一種基于CATIA 的飛機(jī)工裝快速命名方法及其實(shí)現(xiàn)技術(shù)

呂凱,沈建新

(南京航空航天大學(xué)機(jī)電學(xué)院,江蘇南京210016)

0 引言

飛機(jī)工藝裝備是實(shí)現(xiàn)飛機(jī)設(shè)計(jì)制造要求的重要技術(shù)物質(zhì)裝備。由于飛機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件種類繁多并且精度要求高,故在飛機(jī)制造過程中采用了大量的工藝裝備以滿足飛機(jī)生產(chǎn)制造技術(shù)要求[1]。

進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代,飛機(jī)工裝普遍應(yīng)用CAD技術(shù),這樣為飛機(jī)工裝的設(shè)計(jì)與制造提供了便利,提高了生產(chǎn)效率,縮短了生產(chǎn)周期。由于飛機(jī)工裝的復(fù)雜性,通用性較強(qiáng)的智能設(shè)計(jì)軟件無法覆蓋飛機(jī)工裝設(shè)計(jì)的各個(gè)方面,也無法進(jìn)一步提高飛機(jī)工裝品質(zhì)和開發(fā)速度[2]。因此必須開發(fā)針對(duì)某一飛機(jī)產(chǎn)品工裝的專用快速設(shè)計(jì)系統(tǒng),將與該產(chǎn)品有關(guān)的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、數(shù)據(jù)等相結(jié)合,并自動(dòng)貫穿于該產(chǎn)品設(shè)計(jì)的全過程,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品工裝開發(fā)的高度自動(dòng)化和智能化[3]。

現(xiàn)階段,飛機(jī)工裝種類繁多且包含的零組件較多,其中零組件的命名成為一個(gè)繁重且沒有創(chuàng)新的重復(fù)性勞動(dòng)。不僅要花大量的時(shí)間和精力,且當(dāng)零組件較多時(shí),人為命名的準(zhǔn)確率得不到保障。

1 命名規(guī)范要求

根據(jù)某大型航空制造企業(yè)工裝的命名規(guī)范,對(duì)其要求進(jìn)行了以下規(guī)整:

1)飛機(jī)的工裝設(shè)計(jì)都是在CATIA上完成的。

2)所有自制零件名稱為總裝名稱后面加上序號(hào),如總裝名稱為ZZ－54GZ,排在第一個(gè)的自制零件名稱即為ZZ－54GZ－1。為了區(qū)分零組件,組件的序號(hào)前面加個(gè)0,即為ZZ－54GZ－01。序號(hào)即為零組件所在這一級(jí)的位置。

3)所有名稱以GB/HB/QB(國標(biāo)/企標(biāo)/航標(biāo))開始的零組件名稱是不能修改的,只能修改它所對(duì)應(yīng)的實(shí)例名,在其實(shí)例名后面添加零組件的序號(hào)。CATIA中實(shí)例名是不允許相同的。

4)同一級(jí)別下的相同零件的序號(hào)是一樣的,如圖1所示,這兩個(gè)國標(biāo)件都是GB70－85 M10x30,屬于同一個(gè)零件,因此它們的序號(hào)是一樣的。

圖1 零件名稱與實(shí)例名

5)總裝文件下面可以包含多個(gè)組件,組件里面也可以包含組件,最多包含3級(jí)組件,且組件下一級(jí)零組件的命名為這個(gè)組件名稱添加其所在的位置序號(hào)。例如組件名稱為ZZ－54GZ－03,其下一級(jí)的第一個(gè)零件即為ZZ－54GZ－03－1。

2 設(shè)計(jì)原理及實(shí)現(xiàn)

根據(jù)上述要求,其命名有一定的規(guī)律性,因此工裝的快速智能命名方法是可以實(shí)現(xiàn)的,但是要求較多,實(shí)現(xiàn)起來有一定的復(fù)雜性。因此要分多步實(shí)現(xiàn),采用先易后難的方法,先對(duì)總裝下面的第一級(jí)零組件進(jìn)行命名,再對(duì)第二級(jí)、第三級(jí)零組件進(jìn)行命名,之后對(duì)GB/QB/HB件進(jìn)行命名,最后再判斷相同的零件,并加上同一個(gè)序號(hào)。

2.1 自制零組件命名

基于以上構(gòu)思,以CATIA為平臺(tái),用VS2005軟件開發(fā)了工裝智能快速命名工具。程序通過獲得根目錄的指針,取得總裝文件的名稱。并通過根目錄指針至上到下遍歷獲取下一級(jí)零組件的指針,且遍歷的索引號(hào)即為零組件的序號(hào),如圖2所示。再通過對(duì)下一級(jí)文件類型的判斷,可得出是Product或者Part。即可實(shí)現(xiàn)對(duì)零組件的分別命名。

圖2 遍歷樹順序

第二、第三級(jí)零組件命名方式與第一級(jí)類似,唯一的不同就是第一級(jí)為根目錄指針,而這個(gè)是以組件為根目錄,并且命名的方式是在組件名稱的后面加上所在的序號(hào)。

2.2 GB/QB/HB件命名

零件中GB/QB/HB件的命名與自制件不同,由于它們的名稱不能改變,只能改變其實(shí)例名,并且CATIA中實(shí)例名是不允許相同的。在上述的基礎(chǔ)上,對(duì)總裝下第一級(jí)零組件的名稱進(jìn)行判斷,倘若文件的名稱以GB/QB/HB開頭,就按規(guī)范對(duì)其命名。由于CATIA中實(shí)例名是不相同的,如圖1所示,即使調(diào)用同一個(gè)零件進(jìn)來,實(shí)例名最后一位也會(huì)多個(gè)序號(hào)來區(qū)分開來。因此在其本身的實(shí)例名后面加上序號(hào),即使序號(hào)一樣,它們的實(shí)例名也不會(huì)相同的。

2.3 重名零件判斷

在用戶所完成的CATIA總裝文件中,所有零組件順序不允許改變,因此不能采用將相同零件放在一起的方式進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)。同時(shí),由于相同的零件應(yīng)具有相同的序號(hào),所以現(xiàn)在零件所在的位置不能表示其序號(hào)。

由于零件現(xiàn)所在的位置不能表示其序號(hào),因此必須引進(jìn)新的方式對(duì)其序號(hào)進(jìn)行管理。參數(shù)因子可以記錄當(dāng)前零件的位置,并且當(dāng)零件相同時(shí)參數(shù)因子不改變,可以很好的解決零件的序號(hào)問題[4]。

以同一級(jí)別下的零件為例,用參數(shù)因子記錄其序號(hào)。

1)判斷其名稱是否與前面的零件名稱是否相同,倘若一樣則不對(duì)其進(jìn)行命名,參數(shù)因子不變,索引號(hào)i＋＋。

2)若前面沒有相同名稱的零件,則進(jìn)行規(guī)范化命名,序號(hào)即為參數(shù)因子。

3)命名做完后再為該零件后面的零件做同名判斷,沒有出現(xiàn)同名零件,則參數(shù)因子直接＋1,并對(duì)下一個(gè)零件進(jìn)行步驟1判斷,直至結(jié)束。

4)若出現(xiàn)同名零件,則對(duì)所有同名零件進(jìn)行改名,序號(hào)都為參數(shù)因子,因此結(jié)束后相同零件的序號(hào)是一樣的,同名全部判斷結(jié)束后參數(shù)因子p＋＋,并對(duì)下一個(gè)零件進(jìn)行步驟1判斷,直至結(jié)束(圖3)。

圖3 同級(jí)零件命名流程

二、三級(jí)同名零件的判斷與一級(jí)相似,但二、三級(jí)之后的命名與一級(jí)之間沒有聯(lián)系,所以要設(shè)立二級(jí)參數(shù)因子以及三級(jí)參數(shù)因子,每級(jí)參數(shù)因子只能管理本級(jí)別的序號(hào)。

參數(shù)因子的使用,可以順利解決相同零件的序號(hào)問題,同時(shí)對(duì)不同零件以及組件的序號(hào)也適用,可以管理整個(gè)總裝文件的序號(hào)問題[5]。并且在不改變零件順序的情況下,提高了運(yùn)算效率。同時(shí)二、三級(jí)參數(shù)因子的引入,可以分層管理各個(gè)級(jí)別的序號(hào)問題,這樣各個(gè)級(jí)別的序號(hào)也不會(huì)干擾和影響。

2.4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

根據(jù)前面的設(shè)計(jì)原理的可行性,基于VS2005軟件開發(fā),最終實(shí)現(xiàn)了工裝智能快速命名工具。并且與人工命名相比,效率與正確率都得到了提高(表1)。

表1 測(cè)試結(jié)果

從表1中數(shù)據(jù)可知,工裝智能快速命名工具可以滿足客戶的需求,并且效果讓人滿意。圖4為命名前后效果圖程序運(yùn)行結(jié)果與預(yù)期相符,智能命名得以實(shí)現(xiàn)。

圖4 命名前后效果圖

3 程序優(yōu)化

3.1 文件級(jí)別的擴(kuò)展

根據(jù)用戶需求,總裝文件下最多三級(jí)零組件,但是可以把組件下面一級(jí)的命名做成一個(gè)子函數(shù),若遇到組件就做子函數(shù)對(duì)組件下一級(jí)進(jìn)行命名操作。因?yàn)槊總€(gè)組件中的零組件命名之間不受影響,所以參數(shù)因子就可以在子函數(shù)中聲明,這樣就可以管理組件里面的零組件序號(hào)。運(yùn)用子函數(shù),不僅省去了大量的重復(fù)性代碼,并且可以無限的循環(huán)下去,即使組件級(jí)別多余三級(jí),程序也能運(yùn)行。

3.2 實(shí)例名命名的優(yōu)化

GB/QB/HB件的命名是在實(shí)例名中運(yùn)行的,簡單來說就是在已有的實(shí)例名稱后面加上序號(hào),雖然這樣方便,但倘若多次使用工裝智能快速命名工具,則實(shí)例名后面的序號(hào)會(huì)不斷增多,例如第一次命名后實(shí)例名為GB－1.1－1,若由于誤操作或需要進(jìn)行第二次命名結(jié)果即為GB－1.1－1－1,顯然這樣是不符合要求的。

這是因?yàn)閷?shí)例名的來源是不斷變化的,因此要找一個(gè)固定的名稱來源。GB/QB/HB件的名稱是不變的,是一個(gè)固定的名稱來源,但也要與相同的GB/QB/HB件實(shí)例名進(jìn)行區(qū)分,因此給判斷重名這個(gè)子函數(shù)也配了一個(gè)子參數(shù)因子。子參數(shù)因子用來管理同名零件的實(shí)例名的序號(hào),在相同的零件中,子參數(shù)因子用來記錄相同零件的序號(hào),就可以區(qū)分出相同零件的實(shí)例名。這樣即使經(jīng)過多次命名,零件的實(shí)例名還是不變的,而且不會(huì)重復(fù),工程上將不會(huì)出現(xiàn)上述的錯(cuò)誤。

4 結(jié)論

本文提出了一種基于參數(shù)因子的命名方法,來管理相同零組件的序號(hào)及命名?；贑ATIA和VS2005環(huán)境實(shí)現(xiàn)了不同級(jí)別、不同類型的文件序號(hào)的正確管理,經(jīng)過用戶測(cè)試,大大縮短了用戶的勞動(dòng)時(shí)間,減少了勞動(dòng)強(qiáng)度,并且提高了正確率,具有很高的實(shí)用價(jià)值。

[1]李洋,廖文和,李迎光.CBR技術(shù)在飛機(jī)工裝設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].機(jī)械制造與自動(dòng)化,2007(01):65－67.

[2]韓潔,王仲奇,康永剛,等.飛機(jī)工裝設(shè)計(jì)知識(shí)庫系統(tǒng)的研究[J].機(jī)械制造,2011(02):92－95.

[3]席平,李寶亮,曲學(xué)軍.飛機(jī)裝備工裝CAD設(shè)計(jì)方法研究[J].航空制造技術(shù),2002(08):55－57.

[4]王莉.各種內(nèi)部排序算法的比較[J].黑龍江科技信息,2009(29):90.

[5]云微.排序算法的分析與比較實(shí)現(xiàn)[J].科技信息,2008(33):498－519.