协同工作环境下的产品关联设计技术研究

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1、技术前沿TECHNOLOGYFRONT协同工作环境下的产品关联设计技术研究ProductAssociativeDesigninCollaborativeWorkingEnvironment北京航空航天大学机械工程及自动化学院唐家鹏 席 平 张宝源为了在有限研制周期内保证产品质量，提高研制效率，并行工程、协同设计等理念逐渐被产品研制部门采用。在协同设计环境中，不必等待设计工作全部完成，只需达到一定成熟度，即可下发阶段性的设计结果给工艺、工装、测量等部门，上下游工作并行展开，并通过一定的更新机制，保持各部门工作同步。步，如图1所示。等全生命周期信息可以通过三维标[

2、3]各生产部门间的更新同步机制注，文本注释集等形式集成到产品[1]是实现协同设计的关键问题之一。三维模型空间内，从而使各部门间的传统产品研制过程中，多通过电话、同步简化为各部门所使用的产品模协调单、手动更改模型等方法实现型间的同步。集成在产品模型中的唐家鹏多部门的同步。MBD（ModelBased上述信息具有结构化和形式化特点，  博士研究生，主要从事飞机结构[2]Definition）技术的提出，使得产品便于计算机进行管理，从而为各部门快速设计技术研究。的制造信息（包括尺寸公差、形位公间的更新同步提供了自动手段。差、粗糙度等），工艺规程、测量规划在产品协同设

3、计领域，研究主要近年来，产品及其研制过程的复设计部门协同设计环境杂性不断提高。为了在有限研制周数据发放更新更新期内保证产品质量，提高研制效率，工艺规划并行工程、协同设计等理念逐渐被产品研制部门采用。在协同设计环境更新中，不必等待设计工作全部完成，只工装设计需达到一定成熟度，即可下发阶段性的设计结果给工艺、工装、测量等部测量规划门，上下游工作并行展开，并通过一定的更新机制，保持各部门工作同图1协同工作环境2014年第5期·航空制造技术97技术前沿TECHNOLOGYFRONT集中在应用WBS（WorkBreakdown设计模型是记录设计结果及设模型与相应的工艺规

4、划模型及工装Structure）、Petri网、设计结构矩阵计过程中相关信息的三维模型，包模型之间可能存在着关联。[4]（DesignStructureMatrix，DSM）等含：坐标系、几何实体、设计特征、基三维标注使得产品的非几何信方法进行协同任务分解与规划；应准元素等几何信息，以及三维标注，息可以集成到三维模型空间中，从而用Web、Agent等技术构建协同设计材料、质量、产品版本号等非几何信完成对产品的全面数字化定义。产系统等方面，并未关注各部门间更新息。设计模型间的关联体现在总体品的非几何信息既包括尺寸公差、形同步中的如下问题：布局与细节结构、细节结构

5、与细节结位公差、粗糙度等标注信息，又包括（1）在协同工作中，设计模型往构之间。重量、材料、可替代材料、热处理、表往需要进行频繁修改，如何提供工具例如飞机翼肋结构模型的位置面处理等文本信息，如图3所示。当实现相应工艺模型、工装模型和测量由初步设计时布置的翼肋站位面决设计模型中的非几何信息（文本信息模型等的快速更新？定，其外轮廓应与站位面处的蒙皮内和标注信息）发生更改时，工艺规划（2）如何在更新中保证上下游型面相贴合，如图2所示。当翼肋站模型中的相应信息应自动随之更改。模型数据的一致性？位面发生更改时，翼肋位置及外轮廓3模型关联关系的分类为解决上述问题，本文对协同

6、工应自动随之更改。根据以上分析，总结各个实例中作环境下产品关联设计技术进行了又如翼肋缘条处的缺口用于容的关联元素，归纳其中的共性特点，研究。关联设计技术是在MBD基纳长桁通过，缺口的位置应与长桁的将产品设计、工艺、测量过程中的关础上，通过参数化驱动等技术建立模位置相一致，缺口的大小应与长桁的联分为：基准引用、参数关联和非几型之间的相互依赖关系，从而实现产截面尺寸相匹配。当长桁的位置或何信息关联3大类，如表1所示。[5]品关联模型的自动同步更新技术。截面尺寸发生更改时，翼肋上长桁缺关联设计技术可为上下游模型的快口的位置和尺寸应自动随之更改。模型关联关系的建立和速

7、更新提供工具，并通过维护模型间2设计模型与工艺模型间的关联更新方法的相关性保证更改过程中的数据一工艺模型是由设计模型派生出CATIA是面向产品全生命周期致性。关联设计属于参数化设计技来的三维模型，主要是指在设计模型的CAD软件，是航空企业进行飞机术，不同的是，关联设计技术把模型基础上增加了工艺特征、工序集、工研制的主要软件工具。它通过发布的参数化设计上升为模型和模型之步集以及产品制造信息的工艺规划机制、带链接的粘贴、外部参数等功[6]间的几何元素或参数的驱动关系。模型和相应的工艺装备模型。设计能从一定程度上支持了产品的关联本文首先以飞机机翼的设计、制造过程为例

8、，分析协同工作中关联设翼肋站位面翼肋计