Pro／E二次开发技术在卫星结构设计中的应用

袁义 张亮 陈海峰 王嘉春 谢政 刘霞

（北京空间飞行器总体设计部，北京 100094）

1 引言

“总体-分系统”同步研制是国内采用的一种卫星研制模式。以卫星结构设计为例，总体设计部门负责整星构型设计、整星质量特性分析和仪器设备布局等工作；结构设计部门在总体设计部门下达的质量、空间等约束条件下进行卫星结构的具体设计，最终生成可供制造部门使用的结构设计图样。在这种研制模式下，总体设计部门与结构设计部门分别拥有属于自己的三维设计模型，模型之间的信息交互通过约定的接口进行发布［1-2］。在交互过程中，结构设计部门最重要的工作之一，就是在结构设计过程中准确、及时地反映总体设计部门提出的仪器设备安装位置信息。所有设备的安装孔位置信息最终汇集在一起，形成孔表文件，提交给总体设计部门。孔表信息量大，且设计过程中存在大量人工重复工作，往往导致费工费时，还容易出错；因此，如何实现基于孔表的结构快速、准确建模，减少设计人员的重复劳动，提高结构设计的准确性，是影响“总体-结构”协同设计的重要问题。

本文结合上述卫星研制模式，基于Pro／E 进行了二次开发，利用软件解决结构设计过程中的难点，从而降低结构设计工作的复杂程度。

2 并行协同设计问题的解决途径

在卫星、飞机等大型复杂产品设计过程中，设备在壁板上并不是均匀分布的，这导致设备安装耳片定位孔相对安装壁板的分布位置极为零散；因此，在总体设计部门提供给结构设计部门的接口数据文件中对设备安装位置只能通过坐标值进行描述，结构设计人员在设计时也只能采用表阵列的建模方式。图1就是在这种模式下总体设计部门与结构设计部门生成和使用仪器设备安装孔位信息的流程。其中：总体设计部门传递给结构设计部门的设备布局信息以规范格式文本（孔表文件）发布，结构设计部门根据孔表文件开展具体的三维建模。

图2显示了一种期望的“总体-结构”交互模式，其中表阵列及阵列特征的相关处理均通过软件开发自动实现，设计协同过程大大简化。

图1 总体接口信息在结构详细模型中的应用Fig．1 Application of system interface information in structure detail design

图2 基于表阵列自动创建的结构设计流程Fig．2 Structure design workflow based on table pattern auto-created

2．1 Pro／E表阵列的构成

Pro／E阵列作为一种特殊的特征形式（特征集），可以通过一系列的属性组合和约束配置实现。表阵列的组成如图3所示，竖直虚线左侧部分表示三维模型特征，右侧部分表示在二次开发中与左侧特征对应的概念和对象［3］。

图3 Pro／E表阵列的组成Fig．3 Composition of Pro／E table pattern

在图3中，Header表示阵列头。阵列特征作为一个特征组以集合的形式存在，Header即为该特征集的入口。找到了Header，才能依次找到特征集中的其他特征元素。Leader是整个阵列特征集中最重要的特征元素，其他组成元素均为Leader的拷贝，Leader发生的修改将直接对其他复制元素产生影响。Leader如被删除，则整个阵列特征将不存在。其他元素作为Leader的复制项，其特征标志按照在阵列中所处的顺序依次为Header＋1，Header＋2等。因此，通过获取Header和Leader，就可以获得阵列特征集中的所有特征［4-5］。

2．2 Pro／E表阵列的形成

与其他Pro／E特征相似，表阵列也是一系列属性项和配置项的集合。比较特殊的是，表阵列本身是一个模型特征，但又以特征集的形式存在；因此表阵列的实现方法又有其特殊性［6-8］。图4 为Pro／E表阵列的组成形式。

图4 Pro／E表阵列的组成形式Fig．4 Composition form of Pro／E table pattern

2．3 表阵列自动建模的软件实现

表阵列自动建模是实现“总体-结构”协同设计的关键，在进行自动建模前还要进行数据处理、参考设置等准备工作。本文在深入了解Pro／E 二次开发的基础上，结合卫星研制实际，提出包括表阵列接口数据前处理、表阵列特征建模和表阵列元素命名在内的全套解决方案，其软件实现流程见图5，基于该方案开发的软件界面及执行结果见图6。Pro／E表阵列功能的自动实现，将结构设计师从繁杂的重复性工作中解脱出来，缩短了整星研制周期。

图5 软件实现流程Fig．5 Workflow of software

图6 软件界面及生成结果Fig．6 Software interface and its outcome

3 结束语

本文在结合工程实际应用的基础上，基于Pro／E进行软件二次开发，实现了表阵列自动建模，大幅度地提高了结构设计的效率，其可行性在多颗卫星的研制中得到了验证。

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