[发明专利]一种机械总体与结构的协同化设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及航天器数字化设计领域，具体涉及一种航天器机械总体与结构的协同化设计方法。

背景技术

在航天器的设计中，航天器机械总体设计师要与结构设计师进行大量的协同，确定航天器结构上的孔位信息、局部开口信息等各种接口信息，结构设计师在接受到这些信息后才能进行下一步的详细的结构设计。目前这种接口信息仍然使用二维图纸加说明文件的形式进行传递，主要步骤如下：

(1)机械总体设计师将各种接口信息表达在机械总体三维模型中；

(2)接口信息在机械总体三维模型中确认无误后，机械总体设计师将其转换成二维图纸，并编写说明文件将其传递给结构设计师；

(3)结构设计师在接受到二维图纸和说明文件后，以此为依据进行接口信息的详细设计，并表达在结构三维模型中。

随着航天器结构设计任务趋于复杂，三维模型在航天器设计中的全面应用，这种设计方法存在着以下几个缺点：

(1)效率不高：这种接口信息传递需要进行两次三维信息与二维信息的相互转换，需要消耗大量的时间，效率不高；

(2)易引发错误：以二维图纸作为信息传递的形式可理解性差，容易造成信息的丢失，因此设计错误；

(3)关联性差：当机械总体三维模型中的接口信息与结构三维模型中的接口信息关联性差，当机械总体设计师对机械总体三维模型中接口信息进行更改时，需要同时进行二维图纸的更改，结构设计师再将结构三维模型中的接口信息进行更改。

发明内容

本发明的目的提供一种航天器机械总体与结构的协同化设计方法，使机械总体设计师与结构设计师之间的协同更加高效，接口信息关联性更强，以适应基于三维模型的航天器协同设计模式。

为实施上述目的，本发明采用自顶向下的设计思想，将航天器三维模型划分为四个层次，逐层细化，在此基础上规定了机械总体与结构之间的协同设计流程，明确了机械总体设计师与结构设计师协同设计建模的具体要求，确保了接口信息之间的高效准确传递，提高了航天器三维数字化建模的效率和模型的准确性。具体方案如下：

(1)采用自顶向下的设计思想，设计时从系统角度入手，从产品的顶层功能和性能入手，确定产品的组成、相互关系和实现方式，首先形成顶层设计方案；然后下一级子系统根据上级要求的设计参数和设计边界进行子系统内部的细化设计。按照这个方式对系统目标层层分解，最终实现整个系统的设计。

(2)将三维模型按照成熟度划分为构型层、舱段层、表达层、设计层四个层次，逐层细化，形成从整器级别到零部件级别的不同功能的模型。

(3)机械总体和结构的协同设流程分为两个阶段：方案协调阶段、详细设计阶段。前一阶段在前三层模型上开展，结构与机械总体进行状态协调，最终形成机械总体对结构的技术要求；后一阶段结构与机械总体分开进行，结构进行零部件详细设计，机械总体进行管路、电缆、内装饰等详细设计，并定期进行双方的干涉检查，发现问题立即进行微调。

(4)接口信息的传递采用三维模型结合说明文件的形式进行传递，三维模型主要用于传递产品的几何信息，通过发布几何的形式传递，传递之后与三维模型直接关联使用。说明文件主要用于对三维模型进行说明、在文件中明确所发布模型的文件名、版本、基准坐标系发布几何的名称、以及未在模型中体现的其它要求。

本发明所采用的结构协同化设计方法取得的有益效果是：

(1)接口信息直接在三维模型直接进行传递，省去了两次三维信息与二维信息相互转化过程，提高了工作效率；

(2)接口信息不用再从三维模型转换成二维图纸，提高了接口信息的易理解性，减少了设计过程中的错误率。

(3)接口信息在机械总体三维模型与结构三维模型之间相互关联，接口信息的更改更加快捷。

附图说明

图1机械总体-结构三维协同设计流程；

图2接口模型的命名示例图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步的说明：

将三维模型按照成熟度划分为四个层次，逐层细化，形成从整器级别到零部件级别的不同功能的模型。各层模型包含的内容如下：

第一层模型为构型层，主要包含大系统接口、整器构型、舱段分界面等顶层信息；

第二层模型为舱段层，主要包含单个舱段的结构参数设计和各区域仪器设备重量分布；

第三层模型为表达层，主要进行结构参数和部装的设计和仪器设备布局的设计；

第四层模型为设计层，主要进行零部件和机械总体的详细设计。