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高效集成全三维装配理念的飞机结构设计环境软件ASDE

  在飞机结构装配设计和制造过程中,紧固件的装配设计是非常重要的部分,工程师需要需要定义及使用大量与紧固件相关的几何信息和非几何信息。进行装配设计时除了需要生成三维几何模型外,还需要把紧固件的属性信息、连接信息等内容附加到三维几何模型上,生成完整的三维数字化产品定义,然后交付制造车间。制造工程师从模型中快速获取所需要的制造数据,从而可以利用设计数据快速无误地进行制造定义。

  如果使用传统工作方式,工程师们需要手工定义及获取数十万的紧固件信息,包括紧固件牌号、紧固件类型、紧固件安装位置等,这是一项繁重、易错和费时的工作。而且,这些信息不能很好地为三维CAD 模型引用,使得紧固件装配设计无法共享,给科研生产造成损失。

  针对飞机机体装配设计过程中,手工方式进行紧固件装配设计效率低下、容易出错等问题,瑞风协同自主研发的集成全三维装配理念的飞机设计环境软件ASDE,此软件基于知识工程技术,关联紧固件数据库,运用高度智能推理方式,进行紧固件快速选择、调入、检查等,为用户提供了紧固件设计全过程三维化、智能化、规范化的全新设计平台。基于该系统进行紧固件装配设计,可完全取消紧固件设计二维图纸发放,实现设计和制造的无缝链接,为结构装配设计和生产制造创造了统一的工作环境。

 

 

  同时提供专业的CATIA 模型设计辅助工具,专为方便大型机械装配件设计过程中,辅助设计人员进行MBD 信息的定义、管理、查看、编辑,并快速进行模型信息的校对、审批、查看、协调等工作,实现更大程度的自动化装配设计。他能够快速搜索零组件,快速方便地映射不同形式的场景,快速进行模型的全信息浏览,进行创新的复杂模型全息模型存储,实现自动化装配设计。这是大型装备包括大型飞机的研发设计中极大的提高了复杂装备模型在设计、审核、更改、协调、存储等方面的工作效率,并很好的解决了复杂模型设计中的一系列瓶颈问题。

  全息轻量模型定义体系

  创新的数模几何和非几何信息的轻量化解决方案,使数模的轻量化压缩率一般达到95%,而几何和非几何的关键数据信息不丢失,高效的解决了复杂大型数模的传输、打开、浏览、沟通交流无法有效进行的问题;有效建立基于特定时间点的模型设计状态断面。基于全息轻量模型,可以在主流计算机上快速打开部段模型、快速数据浏览、快速报表统计、超级搜索等一系列在常规复杂大型模型上无法实现的操作。全息轻量模型的应用,极大的提高了多部门沟通、协调、交流的效率。

 

 

 图1 全息轻量模型定义

 

  智能装配设计及关联表达体系

  实现了紧固件装配设计的智能化,紧固件特征线/圈无需手工画出,而是通过鼠标点取相关零件后,系统自动提取相关参数信息生成特征线/圈,保证全部紧固件特征准确统一。紧固件全部信息(名称、ID号、重量、安装规范、所连接零件、修改信息、坐标、材料、热处理、细节参数、力学性能等)存储在线/圈的参数及零件扩展属性里,如图2,同牌号紧固件通过数据字典方式共享属性信息,以实现模型体积的轻量化。

 

 

  图2 模型定义

 

  实现了基于紧固件的关联表达体系,结合数据库架构、网络数据管理、知识工程库,创建了完整的紧固件设计系统,突破传统的参数特征驱动的特征更新机制,创新的实现了基于数据驱动的紧固件特征更新机制。保证在不同应用场景下都能有效提取零件安装参数生成装配特征线,连接位置、长度、属性等信息随零件变化自动更新,并能还原组件装配环境。

 

 

  图3装配环境还原

  安装状态的一键式紧固件实例化

  基于参数驱动技术,按需即时生成安装状态的紧固件三维实体模型,并快速安装到正确位置,实现与全实例紧固件快速切换,保存到本地以供产品展示、协调分析、出版物使用,也可以根据需要导入到真实产品结构树,以实例化表达,一键式批量完成紧固件实例化状态的安装。

 

 

  图4 紧固件特征线和实例化转化

 

  全面的设计质量监控及统计体系

  结合结构设计经验,不断进行算法优化,自动对紧固件边距、间距、干涉、装配空间、设计规范正确性等进行监控和检查。当紧固件所连接的零件厚度、形状等发生更改的时候,系统会根据配合面的变化进行紧固件的安装位置、夹持厚度及长度牌号的自动更新。对于短边距、间距过小、与其他零件干涉、没有操作空间等设计缺陷,也可高效完成自动检查,有效地保证紧固件及连接的零件对静强度、疲劳和操作的要求,减少设计更改;通过紧固件ID准确跟踪控制每一个装配设计的更改过程。

  集成结构设计中多种实用工具,实现零组件MBD数据集模板表单式管理;全信息轻量化模型实现对整个区域的高效样机检查;魔术棒、对称、批量编辑等功能实现快速定义;自动实现零组件、紧固件、重量重心、所连接零件等全部设计信息的精确统计。

 

  图5 紧固件边距检查

 

 

  图6 紧固件间距检查

 

  基于知识的紧固件选用引擎

  固化了紧固件选用知识和选用规则,数据库通过双向统计分析技术对全范围的设计者紧固件选择情况进行统计,通过选用流程向导,快速推荐和优先选用紧固件,实现紧固件选用的智能化和自动化,提高设计质量。

 

 

  图7 数据库Web版界面

 

  飞机结构全三维设计环境软件ASDE是有效集成飞机全三维装配理念的高效设计环境,系统具有设计智能化、统计自动化、更改快捷化等特点,在国内飞机设计领域内填补了设计理念、方法和工具上的空白,在国际相同类型软件中具有相对优势。

  ASDE已经在中国商飞C919型号上得到全面应用,实现了C919全流程无纸化设计,有效保证了工程样机、试验件、首架机研制和总装下线等重要节点任务的顺利完成。在C919飞机的研制中,ASDE的使用,显著提升了设计、制造的效率和质量,得到了上飞、成飞、西飞、洪都等制造单位的有力验证和认可。系统在数字化设计及航空制造领域领先优势明显,具有很高的应用推广价值,加快了飞机数字化工程的建设步伐,目前已经得到国内很多航空院所的关注和高度评价。

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