航天产品装配工艺规划技术研究

王晓磊?彭松

摘 要 本文分析了基于MBD的航天产品装配工艺规划技术，并在此基础上结合航天产品装备工艺的特征完成装配信息建模任务，进而形成新的装配规划与装配仿真模型，分别提供给与之相对应的工作单位作数据参考。此外，通过合理运用结构化设计理念，强化产品、工艺、工厂、资源四个主体之间的联系，构建新P-P-P-R装配工艺模型。基于此，又凭借信息集成技术，创设了新的工艺信息模型，并总结了装配工艺规划流程和内容。

关键词 MED;航天产品;装配工艺;工艺规划

引言

航天产品生产的全过程里面最复杂、牵涉面最广的就是装配过程，该过程的工作效果直接影响了制造全过程的推进速度、质量和资本消耗量。通常情况下，航天产品的设计制造采用的是“研”与“制”分离模式，上游设计单位承担产品设计责任，下游制造单位承担接收数据图践行设计工序的责任。然而，虽然设计所会利用三维软件完成设计任务，但是三维模型只能发挥辅助作用，关键还是要看二维图纸是否传递到下游单位、是否确定产品定位。

1基于MBD的装配信息建模

1.1 产品MBD数据结构

从概念上看，MBD就是一种凭借集成三维实体模型表达具体产品定义情况的手段。它用图形表述和文字表述两种方式，直观或间接地展示了一个材料的物理性能和功能需求，进一步调整了航空产品的尺寸大小、规格性能、最低偏差等信息，形成了符合当代制作工艺需求的、三维的、数据表现方式。

1.2 基于MBD的装配信息建模

一般情况下，设计单位会站在零件级的角度上发布定义零件功能的MBD模型，这类模型仅包含零件的终极形状和相关工艺信息，缺失了零件装配过程里面的工艺信息。若想在装配工艺规划活动中，全面提高MBD模型的利用率，必须在原有模型设计的基础之上，添加标记、注解、装配工艺属性等成分，最终形成新的装配工艺参考模型。在此期间，为了满足工艺规划活动所需的仿真和分析要求，需要利用轻量化处理手段调整MBD模型，进一步形成面向仿真分析活动的装配模型。从整体上看，将装配规划模型与装配仿真模型糅合到一起就是MBD装配模型。分开来看，装配规划模型沿用了MBD模型所使用的CAD数据格式，一定程度上保证了数据信息结构的完整性。不过，现阶段所应用的商业CAD软件形成的三维模型数据量较大、处理难度较大、工作效率较低，并不能满足装配工艺可视化仿真与分析需求。再加上，不同性质的CAD软件之间不能有效地兼容数据，极大地限制了仿真环境下数据交流与数据共享行为。也正因如此，急需一个统一的轻量化模型承载设计信息，并满足三维模型交互渲染与数据系统兼容需求。从近几年的轻量化技术集合里可以得知，比较有特点的就是JT与3DXML。前者是一个国际性的、公认的、严格的约束指标，能够满足各个产品周期下三维产品的数据可视化与共享需求[1]。

2基于MBD的装配工艺建模

2.1 基于MBD的装配工艺模型

MBD模型通过数据接口进入数字化装配工艺规划平台以后，工艺人员会依照特定的装配工艺模板，并结合人机交互手段完成装配工艺规划任务，进一步形成装配文件的数字化表达办法。将数据结构化思想融入装配工艺规划时，能够全面提高MBD模型的数据集成性和一致性，进一步强化各部门及用户之间的数据联系，从根本上保障装配工艺规划的效能与质量[2]。

3基于MBD的装配工艺规划

3.1 基于MBD的装配工艺规划

结合运载火箭的具体装配规划流程来看，装配工艺规划体系囊括了六大环节。第一，装配活动基本信息建模环节。工艺师在这些数据的基础之上，凭借标记、注释等方式完善信息结构，进一步生成装配规划模型。在考虑到可视化仿真与分析需求的基础之上，公益者会认真落实轻量化处理措施，立即添加仿真分析方面的标记与注解，进一步生成具体的参考模型。第二，工艺分工环节。此环节会考虑装配规划，并在基础之上分析产品，结合产品特点和装配习惯确定工艺分割面，进一步生成独立的装配任务。第三，装配工艺建模环节。在每个工艺师收到分发下来都装配任务时，会按照工艺、工序、工步三层原则创建装配工艺结构树，进一步强化工艺与产品之间的联系。第四，装配工艺规划环节。此环节会考虑装配顺序、路径以及工人实践操作情况，并利用轻量化手段完成仿真分析任务，进一步落实工艺调整与优化工作。第五装配工艺签审环节。在经过专业人士的签审认证以后，才能发布具体的装配活动流程。第六装配工艺变更环节。一旦发现问题，则需再次经历签审活动，审批合格后才能完成发布。

3.2 基于MBD的可视化仿真与分析

在深入研究这一问题时，人们发现该体系一般包括以下几个具体步骤。其一，是装配顺序及路径方面的仿真与优化。基于三维立体模型，工作人员需要分析做零部件的运动路径以及排他性或干扰性。其二，是人因工程仿真与分析。通过模型与动态模拟输出人机功效分析结果，再通过一系列的分析和调整活动，进一步优化工位布局效果。

4结束语

综上所述，基于对航天产品装配工艺的合理化考量，本文结合MBD设计模型分析了装配工艺规划技术，构建了实践装配所需的可视化与轻量化的装配仿真模型。与此同时，又引入了P-P-P-R结构理念，创设了新的、符合各项应用产品的实际工艺流程，并结合专业的概念总结了信息化的表达手法。而后，依照火箭的裝配工艺规划，结合优化轻量化模型的仿真与分析手段，提出了具体的装配工艺规划流程与内容。

参考文献

[1] 丁熙，阮超，孙燕，等.航天科工集团装备智能制造标准体系框架研究[J].航天标准化，2019，（2）：14-17.

[2] 梁丹，刘辉，李世龙.面向航天产品质量保证的数据驱动总体设计[J].航天制造技术，2019，（1）：49-53，59.