中航工业沈飞 辽宁 沈阳 110034
摘要：通过对全三维信息智能化提取技术研究，研制一套基于CATIA的三维数模装配辅助信息工具，实现了装配孔位置信息的快速获取、快速分类、快速标注、形象表示，实现了其他装配信息的快速获取、部分模型的快速提取。解决飞机装配过程中信息提取困难、提取效率低、易出人为差错等问题，提高装配的效率，达到缩短生产准备周期的目的，提高生产准备的敏捷性。
关键词：装配信息；标准件；尺寸标注；信息获取；
1 实施背景
在无图化制造的环境下，针对三维装配工艺准备中的信息获取困难等问题，通过全三维综合信息模型的结构和信息获取技术研究，实现基于MBD装配模型中标准件孔的快速尺寸标注。
数字化制造在不断的推广和深化，在推广过程中有很多需要解决的问题，比如无纸化模式推行的过程中制造信息和工艺信息如何快速获取，各个制造环节如何利用三维制造信息，检验环节采用什么方式和手段，涉及几何尺寸的工艺信息如何表示等，无图化装配工艺信息的快速获取和表示也是其中一个重要问题。
本文是在发展数字化的背景下，通过研究无图化三维数模装配信息系统，实现装配孔位置信息的快速获取、快速分类、快速标注、形象表示等，实现其他装配信息的快速获取、部分模型的快速提取等。不仅可以快速获取装配相关的信息，确保三维工艺信息的快速有效的提取，而且提高工艺设计效率，减少工艺人员不必要的劳动，提高数字化制造的水平，降低研制成本。从根本上解决新机研制中工艺准备时间紧、任务重、技术人员加班时间长的问题，同时降低人为出错率。从而为公司工艺设计数字化奠定一定的基础，适应繁重的军、民机研制任务工作，缩短工艺设计和工艺准备周期，对新机研制的进度和质量的提高具有重要意义。
2 系统的总体结构
2.1 系统的业务体系
系统包括信息提取、信息处理、信息标注、信息输出等四大类功能。信息提取主要通过遍历结构树进行检索提取信息，也可以通过对数模进行操作获取信息；信息处理主要是对获取的信息进行整理，比如数量统计等，通过整理得到适合装配的信息描述；信息标注主要是将获取的信息直接标注在数模上，便于工艺人员和操作工人使用；信息输出主要是对获取的信息按装配的格式输出到文档中，以便保存和利用。
一般用户主要是指工艺设计人员和现场工人，这类用户也按企业业务形式分为多个层次的权限。一般用户可以直接进入软件环境，对现场工人通过密码设置限制一些功能的使用。
2.2 系统的体系结构
该系统主要包括访问层、应用工具层、通用层、协议层、模型/资源层和支撑层等六层，如图1所示。
支撑层：指支持系统运行所需的高速、安全、可靠的网络体系。
模型/资源层：包括产品/资源/过程模型和公共资源数据，为系统核心业务活动提供统一数据源，支持部件信息模型、信息提取等全过程的各种活动。
协议层：包括数据交换与应用访问标准协议等，提供应用框架系统、应用工具软件之间的集成机制和方法。
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通用层：包括通用集成软件系统。CATIA系统支撑模块、总控模块、交互模块和公共模块等，通过总控模块实现对模块快速设计过程的人机交互；通过交互模块实现设计全过程的用户信息输入；通过公共模块和CATIA系统支撑模块实现信息提取全过程中信息检索、信息处理、信息输出等。
应用工具层：包括支持综合信息模型的信息提取、处理的各项应用功能，通过通用层彼此沟通，实现数据的共享与交换，在不同层次上实现集成。
访问层：由部门局域网中各个客户端组成，所有的管理、设计人员都可以通过客户端界面访问系统中的各种应用工具。
3 系统实现
3.1存储位置选择
本模块为添加结构树信息提供位置节点，在之后的功能模块中，部分功能会在结构树中添加内容，本模块可以保证结构树的内容定向的添加到指定位置，方便查找、修改，供工艺设计部门、生产部门使用。
该模块输入部分是结构树的指定位置节点，之后的结构树信息添加都在这个节点内完成。该模块中的所有计算和处理均在后台完成，不改变原始数模。
3.2批注孔距
本模块为标准件装配位置快速标注模块，包括边距、排距、定向边距等形式的连接标准件装配位置快速标注。应用于工艺标注和三维工艺简图制作，用户可以根据需要选择标注的类型、标注文本字体大小、标注方向控制等，根据标注的尺寸自动计算和获取标注尺寸的实际值，结构树工艺信息和作图信息自动完成。供工艺设计部门、生产部门使用。
该模块输入分为两个部分。一个部分是标注属性，用于定义标注文本的字体和颜色等信息。另一部分为输入信息，通过拾取需要标注的点集、标注点集的起始点、标注点集的终点、支撑面、尺寸类型作为标注间距的输入条件，用于计算间距。尺寸类型分为直线和弧线两种，定义了间距的形式和计算方法。对于需要标注一个任意方向的间距时，通过基准线或基准面定义方向。点边距辅助信息作为边距标注的依据。当需要生成法矢时，通过选择单选框“法矢生成”，可以实现法矢的计算和生成。
3.3标准件信息标注
本模块为标准件信息快速标注模块。将连接标准件的类型、标准件号等信息直接标注在三维数模上的技术，通过在数模拾取需要标注信息的标准件，实现信息自动检索、自动标注、自动保存。供工艺设计部门、生产部门使用。
“信息标注”功能可实现标准件信息快速标注。在“标注属性选择”中选择标注字体的颜色和大小，选择需要标注的法矢，标准件信息会自动标注到该法矢上。
3.4 基准孔标注
本模块为基准孔快速标注功能模块。根据公司提供的MBD模型规范，快速标注基准孔。工艺人员无需通过键盘敲入“基准孔”，直接拾取作为基准的钉孔点，程序自动进行文本标注。基准孔标注按公司的规范执行，基准孔的位置和尺寸要求自动添加，相应的工艺信息按公司规范自动添加到数模结构树上。供工艺设计部门、生产部门使用。
通过在数模上拾取标准件点集，利用CATIA标注功能，自动实现基准孔的文本标注。工艺人员无需通过键盘敲入“基准孔”。基准孔的位置和尺寸要求自动添加，相应的工艺信息按公司规范自动添加到数模结构树上。在需要标注的位置标注即可。
4 结论
本文描述了“基于CATIA的三维数模装配信息系统研究”开发工具。并对工具进行了测试，测试结果说明软件在功能、性能、计算速度、界面友好性等方面均满足要求。
论文作者:张晓帆,门晓娜
论文发表刊物:《科技中国》2016年5期
论文发表时间:2016/7/26
标签：信息论文; 工艺论文; 数模论文; 快速论文; 模块论文; 标准件论文; 基准论文; 《科技中国》2016年5期论文;