一種機(jī)械總體與結(jié)構(gòu)的協(xié)同化設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種航天器機(jī)械總體與結(jié)構(gòu)的協(xié)同化設(shè)計(jì)方法，屬于航天器數(shù)字化設(shè)計(jì)領(lǐng)域。具體步驟包括：采用自頂向下的設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)時(shí)從系統(tǒng)角度入手，從產(chǎn)品的頂層功能和性能入手，確定產(chǎn)品的組成、相互關(guān)系和實(shí)現(xiàn)方式，首先形成頂層設(shè)計(jì)方案；將三維模型按照成熟度劃分為構(gòu)型層、艙段層、表達(dá)層、設(shè)計(jì)層四個(gè)層次；機(jī)械總體和結(jié)構(gòu)的協(xié)同設(shè)流程分為兩個(gè)階段；接口信息的傳遞采用三維模型結(jié)合說明文件的形式進(jìn)行傳遞。本方法省去了相互轉(zhuǎn)化過程，提高了接口信息的易理解性，減少了設(shè)計(jì)過程中的錯(cuò)誤率，提高了工作效率。
【專利說明】一種機(jī)械總體與結(jié)構(gòu)的協(xié)同化設(shè)計(jì)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及航天器數(shù)字化設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種航天器機(jī)械總體與結(jié)構(gòu)的協(xié)同 化設(shè)計(jì)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在航天器的設(shè)計(jì)中，航天器機(jī)械總體設(shè)計(jì)師要與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師進(jìn)行大量的協(xié)同，確 定航天器結(jié)構(gòu)上的孔位信息、局部開口信息等各種接口信息，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在接受到這些信 息后才能進(jìn)行下一步的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。目前這種接口信息仍然使用二維圖紙加說明文件 的形式進(jìn)行傳遞，主要步驟如下：
[0003] (1)機(jī)械總體設(shè)計(jì)師將各種接口信息表達(dá)在機(jī)械總體三維模型中；
[0004] (2)接口信息在機(jī)械總體三維模型中確認(rèn)無誤后，機(jī)械總體設(shè)計(jì)師將其轉(zhuǎn)換成二 維圖紙，并編寫說明文件將其傳遞給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師；
[0005] (3)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在接受到二維圖紙和說明文件后，以此為依據(jù)進(jìn)行接口信息的詳 細(xì)設(shè)計(jì)，并表達(dá)在結(jié)構(gòu)三維模型中。
[0006] 隨著航天器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)趨于復(fù)雜，三維模型在航天器設(shè)計(jì)中的全面應(yīng)用，這種 設(shè)計(jì)方法存在著以下幾個(gè)缺點(diǎn)：
[0007] (1)效率不高：這種接口信息傳遞需要進(jìn)行兩次三維信息與二維信息的相互轉(zhuǎn) 換，需要消耗大量的時(shí)間，效率不高；
[0008] (2)易引發(fā)錯(cuò)誤：以二維圖紙作為信息傳遞的形式可理解性差，容易造成信息的 丟失，因此設(shè)計(jì)錯(cuò)誤；
[0009] (3)關(guān)聯(lián)性差：當(dāng)機(jī)械總體三維模型中的接口信息與結(jié)構(gòu)三維模型中的接口信息 關(guān)聯(lián)性差，當(dāng)機(jī)械總體設(shè)計(jì)師對機(jī)械總體三維模型中接口信息進(jìn)行更改時(shí),需要同時(shí)進(jìn)行 二維圖紙的更改，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師再將結(jié)構(gòu)三維模型中的接口信息進(jìn)行更改。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的提供一種航天器機(jī)械總體與結(jié)構(gòu)的協(xié)同化設(shè)計(jì)方法，使機(jī)械總體設(shè) 計(jì)師與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師之間的協(xié)同更加高效，接口信息關(guān)聯(lián)性更強(qiáng)，以適應(yīng)基于三維模型的航 天器協(xié)同設(shè)計(jì)模式。
[0011] 為實(shí)施上述目的，本發(fā)明采用自頂向下的設(shè)計(jì)思想，將航天器三維模型劃分為四 個(gè)層次，逐層細(xì)化，在此基礎(chǔ)上規(guī)定了機(jī)械總體與結(jié)構(gòu)之間的協(xié)同設(shè)計(jì)流程，明確了機(jī)械總 體設(shè)計(jì)師與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師協(xié)同設(shè)計(jì)建模的具體要求，確保了接口信息之間的高效準(zhǔn)確傳遞， 提高了航天器三維數(shù)字化建模的效率和模型的準(zhǔn)確性。具體方案如下：
[0012] (1)采用自頂向下的設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)時(shí)從系統(tǒng)角度入手，從產(chǎn)品的頂層功能和性能 入手，確定產(chǎn)品的組成、相互關(guān)系和實(shí)現(xiàn)方式，首先形成頂層設(shè)計(jì)方案；然后下一級(jí)子系統(tǒng) 根據(jù)上級(jí)要求的設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)邊界進(jìn)行子系統(tǒng)內(nèi)部的細(xì)化設(shè)計(jì)。按照這個(gè)方式對系統(tǒng)目 標(biāo)層層分解，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
[0013] (2)將三維模型按照成熟度劃分為構(gòu)型層、艙段層、表達(dá)層、設(shè)計(jì)層四個(gè)層次，逐層 細(xì)化，形成從整器級(jí)別到零部件級(jí)別的不同功能的模型。
[0014] (3)機(jī)械總體和結(jié)構(gòu)的協(xié)同設(shè)流程分為兩個(gè)階段：方案協(xié)調(diào)階段、詳細(xì)設(shè)計(jì)階段。 前一階段在前三層模型上開展，結(jié)構(gòu)與機(jī)械總體進(jìn)行狀態(tài)協(xié)調(diào)，最終形成機(jī)械總體對結(jié)構(gòu) 的技術(shù)要求；后一階段結(jié)構(gòu)與機(jī)械總體分開進(jìn)行，結(jié)構(gòu)進(jìn)行零部件詳細(xì)設(shè)計(jì)，機(jī)械總體進(jìn)行 管路、電纜、內(nèi)裝飾等詳細(xì)設(shè)計(jì)，并定期進(jìn)行雙方的干涉檢查，發(fā)現(xiàn)問題立即進(jìn)行微調(diào)。
[0015] (4)接口信息的傳遞采用三維模型結(jié)合說明文件的形式進(jìn)行傳遞，三維模型主要 用于傳遞產(chǎn)品的幾何信息，通過發(fā)布幾何的形式傳遞，傳遞之后與三維模型直接關(guān)聯(lián)使用。 說明文件主要用于對三維模型進(jìn)行說明、在文件中明確所發(fā)布模型的文件名、版本、基準(zhǔn)坐 標(biāo)系發(fā)布幾何的名稱、以及未在模型中體現(xiàn)的其它要求。
[0016] 本發(fā)明所采用的結(jié)構(gòu)協(xié)同化設(shè)計(jì)方法取得的有益效果是：
[0017] (1)接口信息直接在三維模型直接進(jìn)行傳遞，省去了兩次三維信息與二維信息相 互轉(zhuǎn)化過程，提高了工作效率；
[0018] (2)接口信息不用再從三維模型轉(zhuǎn)換成二維圖紙，提高了接口信息的易理解性，減 少了設(shè)計(jì)過程中的錯(cuò)誤率。
[0019] (3)接口信息在機(jī)械總體三維模型與結(jié)構(gòu)三維模型之間相互關(guān)聯(lián)，接口信息的更 改更加快捷。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1機(jī)械總體-結(jié)構(gòu)三維協(xié)同設(shè)計(jì)流程；
[0021] 圖2接口模型的命名示例圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明：
[0023] 將三維模型按照成熟度劃分為四個(gè)層次，逐層細(xì)化，形成從整器級(jí)別到零部件級(jí) 別的不同功能的模型。各層模型包含的內(nèi)容如下：
[0024] 第一層模型為構(gòu)型層，主要包含大系統(tǒng)接口、整器構(gòu)型、艙段分界面等頂層信息；
[0025] 第二層模型為艙段層，主要包含單個(gè)艙段的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)和各區(qū)域儀器設(shè)備重量 分布；
[0026] 第三層模型為表達(dá)層，主要進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)和部裝的設(shè)計(jì)和儀器設(shè)備布局的設(shè)計(jì)；
[0027] 第四層模型為設(shè)計(jì)層，主要進(jìn)行零部件和機(jī)械總體的詳細(xì)設(shè)計(jì)。
[0028] 下一層模型在上一層模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行細(xì)化，各層模型各自形成裝配，避免同一 零部件的多層模型重疊在一起。
[0029] 在將三維模型劃分為四個(gè)層次的基礎(chǔ)上，進(jìn)行機(jī)械總體與結(jié)構(gòu)的協(xié)同設(shè)計(jì)，協(xié)同 設(shè)計(jì)流程如圖1所示。機(jī)械總體設(shè)計(jì)師向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師提出的要求主要包括總體構(gòu)型、艙段 分界面、局部開口、設(shè)備安裝接口、設(shè)備布局和外形、重量分布等，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師向機(jī)械總體設(shè) 計(jì)師提供的幾何信息主要包括由結(jié)構(gòu)定義的設(shè)備安裝面、結(jié)構(gòu)裝配的外形等。在第一層模 型中，機(jī)械總體設(shè)計(jì)師在模型中通過發(fā)布幾何向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師提出總體構(gòu)型要求，同時(shí)明確 艙段分界面和艙段坐標(biāo)系。在第二層模型中，機(jī)械總體設(shè)計(jì)師在模型中通過發(fā)布幾何向結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)師提出局部開口要求，通過專用模型向結(jié)構(gòu)提供設(shè)備初步布局，通過技術(shù)文件向結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)師提供重量分布情況；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在模型中通過發(fā)布幾何向機(jī)械總體設(shè)計(jì)師提供由 結(jié)構(gòu)定義的設(shè)備安裝面及相應(yīng)坐標(biāo)系。在第三層模型中，機(jī)械總體設(shè)計(jì)師在模型中通過發(fā) 布幾何向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師提出艙壁上的設(shè)備安裝接口要求、艙內(nèi)次級(jí)結(jié)構(gòu)上的局部開口要求， 在技術(shù)文件中向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師提出艙內(nèi)次級(jí)結(jié)構(gòu)上的設(shè)備安裝孔表，對于其它在模型中不易 提出的要求，一并在技術(shù)文件中提出；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師采用專用模型機(jī)械總體設(shè)計(jì)師提供結(jié)構(gòu) 裝配的外形信息和重量信息。在第四層模型中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師和機(jī)械總體設(shè)計(jì)師進(jìn)行各自的 詳細(xì)設(shè)計(jì)。
[0030] 在協(xié)同流程中，機(jī)械總體設(shè)計(jì)師和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師之間采用接口模型結(jié)合技術(shù)文件來 交換信息，接口模型主要用于傳遞產(chǎn)品的幾何信息，技術(shù)文件主要用于對三維模型進(jìn)行說 明、對模型的狀態(tài)進(jìn)行控制以及對模型中未包含的信息進(jìn)行補(bǔ)充。
[0031] 接口模型是一種特殊的骨架模型。機(jī)械總體設(shè)計(jì)師與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在每層進(jìn)行協(xié)同 設(shè)計(jì)時(shí)，將交互的信息形成發(fā)布幾何，所有的發(fā)布幾何均匯總到接口模型中。接受方接到接 口模型后，即將本方的三維模型直接關(guān)聯(lián)到發(fā)布幾何上，從而使協(xié)同設(shè)計(jì)雙方的三維模型 形成交互，保證關(guān)鍵信息的一致性。為保證接口模型的一致處理，對接口模型的名稱進(jìn)行規(guī) 范，名稱包括型號(hào)代字、模型層次、接口內(nèi)容、類型標(biāo)記四部分，類型標(biāo)記為"JK"，接口的命 名示例見圖2所示。錯(cuò)誤！未找到引用源。
[0032] 當(dāng)某一層模型設(shè)計(jì)完成時(shí)，發(fā)布方在Avidm文件管理系統(tǒng)中出一份模型說明文 件，明確接口模型的版本、接口幾何的清單等發(fā)布信息，并由對方技術(shù)負(fù)責(zé)人確認(rèn)。如果要 修改已發(fā)布的模型，則需首先在Avidm中更改該文件，更改流程中應(yīng)包含對方技術(shù)負(fù)責(zé)人 的會(huì)簽。文件更改完成后方可進(jìn)行模型的修改。
【權(quán)利要求】
1. 一種航天器機(jī)械總體與結(jié)構(gòu)的協(xié)同化設(shè)計(jì)方法，其特征是：具體包括如下步驟： (1) 采用自頂向下的設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)時(shí)從系統(tǒng)角度入手，從產(chǎn)品的頂層功能和性能入 手，確定產(chǎn)品的組成、相互關(guān)系和實(shí)現(xiàn)方式，首先形成頂層設(shè)計(jì)方案；然后下一級(jí)子系統(tǒng)根 據(jù)上級(jí)要求的設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)邊界進(jìn)行子系統(tǒng)內(nèi)部的細(xì)化設(shè)計(jì)。按照這個(gè)方式對系統(tǒng)目標(biāo) 層層分解，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)； (2) 將三維模型按照成熟度劃分為構(gòu)型層、艙段層、表達(dá)層、設(shè)計(jì)層四個(gè)層次，逐層細(xì) 化，形成從整器級(jí)別到零部件級(jí)別的不同功能的模型； (3) 機(jī)械總體和結(jié)構(gòu)的協(xié)同設(shè)流程分為兩個(gè)階段：方案協(xié)調(diào)階段、詳細(xì)設(shè)計(jì)階段。前 一階段在前三層模型上開展，結(jié)構(gòu)與機(jī)械總體進(jìn)行狀態(tài)協(xié)調(diào)，最終形成機(jī)械總體對結(jié)構(gòu)的 技術(shù)要求；后一階段結(jié)構(gòu)與機(jī)械總體分開進(jìn)行，結(jié)構(gòu)進(jìn)行零部件詳細(xì)設(shè)計(jì)，機(jī)械總體進(jìn)行管 路、電纜、內(nèi)裝飾等詳細(xì)設(shè)計(jì)，并定期進(jìn)行雙方的干涉檢查，發(fā)現(xiàn)問題立即進(jìn)行微調(diào)； (4) 接口信息的傳遞采用三維模型結(jié)合說明文件的形式進(jìn)行傳遞，三維模型主要用于 傳遞產(chǎn)品的幾何信息，通過發(fā)布幾何的形式傳遞，傳遞之后與三維模型直接關(guān)聯(lián)使用。說明 文件主要用于對三維模型進(jìn)行說明、在文件中明確所發(fā)布模型的文件名、版本、基準(zhǔn)坐標(biāo)系 發(fā)布幾何的名稱、以及未在模型中體現(xiàn)的其它要求。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK104217052SQ201310221035
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月31日
【發(fā)明者】谷巍, 劉剛, 游進(jìn), 賈東永, 周強(qiáng), 郝平, 賴松柏, 韓彬 申請人:北京空間技術(shù)研制試驗(yàn)中心