基于知識(shí)融合的航天貯箱法蘭類產(chǎn)品快速建模技術(shù)研究

徐海洋，韓文仲，李 洋，崔 鑫

（1.北華航天工業(yè)學(xué)院，廊坊 065000；2.天津航天長(zhǎng)征火箭制造有限公司，天津 300462）

0 引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)航天事業(yè)的高速發(fā)展，國(guó)家加大了對(duì)我國(guó)航天事業(yè)制造業(yè)的投入，一些航天零件加工模式的標(biāo)準(zhǔn)化是必然的趨勢(shì)。零件的批量生產(chǎn)性和種類多樣性等突出特點(diǎn)導(dǎo)致零件的生產(chǎn)效率一直得不到提高，生產(chǎn)效率成為了制約企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵性因素。

航天貯箱法蘭類產(chǎn)品是一種航天專用標(biāo)準(zhǔn)件，具有種類多、批量大的特點(diǎn)，提高其加工生產(chǎn)效率對(duì)企業(yè)具有重要的意義。航天貯箱法蘭類產(chǎn)品是火箭貯箱的重要組成部分，其在使用時(shí)要考慮安全性和密封可靠性，在沒(méi)有變形的條件下，還要考慮有一定的強(qiáng)度及剛度，同時(shí)又具有方便拆卸的特點(diǎn)，是不可或缺的航天產(chǎn)品。在實(shí)際的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)加工過(guò)程中，航天貯箱法蘭類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與工藝是非常費(fèi)時(shí)且重復(fù)建模程度很高的工作。以設(shè)計(jì)人員與工藝人員的經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的重新建模模式，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，生產(chǎn)效率降低，不能滿足企業(yè)提升發(fā)展空間的需要。因此，如何利用開(kāi)發(fā)出航天產(chǎn)品快速建模系統(tǒng)花費(fèi)較少的時(shí)間，進(jìn)行快速參數(shù)化設(shè)計(jì)，提高企業(yè)效率，縮短航天產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，已成為目前航天企業(yè)對(duì)于航天標(biāo)準(zhǔn)件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)面臨的關(guān)鍵性問(wèn)題，能解決航天貯箱法蘭類產(chǎn)品中的生產(chǎn)效率問(wèn)題，將會(huì)很大程度上提高航天企業(yè)產(chǎn)量。

1 UG/KF語(yǔ)言與航天貯箱法蘭類產(chǎn)品種類介紹

1.1 UG/KF語(yǔ)言

知識(shí)融合技術(shù)是一種響應(yīng)知識(shí)工程技術(shù)，UG/KF語(yǔ)言是實(shí)現(xiàn)知識(shí)融合技術(shù)的直接手段，是EDS公司推出的Intent技術(shù)之上建立的基于知識(shí)的工程語(yǔ)言[1]。UG/KF語(yǔ)言是一種面向?qū)ο蟮慕忉屝哉Z(yǔ)言[2]。用UG/KF語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的UG菜單程序、對(duì)話框程序和零件程序等可以完全內(nèi)嵌在UG系統(tǒng)中。在UG軟件中沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)零件庫(kù)，更沒(méi)有航天行業(yè)的專用零件庫(kù)，而航天行業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝制造經(jīng)常會(huì)用到標(biāo)準(zhǔn)件、專用件，若每次設(shè)計(jì)與工藝制造都要對(duì)每一零件從頭開(kāi)始建模，則要做許多重復(fù)性的工作[3]，因此針對(duì)航天企業(yè)設(shè)計(jì)與工藝制造過(guò)程中遇到的眾多困難，提出基于知識(shí)融合的航天貯箱法蘭類產(chǎn)品快速建模技術(shù)勢(shì)在必行。用知識(shí)融合技術(shù)對(duì)一些常用零件進(jìn)行快速三維建模，減少了工藝人員大量重復(fù)勞動(dòng)，并有利的保證了零件建模過(guò)程中的準(zhǔn)確性，提高了企業(yè)生產(chǎn)效率。

1.2 航天貯箱法蘭類產(chǎn)品種類

航天貯箱法蘭類產(chǎn)品包括盤形法蘭、工形法蘭和帶頸法蘭，如圖1所示，三種類型航天貯箱法蘭類產(chǎn)品。航天貯箱法蘭類產(chǎn)品密封槽分為：無(wú)槽、榫槽、梯槽、V槽和W槽，如圖3所示，工形法蘭四種密封槽。盤形法蘭因密封槽不同可分為五種。帶頸法蘭同樣因密封槽不同分為五種。而工形法蘭因上下面都有密封槽，排列組合后共有15種。

2 航天貯箱法蘭類產(chǎn)品快速建模系統(tǒng)重點(diǎn)程序開(kāi)發(fā)

圖1 三種類型航天貯箱法蘭類產(chǎn)品

航天貯箱法蘭類產(chǎn)品快速建模系統(tǒng)程序開(kāi)發(fā)主要解決航天貯箱法蘭類產(chǎn)品主體部分程序開(kāi)發(fā)、航天貯箱法蘭類產(chǎn)品孔自動(dòng)環(huán)形陣列程序開(kāi)發(fā)、航天貯箱法蘭類產(chǎn)品密封槽程序開(kāi)發(fā)和航天貯箱法蘭類產(chǎn)品初始化、更新程序開(kāi)發(fā)等。

2.1 航天貯箱法蘭類產(chǎn)品主體部分程序開(kāi)發(fā)

由于航天貯箱法蘭類產(chǎn)品主體部分相對(duì)簡(jiǎn)單，只需要圓柱體的布爾運(yùn)算就能實(shí)現(xiàn)零件程序的開(kāi)發(fā)，如下為圓柱體程序段：

通過(guò)圓柱體的布爾運(yùn)算，來(lái)創(chuàng)建航天貯箱法蘭主體部分程序開(kāi)發(fā)。當(dāng)航天貯箱法蘭主體部分需要去除圓柱孔，布爾運(yùn)算Operation改為Subtract，Target為與某一個(gè)物體的布爾運(yùn)算對(duì)象。

2.2 航天貯箱法蘭類產(chǎn)品孔自動(dòng)環(huán)形陣列程序開(kāi)發(fā)

隨著法蘭外徑的變化，其孔數(shù)目也將變化，在實(shí)際生產(chǎn)中航天貯箱法蘭類產(chǎn)品會(huì)用到各種孔數(shù)目，此時(shí)開(kāi)發(fā)出孔自動(dòng)環(huán)形陣列程序是必不可少的。只需在開(kāi)發(fā)出的對(duì)話框孔數(shù)量中輸入一定數(shù)目值就能達(dá)到想要的效果，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)環(huán)形陣列的作用，如圖4所示，榫槽型帶頸法蘭對(duì)話框孔數(shù)目一項(xiàng)。

航天貯箱法蘭類產(chǎn)品孔自動(dòng)環(huán)形陣列程序開(kāi)發(fā)時(shí)需要如下程序段：

以帶頸法蘭為例，在開(kāi)發(fā)出的對(duì)話框孔數(shù)目中輸入數(shù)目值，實(shí)現(xiàn)如下變化。如圖2所示。

圖2 帶頸法蘭孔數(shù)目變化

用UG/KF語(yǔ)言編寫的程序段實(shí)現(xiàn)了孔數(shù)目自動(dòng)環(huán)形陣列，快速完成了孔數(shù)目的增加與減少，快速達(dá)到實(shí)際生產(chǎn)加工的需要，提高了建模效率。

2.3 航天貯箱法蘭類產(chǎn)品密封槽程序開(kāi)發(fā)

密封槽分為四類：榫槽、梯槽、V槽和W槽。以W槽為例，用UG/KF語(yǔ)言開(kāi)發(fā)程序段如下：

圖3 工形法蘭四種密封槽

以封閉線段程序段和旋轉(zhuǎn)體程序段完成密封槽的程序開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)快速改變密封槽尺寸，達(dá)到用戶想要的效果，提高建模速度。同理，其他類型的密封槽程序開(kāi)發(fā)原理一樣，這里不再詳述。

以工形法蘭為例，分別展示四種密封槽，如圖3所示。

2.4 航天貯箱法蘭類產(chǎn)品初始化程序、更新程序開(kāi)發(fā)

航天貯箱法蘭類產(chǎn)品初始化程序：當(dāng)用戶需要得到某一種類型的法蘭尺寸時(shí)，只需改變對(duì)話框中的原始數(shù)值。當(dāng)再次打開(kāi)UG軟件進(jìn)入航天貯箱法蘭類產(chǎn)品快速建模系統(tǒng)對(duì)話框中的數(shù)值將會(huì)回到原始數(shù)值。為了使航天貯箱法蘭類產(chǎn)品快速建模系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，初始化對(duì)話框原始數(shù)值是必不可少的程序。

初始化程序段如下：

以榫槽型帶頸法蘭為例，用UG/KF語(yǔ)言開(kāi)發(fā)出的對(duì)話框與零件，如圖4所示。

圖4 榫槽型帶頸法蘭對(duì)話框與零件

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3 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)航天企業(yè)對(duì)航天貯箱法蘭類產(chǎn)品快速建模系統(tǒng)的應(yīng)用需求，在分析現(xiàn)階段三維建模軟件繪圖的基礎(chǔ)上，利用UG/KF語(yǔ)言開(kāi)發(fā)出符合航天企業(yè)三維模型標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的應(yīng)用模塊。本文介紹了基于知識(shí)融合技術(shù)對(duì)航天貯箱法蘭類產(chǎn)品快速建模系統(tǒng)的重點(diǎn)程序開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)的航天貯箱法蘭類產(chǎn)品快速建模系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了以嵌入式菜單與UG無(wú)縫集成，提高建模效率，縮短系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期，提高企業(yè)生產(chǎn)效率，同時(shí)可作為其他零件參數(shù)化快速建模提供參考。

[1]魯剛,朱文華,黃夫理.省煤器智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)及其關(guān)鍵技術(shù)[J].現(xiàn)代制造工程,2013(2).

[2]張幼軍,岳清萍.知識(shí)熔接技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2007,29(1).

[3]繆麗燕.基于UG二次開(kāi)發(fā)的零件設(shè)計(jì)可重用技術(shù)研究[D].青島大學(xué),2008,35(4).