基于知識融合的航天貯箱法蘭類產品快速建模技術研究

徐海洋，韓文仲，李 洋，崔 鑫

（1.北華航天工業學院，廊坊 065000；2.天津航天長征火箭制造有限公司，天津 300462）

0 引言

近年來，隨著我國航天事業的高速發展，國家加大了對我國航天事業制造業的投入，一些航天零件加工模式的標準化是必然的趨勢。零件的批量生產性和種類多樣性等突出特點導致零件的生產效率一直得不到提高，生產效率成為了制約企業發展的關鍵性因素。

航天貯箱法蘭類產品是一種航天專用標準件，具有種類多、批量大的特點，提高其加工生產效率對企業具有重要的意義。航天貯箱法蘭類產品是火箭貯箱的重要組成部分，其在使用時要考慮安全性和密封可靠性，在沒有變形的條件下，還要考慮有一定的強度及剛度，同時又具有方便拆卸的特點，是不可或缺的航天產品。在實際的設計與生產加工過程中，航天貯箱法蘭類產品的設計與工藝是非常費時且重復建模程度很高的工作。以設計人員與工藝人員的經驗為基礎的重新建模模式，生產周期長，生產效率降低，不能滿足企業提升發展空間的需要。因此，如何利用開發出航天產品快速建模系統花費較少的時間，進行快速參數化設計，提高企業效率，縮短航天產品開發周期，已成為目前航天企業對于航天標準件系統開發面臨的關鍵性問題，能解決航天貯箱法蘭類產品中的生產效率問題，將會很大程度上提高航天企業產量。

1 UG/KF語言與航天貯箱法蘭類產品種類介紹

1.1 UG/KF語言

知識融合技術是一種響應知識工程技術，UG/KF語言是實現知識融合技術的直接手段，是EDS公司推出的Intent技術之上建立的基于知識的工程語言[1]。UG/KF語言是一種面向對象的解釋性語言[2]。用UG/KF語言開發的UG菜單程序、對話框程序和零件程序等可以完全內嵌在UG系統中。在UG軟件中沒有標準零件庫，更沒有航天行業的專用零件庫，而航天行業的產品設計與工藝制造經常會用到標準件、專用件，若每次設計與工藝制造都要對每一零件從頭開始建模，則要做許多重復性的工作[3]，因此針對航天企業設計與工藝制造過程中遇到的眾多困難，提出基于知識融合的航天貯箱法蘭類產品快速建模技術勢在必行。用知識融合技術對一些常用零件進行快速三維建模，減少了工藝人員大量重復勞動，并有利的保證了零件建模過程中的準確性，提高了企業生產效率。

1.2 航天貯箱法蘭類產品種類

航天貯箱法蘭類產品包括盤形法蘭、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品。航天貯箱法蘭類產品密封槽分為：無槽、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 航天貯箱法蘭類產品快速建模系統重點程序開發

圖1 三種類型航天貯箱法蘭類產品

航天貯箱法蘭類產品快速建模系統程序開發主要解決航天貯箱法蘭類產品主體部分程序開發、航天貯箱法蘭類產品孔自動環形陣列程序開發、航天貯箱法蘭類產品密封槽程序開發和航天貯箱法蘭類產品初始化、更新程序開發等。

2.1 航天貯箱法蘭類產品主體部分程序開發

由于航天貯箱法蘭類產品主體部分相對簡單，只需要圓柱體的布爾運算就能實現零件程序的開發，如下為圓柱體程序段：

通過圓柱體的布爾運算，來創建航天貯箱法蘭主體部分程序開發。當航天貯箱法蘭主體部分需要去除圓柱孔，布爾運算Operation改為Subtract，Target為與某一個物體的布爾運算對象。

2.2 航天貯箱法蘭類產品孔自動環形陣列程序開發

隨著法蘭外徑的變化，其孔數目也將變化，在實際生產中航天貯箱法蘭類產品會用到各種孔數目，此時開發出孔自動環形陣列程序是必不可少的。只需在開發出的對話框孔數量中輸入一定數目值就能達到想要的效果，實現自動環形陣列的作用，如圖4所示，榫槽型帶頸法蘭對話框孔數目一項。

航天貯箱法蘭類產品孔自動環形陣列程序開發時需要如下程序段：

以帶頸法蘭為例，在開發出的對話框孔數目中輸入數目值，實現如下變化。如圖2所示。

圖2 帶頸法蘭孔數目變化

用UG/KF語言編寫的程序段實現了孔數目自動環形陣列，快速完成了孔數目的增加與減少，快速達到實際生產加工的需要，提高了建模效率。

2.3 航天貯箱法蘭類產品密封槽程序開發

密封槽分為四類：榫槽、梯槽、V槽和W槽。以W槽為例，用UG/KF語言開發程序段如下：

圖3 工形法蘭四種密封槽

以封閉線段程序段和旋轉體程序段完成密封槽的程序開發，實現快速改變密封槽尺寸，達到用戶想要的效果，提高建模速度。同理，其他類型的密封槽程序開發原理一樣，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 航天貯箱法蘭類產品初始化程序、更新程序開發

航天貯箱法蘭類產品初始化程序：當用戶需要得到某一種類型的法蘭尺寸時，只需改變對話框中的原始數值。當再次打開UG軟件進入航天貯箱法蘭類產品快速建模系統對話框中的數值將會回到原始數值。為了使航天貯箱法蘭類產品快速建模系統穩定運行，初始化對話框原始數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語言開發出的對話框與零件，如圖4所示。

圖4 榫槽型帶頸法蘭對話框與零件

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3 結束語

針對航天企業對航天貯箱法蘭類產品快速建模系統的應用需求，在分析現階段三維建模軟件繪圖的基礎上，利用UG/KF語言開發出符合航天企業三維模型標準件庫的應用模塊。本文介紹了基于知識融合技術對航天貯箱法蘭類產品快速建模系統的重點程序開發，開發的航天貯箱法蘭類產品快速建模系統實現了以嵌入式菜單與UG無縫集成，提高建模效率，縮短系統開發周期，提高企業生產效率，同時可作為其他零件參數化快速建模提供參考。

[1]魯剛,朱文華,黃夫理.省煤器智能設計系統的開發及其關鍵技術[J].現代制造工程,2013(2).

[2]張幼軍,岳清萍.知識熔接技術的研究與應用[J].沈陽工業大學學報,2007,29(1).

[3]繆麗燕.基于UG二次開發的零件設計可重用技術研究[D].青島大學,2008,35(4).