航空產(chǎn)品電纜的數(shù)字化布局分析

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航空產(chǎn)品電纜的數(shù)字化布局分析

牛蕊
（中航沈飛民用飛機有限責(zé)任公司,沈陽110850）

摘 要：本文將對航空產(chǎn)品電纜的數(shù)字化布局進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上探索電纜數(shù)字化布局設(shè)計流程、產(chǎn)品數(shù)字樣機的建立、電纜交互式布局設(shè)計。

關(guān)鍵詞：航空產(chǎn)品；電纜數(shù)字化布局；分析

0　引言

電纜數(shù)字化布局作為一項先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，已經(jīng)在實際的生產(chǎn)活動中得到有效應(yīng)用，但是我國運用該項技術(shù)相對較，實際的應(yīng)用中還存在一定問題。所以相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)加強重視，通過有效地運用航空產(chǎn)品電纜數(shù)字化布局技術(shù)提升生產(chǎn)水平。

1　電纜數(shù)字化布局設(shè)計概述

航空產(chǎn)品中電纜的布局設(shè)計指的是，以保證產(chǎn)品整體電磁兼容性、安全性、可靠性、維修性、公益性為前提，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)件裝配體中為了實現(xiàn)產(chǎn)品電氣功能，設(shè)置整機產(chǎn)品中電纜的端頭處理方式、連接器接線、綁扎方式、分支形式、走線等內(nèi)容，并對設(shè)計結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化。機械制造、電氣技術(shù)等專業(yè)的知識在電纜布局設(shè)計中都會涉及，其主要作用在于對產(chǎn)品中電纜的固定、綁扎、走線路徑進(jìn)行選擇，其特點是通過多種技術(shù)的運用解決多項問題。

在進(jìn)行電纜數(shù)字化布局的過程中應(yīng)當(dāng)注意以下內(nèi)容：首先，應(yīng)當(dāng)滿足電氣連接功能需求。電氣連接功能需求是完成系統(tǒng)設(shè)計功能應(yīng)當(dāng)具備的傳遞電能、電信號等功能。其次，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)空間約束，要求電纜的安裝和敷設(shè)應(yīng)當(dāng)在產(chǎn)品裝配體空間內(nèi)完成。再次，電磁兼容性約束。要求電氣設(shè)備、電纜正組成部分在產(chǎn)品整體工作中不會彼此造成電磁干擾。最后，可靠性約束。需保證電纜自身結(jié)構(gòu)、固定、捆扎、分支符合技術(shù)要求。

已經(jīng)完成的電纜布局設(shè)計應(yīng)當(dāng)具有以下電纜相關(guān)屬性：首先，在具體產(chǎn)品空間中電纜設(shè)置的路線和方向。其次，和多個不同電氣設(shè)備模塊連寫的電纜構(gòu)成什么樣的分支結(jié)構(gòu)。再次，電纜之間、電纜和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)之間的固定和捆扎在什么位置、以什么樣的形式實現(xiàn)。最后，怎樣連接電連接器和電纜，具有怎樣的出現(xiàn)方向。

2　電纜數(shù)字化布局設(shè)計流程

電纜數(shù)字化布局設(shè)計的電纜布局設(shè)計工作，是以產(chǎn)品數(shù)字樣機為基礎(chǔ)運用數(shù)字化工具實現(xiàn)的。結(jié)構(gòu)空間約束、描述和定義電氣系統(tǒng)邏輯原理圖中的電纜連接功能、電磁兼容性和電纜可靠性方面的要求和方法是這里進(jìn)行電纜布局設(shè)計應(yīng)當(dāng)考慮的核心因素，確定電纜空間路徑和分支結(jié)構(gòu)是主要任務(wù)。在定義好電纜結(jié)構(gòu)和路徑后，應(yīng)當(dāng)驗證設(shè)計產(chǎn)品整機的可維護(hù)性、整機可裝配性、電纜可靠性，對于存在的問題應(yīng)當(dāng)進(jìn)行修改和優(yōu)化。最后，應(yīng)當(dāng)通過電纜平面展示圖、電纜三維模型、電纜材料報表形式將驗證合格的電纜布局結(jié)果。產(chǎn)品裝配部門和電纜制作車間會據(jù)此進(jìn)行電纜安裝制作的指導(dǎo)[1]。

與傳統(tǒng)電纜布局設(shè)計方式相比，電纜數(shù)字化布局設(shè)計具有明顯的優(yōu)勢：第一，根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計完成后的數(shù)字樣機進(jìn)行生產(chǎn)活動，去除了制造物理樣機環(huán)節(jié)。第二，整體布局設(shè)計通過結(jié)合智能布局和人機交互實現(xiàn)，并且在該環(huán)境中集中了工藝流程、機械、電氣等計算機輔助算法和工具，提升了決策水平。第三，實現(xiàn)電纜布局方案的數(shù)字化描述，裝配部門和電纜制作部門能夠據(jù)此獲得材料報表和三維模型，進(jìn)而更加直觀和精確的了解設(shè)計內(nèi)容。

實現(xiàn)電纜數(shù)字化布局設(shè)計，需要滿足以下條件：首先，產(chǎn)品數(shù)字化定義。在產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計CAD模型的基礎(chǔ)上，構(gòu)建的數(shù)字樣機能夠反映產(chǎn)品功能特點和幾何結(jié)構(gòu)特點。其次，電纜數(shù)字化建模。在電腦中全面表達(dá)電纜信息。第三，電纜數(shù)字化布局工具。包括智能算法和交互三維環(huán)境或虛擬環(huán)境，兩者的作用分別為實現(xiàn)自動化布局設(shè)計和實現(xiàn)具體布局設(shè)計。第四，數(shù)字化輸出和描述電纜布局方案。將電纜布局方案通過電纜材料報表、平面展開圖、三維模型的形式輸出和表達(dá)出來。

3　產(chǎn)品數(shù)字樣機的建立

計算機中產(chǎn)品的數(shù)字化描述和定義即是產(chǎn)品數(shù)字樣機，電纜數(shù)字化布局設(shè)計的實現(xiàn)以此為基礎(chǔ)和前提。通常來說產(chǎn)品數(shù)字樣機應(yīng)當(dāng)包含產(chǎn)品結(jié)構(gòu)件、電纜，并對以下的模型和信息進(jìn)行定義：首先，零部件模擬實體模型。CAD模型將零部件結(jié)構(gòu)特征通過幾何形體描述出來，在三維圖形渲染中不可直接使用零部件的實體模型，需要在片面化獲得多邊模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行渲染。其次，幾何特征。將反應(yīng)產(chǎn)品零部件CAD模型幾何特征的點、線、面，同反應(yīng)相應(yīng)模型幾何特征的點、線、面進(jìn)行映射。第三，產(chǎn)品裝配。一系列零部件模型根據(jù)裝配關(guān)系形成了產(chǎn)品裝配體，其中的裝配關(guān)系包括幾何約束、位置約束等。產(chǎn)品的組成層次關(guān)系能夠通過裝配關(guān)系展現(xiàn)出來，從某種角度上說也發(fā)揮產(chǎn)品部件或整機的功能。第三，運用機構(gòu)。能夠通過兩部件幾何特征間的幾何函數(shù)確定，也可以幾何特征為基礎(chǔ)設(shè)置產(chǎn)品的運功機構(gòu)。機械產(chǎn)品的性能和功能能夠通過運動機構(gòu)的運動學(xué)和動力學(xué)仿真反映出來[2]。

4　電纜交互式布局設(shè)計

定義、修改、建立電纜數(shù)字化模型構(gòu)成了電纜數(shù)字化布局。交互式電纜布局設(shè)計指的是在產(chǎn)品數(shù)字樣機的基礎(chǔ)上，進(jìn)行電纜數(shù)字化模型的交互式定義、修改、創(chuàng)建，完成數(shù)字樣機的布局設(shè)計程序。在布局設(shè)計過程中應(yīng)當(dāng)進(jìn)行以下操作和信息定義：首先，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息部分是電纜數(shù)字化模型中電纜結(jié)構(gòu)信息定義的對象，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行刪除電纜分支、增加電纜分支等操作。其次，電纜的空間路徑。電纜空間路徑與電纜數(shù)字化模型中幾何信息部分相對應(yīng)，它一方面修改和定義了電纜橫截面，另一方面修改、刪除、定義電纜關(guān)鍵點。再次，固定、安裝、使用卡箍和電連接器。在電纜末端關(guān)鍵點上定義后才能使用電連接器。最后，電纜材料。通常運用線束中指定兩個關(guān)鍵點間的電纜部分、電纜段為實際中的電纜材料和輔助材料。

5　結(jié)語

本文分析了航空產(chǎn)品電纜的數(shù)字化布局，但本文還存在一定局限，希望行業(yè)人員能夠加強重視，不斷提升產(chǎn)品電纜數(shù)字化布局技術(shù)的應(yīng)用水平，進(jìn)而推動我國工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳向東,張旺軍,潘艷華.航天器的數(shù)字化總裝設(shè)計研究[J].航天器工程,2012(10):64-67.

[2]汪西,張俐,王亮等.機身部件柔性裝配數(shù)字化測量技術(shù)應(yīng)用[J].航空制造技術(shù),2013(08):93-97.

DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.120