柱式回转装配体的展开技术研究

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1、第40卷第2期航空计算技术V01．40No．22010年3月AeronauticalComputingTechniqueMar．2010柱式回转装配体的展开技术研究朱力耕1，刘霞2，周孝伦2，王江永2(1．西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室，陕西西安710072；2．中国空间技术研究院，北京100094)摘要：对柱式回转装配体的组件进行了分类，分析了各类组件的结构特点．确定了各类组件在回转装配体的展开过程中的需求，针对不同类型组件分别提出了不同的展开算法，并在此基础上对柱式回转装配体提出了一个系统的展开方法。该方法能够快速方便地将柱式回转装配体组件正确定位在展开后的位

2、置，最后通过实例验证了该方法的有效性。关键词：柱式回转结构；装配；展开中图分类号：TP391．71文献标识码：A文章编号：1671．654X(2010)02．0009．05引言航天器有一类典型产品的结构形式是柱式回转结构。柱式回转结构是指结构为回转体形状的可展装配结构，装配子部件和零件围绕在回转体的周向。例如典型的航天卫星就是一个柱式回转装配体，大部分卫星的结构都有圆柱或圆台形状的外形，里面有大量的组件以蒙皮为基体装配在回转体上。航天设计单位已普遍采用CAD软件进行三维装配建模，而在装配现场的工人仍然依赖装配工程图来指导装配，但是由于回转体本身的形状特点，使得装配投影图中各组件相互覆

3、盖，特别是非常复杂的产品，即使使用多幅剖视图也不能非常直观地反映组件之间的装配关系。鉴于目前用二维装配图指导装配的需求仍然很强烈，为了能直观地反映回转装配体的装配信息，有必要把回转装配体展开成展平状态，从而绘制出更能直观反映组件之问的相对位置关系的装配工程图。如图1和图2分别为柱式装配体的视图和展开形式。图1原始柱式回转装配工程图现有CAD系统没有专门针对这类回转装配的展开功能，而现在的三维零部件的展开研究也大多集中于对单个钣金件的展开上，缺少针对回转装配体进行展开的研究‘1。4]。图2展开后工程图本文针对这种情况，首先分析了典型的柱式回转装配体的各组成部分的结构特征及功能，然后根据

4、这些特点把柱式回转装配体中组件做了一个简单的分类，并针对各种不同的零部件分析了相应的展开要求。紧接着针对不同的柱式回转体类型提出两个不同的展开方法，用以计算展开前后的位置关系。最后在前面工作的基础上实现一个柱式回转装配体的系统的展开方案，并验证了展开方法的有效性和实用性。1柱式回转装配体零部件分析柱式回转装配体一般由蒙皮、桁条及一般功能件等组成。其中，蒙皮是回转形状的钣金件，～般为圆柱状或圆台状的圆筒形钣金件，是回转装配体的最主要的装配基体。桁条类零件是回转装配体的结构功能件，支撑起整个回转形结构，～般布置在蒙皮内部，以收稿日期：2009．10一20修订日期：2009．12．31基金

5、项目：国家863高技术计划项目资助(200r7从042184)作者简介：朱力耕(1984一)，男，江西景德镇人，硕士研究生，研究方向为CAD模型搜索与设计重用。·10·航空计算技术第40卷第2期支撑蒙皮的结构及作为一般功能件的支撑结构。一般功能件是指装配在回转体上的，为产品的正常运行提供某些具体功能的零部件。蒙皮确定了整个回转装配体的几何范围，桁条支撑起整个回转装配体的结构，而一般功能件实现了产品的功能。这些零件之间的位置关系是：桁条以蒙皮作为装配基体，布置在蒙皮上，而一般功能件定位于蒙皮或桁条上。根据零件的结构和功能不同，可以把回转装配体中的零件和组件大致分为以下两类：框架类结构件

6、、一般功能件。柱式回转装配体零件分类表从回转状态到展平状态，总体上有以下几个问题要解决：回转装配体几何参数的获取、特殊零件的识别问题及展开前后的定位信息等。回转体几何参数的获取。对于一个特定的回转装配体，有以下几个确定回转体几何形状的参数：回转体的内外径，回转体的高度，回转体类型。上述参数可以从蒙皮零件的几何信息中获取，蒙皮的内外径及高度就是回转体的内外径及高度，同时还可以通过蒙皮的形状来确定回转体的类型是圆柱式还是圆台式。特殊的零件需要与其它零件加以区分。这里的特殊零件是指在展开过程要重新造型的零件，此类零件由于需要重新造型，与一般零件的展开过程不同，可以通过给这类零件加上特殊属性

7、的办法以区分于一般零件。展开前后位置计算。在所有的展开过程中，都需要计算原装配中某一具体位置在展开后的位置。这里的位置信息包括展开后的坐标，还包括展开前该位置某些特定方向在展开后的方向。2展开关键参数计算为了清晰描述装配体的展开原理，首先对装配模型进行定义。展开前装配模型：是原始的柱式回转装配体的三维几何模型，用Mo来表示。展开后装配模型：是展平到类似于二维状态的装配体三维几何模型，用Mex来表示。展开的过程就是将Mo转换成Mex的过程。2．1圆柱式展开参