，用UG/KF語言開發(fā)出的對話框與零件，如圖4所示。

圖4 榫槽型帶頸法蘭對話框與零件

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3 結(jié)束語

針對航天企業(yè)對航天貯箱法蘭類產(chǎn)品快速建模系統(tǒng)的應(yīng)用需求，在分析現(xiàn)階段三維建模軟件繪圖的基礎(chǔ)上，利用UG/KF語言開發(fā)出符合航天企業(yè)三維模型標準件庫的應(yīng)用模塊。本文介紹了基于知識融合技術(shù)對航天貯箱法蘭類產(chǎn)品快速建模系統(tǒng)的重點程序開發(fā)，開發(fā)的航天貯箱法蘭類產(chǎn)品快速建模系統(tǒng)實現(xiàn)了以嵌入式菜單與UG無縫集成，提高建模效率，縮短系統(tǒng)開發(fā)周期，提高企業(yè)生產(chǎn)效率，同時可作為其他零件參數(shù)化快速建模提供參考。

[1]魯剛,朱文華,黃夫理.省煤器智能設(shè)計系統(tǒng)的開發(fā)及其關(guān)鍵技術(shù)[J].現(xiàn)代制造工程,2013(2).

[2]張幼軍,岳清萍.知識熔接技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].沈陽工業(yè)大學學報,2007,29(1).

[3]繆麗燕.基于UG二次開發(fā)的零件設(shè)計可重用技術(shù)研究[D].青島大學,2008,35(4).