航天產品裝配工藝規劃技術研究

王曉磊?彭松

摘 要 本文分析了基于MBD的航天產品裝配工藝規劃技術，并在此基礎上結合航天產品裝備工藝的特征完成裝配信息建模任務，進而形成新的裝配規劃與裝配仿真模型，分別提供給與之相對應的工作單位作數據參考。此外，通過合理運用結構化設計理念，強化產品、工藝、工廠、資源四個主體之間的聯系，構建新P-P-P-R裝配工藝模型。基于此，又憑借信息集成技術，創設了新的工藝信息模型，并總結了裝配工藝規劃流程和內容。

關鍵詞 MED;航天產品;裝配工藝;工藝規劃

引言

航天產品生產的全過程里面最復雜、牽涉面最廣的就是裝配過程，該過程的工作效果直接影響了制造全過程的推進速度、質量和資本消耗量。通常情況下，航天產品的設計制造采用的是“研”與“制”分離模式，上游設計單位承擔產品設計責任，下游制造單位承擔接收數據圖踐行設計工序的責任。然而，雖然設計所會利用三維軟件完成設計任務，但是三維模型只能發揮輔助作用，關鍵還是要看二維圖紙是否傳遞到下游單位、是否確定產品定位。

1基于MBD的裝配信息建模

1.1 產品MBD數據結構

從概念上看，MBD就是一種憑借集成三維實體模型表達具體產品定義情況的手段。它用圖形表述和文字表述兩種方式，直觀或間接地展示了一個材料的物理性能和功能需求，進一步調整了航空產品的尺寸大小、規格性能、最低偏差等信息，形成了符合當代制作工藝需求的、三維的、數據表現方式。

1.2 基于MBD的裝配信息建模

一般情況下，設計單位會站在零件級的角度上發布定義零件功能的MBD模型，這類模型僅包含零件的終極形狀和相關工藝信息，缺失了零件裝配過程里面的工藝信息。若想在裝配工藝規劃活動中，全面提高MBD模型的利用率，必須在原有模型設計的基礎之上，添加標記、注解、裝配工藝屬性等成分，最終形成新的裝配工藝參考模型。在此期間，為了滿足工藝規劃活動所需的仿真和分析要求，需要利用輕量化處理手段調整MBD模型，進一步形成面向仿真分析活動的裝配模型。從整體上看，將裝配規劃模型與裝配仿真模型糅合到一起就是MBD裝配模型。分開來看，裝配規劃模型沿用了MBD模型所使用的CAD數據格式，一定程度上保證了數據信息結構的完整性。不過，現階段所應用的商業CAD軟件形成的三維模型數據量較大、處理難度較大、工作效率較低，并不能滿足裝配工藝可視化仿真與分析需求。再加上，不同性質的CAD軟件之間不能有效地兼容數據，極大地限制了仿真環境下數據交流與數據共享行為。也正因如此，急需一個統一的輕量化模型承載設計信息，并滿足三維模型交互渲染與數據系統兼容需求。從近幾年的輕量化技術集合里可以得知，比較有特點的就是JT與3DXML。前者是一個國際性的、公認的、嚴格的約束指標，能夠滿足各個產品周期下三維產品的數據可視化與共享需求[1]。

2基于MBD的裝配工藝建模

2.1 基于MBD的裝配工藝模型

MBD模型通過數據接口進入數字化裝配工藝規劃平臺以后，工藝人員會依照特定的裝配工藝模板，并結合人機交互手段完成裝配工藝規劃任務，進一步形成裝配文件的數字化表達辦法。將數據結構化思想融入裝配工藝規劃時，能夠全面提高MBD模型的數據集成性和一致性，進一步強化各部門及用戶之間的數據聯系，從根本上保障裝配工藝規劃的效能與質量[2]。

3基于MBD的裝配工藝規劃

3.1 基于MBD的裝配工藝規劃

結合運載火箭的具體裝配規劃流程來看，裝配工藝規劃體系囊括了六大環節。第一，裝配活動基本信息建模環節。工藝師在這些數據的基礎之上，憑借標記、注釋等方式完善信息結構，進一步生成裝配規劃模型。在考慮到可視化仿真與分析需求的基礎之上，公益者會認真落實輕量化處理措施，立即添加仿真分析方面的標記與注解，進一步生成具體的參考模型。第二，工藝分工環節。此環節會考慮裝配規劃，并在基礎之上分析產品，結合產品特點和裝配習慣確定工藝分割面，進一步生成獨立的裝配任務。第三，裝配工藝建模環節。在每個工藝師收到分發下來都裝配任務時，會按照工藝、工序、工步三層原則創建裝配工藝結構樹，進一步強化工藝與產品之間的聯系。第四，裝配工藝規劃環節。此環節會考慮裝配順序、路徑以及工人實踐操作情況，并利用輕量化手段完成仿真分析任務，進一步落實工藝調整與優化工作。第五裝配工藝簽審環節。在經過專業人士的簽審認證以后，才能發布具體的裝配活動流程。第六裝配工藝變更環節。一旦發現問題，則需再次經歷簽審活動，審批合格后才能完成發布。

3.2 基于MBD的可視化仿真與分析

在深入研究這一問題時，人們發現該體系一般包括以下幾個具體步驟。其一，是裝配順序及路徑方面的仿真與優化。基于三維立體模型，工作人員需要分析做零部件的運動路徑以及排他性或干擾性。其二，是人因工程仿真與分析。通過模型與動態模擬輸出人機功效分析結果，再通過一系列的分析和調整活動，進一步優化工位布局效果。

4結束語

綜上所述，基于對航天產品裝配工藝的合理化考量，本文結合MBD設計模型分析了裝配工藝規劃技術，構建了實踐裝配所需的可視化與輕量化的裝配仿真模型。與此同時，又引入了P-P-P-R結構理念，創設了新的、符合各項應用產品的實際工藝流程，并結合專業的概念總結了信息化的表達手法。而后，依照火箭的裝配工藝規劃，結合優化輕量化模型的仿真與分析手段，提出了具體的裝配工藝規劃流程與內容。

參考文獻

[1] 丁熙，阮超，孫燕，等.航天科工集團裝備智能制造標準體系框架研究[J].航天標準化，2019，（2）：14-17.

[2] 梁丹，劉輝，李世龍.面向航天產品質量保證的數據驅動總體設計[J].航天制造技術，2019，（1）：49-53，59.