本發(fā)明涉及運(yùn)載火箭數(shù)字樣機(jī)設(shè)計(jì)方法，屬于數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著三維數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，各型號(hào)從關(guān)注、試點(diǎn)到全面采用三維數(shù)字化技術(shù)，基本經(jīng)歷了二維出圖，三維建模為輔二維出圖為主，三維建模為主二維出圖為輔，到全三維模型下廠全面取消二維出圖幾個(gè)階段。三維數(shù)字樣機(jī)以其所見(jiàn)所得的直觀性，在幾何協(xié)調(diào)方面具有無(wú)以倫比的優(yōu)勢(shì)。

初期，設(shè)計(jì)人員使用三維數(shù)字樣機(jī)進(jìn)行建模協(xié)調(diào)時(shí)，由于受到傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程(在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程下，總體下達(dá)任務(wù)書、設(shè)計(jì)出圖、工藝審圖、工裝設(shè)計(jì)、物資備料等工作都是串行開(kāi)展)的影響，創(chuàng)建三維數(shù)字樣機(jī)的過(guò)程整體而言也是串行的，即總體下達(dá)任務(wù)書，設(shè)計(jì)建模，工藝審查模型等，隨著工作的深入開(kāi)展，發(fā)現(xiàn)其工作效率低下，設(shè)計(jì)質(zhì)量得不到提高，細(xì)節(jié)包括設(shè)計(jì)人員發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，找管理人員調(diào)度，管理人員找相關(guān)人員協(xié)調(diào)，并且多個(gè)問(wèn)題不能一次解決，周而復(fù)始，導(dǎo)致計(jì)劃一推再推，質(zhì)量也得不到提高。究其原因，是三維數(shù)字樣機(jī)設(shè)計(jì)缺少有效的頂層方法指導(dǎo)，缺少并行協(xié)同，缺少有效的質(zhì)量管控。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于成熟度的運(yùn)載火箭數(shù)字樣機(jī)設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了并行協(xié)同，有效提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量，減少設(shè)計(jì)更改和反復(fù)，提高總裝配一次成功率。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種基于成熟度的運(yùn)載火箭數(shù)字樣機(jī)設(shè)計(jì)方法，步驟如下：

步驟一：建立總成骨架模型，在總成骨架模型中創(chuàng)建并發(fā)布針對(duì)各個(gè)分系統(tǒng)的幾何外形約束；

步驟二：建立主承力結(jié)構(gòu)模型，實(shí)現(xiàn)主承力結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、性能仿真、物資備料和工裝設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)匹配；

步驟三：建立功能性結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)模型，確保其具備可裝配性和可維修性；

步驟四：完成運(yùn)載火箭各子級(jí)和全箭數(shù)字樣機(jī)數(shù)字模裝，確保各子級(jí)和全箭數(shù)字樣機(jī)的協(xié)調(diào)匹配；

步驟五：按照單機(jī)、分系統(tǒng)、總體的順序，依次對(duì)總成骨架模型、主承力結(jié)構(gòu)模型、功能性結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)模型以及運(yùn)載火箭各子級(jí)和全箭的數(shù)字樣機(jī)進(jìn)行技術(shù)狀態(tài)固化，并發(fā)布。

所述步驟二的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

(2.1)各分系統(tǒng)根據(jù)步驟二發(fā)布的幾何外形約束，建立主承力結(jié)構(gòu)模型，完成后并行執(zhí)行步驟(2.2)、(2.3)、(2.4)；

(2.2)開(kāi)展主承力結(jié)構(gòu)性能仿真分析計(jì)算，如果主承力結(jié)構(gòu)不滿足設(shè)計(jì)性能要求，則返回步驟(2.1)，優(yōu)化主承力結(jié)構(gòu)模型，直到所有主承力結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計(jì)性能要求；

(2.3)開(kāi)展主承力結(jié)構(gòu)的物資備料協(xié)調(diào)準(zhǔn)備，如果物資備料無(wú)法滿足要求，則返回步驟(2.1)，修改主承力結(jié)構(gòu)模型的材料屬性，直到物資備料滿足要求；

(2.4)開(kāi)展主承力結(jié)構(gòu)工裝設(shè)計(jì)工作，如果工裝設(shè)計(jì)始終無(wú)法滿足主承力結(jié)構(gòu)要求，則返回步驟(2.1)，優(yōu)化主承力結(jié)構(gòu)模型，直到工裝設(shè)計(jì)和主承力結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)匹配。

所述步驟三的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

(3.1)各分系統(tǒng)在步驟三建立的主承力結(jié)構(gòu)模型基礎(chǔ)上，創(chuàng)建功能性結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)模型，完成后并行執(zhí)行步驟(3.2)、(3.3)；

(3.2)進(jìn)行裝配仿真，如果細(xì)節(jié)模型不具備可裝配性，則返回步驟(3.1)，優(yōu)化功能性結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)模型，直到所有細(xì)節(jié)模型均具備可裝配性；

(3.3)進(jìn)行人機(jī)工程仿真，如果細(xì)節(jié)模型不具備可維修性，則返回步驟(3.1)，優(yōu)化功能性結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)模型，直到所有細(xì)節(jié)模型均具備可維修性。

所述步驟四的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

(4.1)依據(jù)總成骨架模型，收集主承力結(jié)構(gòu)模型和功能性結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)模型，按照單機(jī)、分系統(tǒng)的順序依次進(jìn)行裝配，依次建立運(yùn)載火箭各子級(jí)和全箭的數(shù)字樣機(jī)；

(4.2)依次對(duì)運(yùn)載火箭各子級(jí)和全箭的數(shù)字樣機(jī)進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)干涉分析，如果發(fā)現(xiàn)干涉或不協(xié)調(diào)問(wèn)題，則分析原因，根據(jù)原因確定返回步驟三或步驟四，進(jìn)而優(yōu)化模型，直到運(yùn)載火箭各子級(jí)和全箭的數(shù)字樣機(jī)均不存在干涉和不協(xié)調(diào)問(wèn)題；

(4.3)依次對(duì)運(yùn)載火箭各子級(jí)和全箭的數(shù)字樣機(jī)開(kāi)展關(guān)鍵艙段裝配仿真及人機(jī)工程仿真，從工藝性和可操作性的角度對(duì)設(shè)計(jì)方案的合理性和正確性進(jìn)行驗(yàn)證，如果發(fā)現(xiàn)可裝配性或可維修性的問(wèn)題(包括可裝配性或可維修性差或不可裝配、不可維修)，則分析原因，根據(jù)原因確定返回步驟三或步驟四，進(jìn)而優(yōu)化模型，直到運(yùn)載火箭各子級(jí)和全箭的數(shù)字樣機(jī)具備可裝配性和可維修性；

(4.4)依次對(duì)運(yùn)載火箭各子級(jí)和全箭的數(shù)字樣機(jī)進(jìn)行質(zhì)量、質(zhì)心、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的精確計(jì)算。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為：

(1)本發(fā)明提出一種基于成熟度的運(yùn)載火箭數(shù)字樣機(jī)設(shè)計(jì)方法，即以三維數(shù)字樣機(jī)為載體，將三維數(shù)字樣機(jī)的成熟過(guò)程劃分為五個(gè)等級(jí)，制定各等級(jí)成熟度標(biāo)志，明確工作項(xiàng)目，明確具體工作目標(biāo)，以指導(dǎo)運(yùn)載火箭數(shù)字樣機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程。與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式相比，本發(fā)明給出了有效的頂層指導(dǎo)方法，實(shí)現(xiàn)了并行協(xié)同，有效提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量，減少設(shè)計(jì)更改和反復(fù)，提高總裝配一次成功率。

(2)通過(guò)基于成熟度的等級(jí)劃分，驅(qū)動(dòng)總體和分系統(tǒng)協(xié)同設(shè)計(jì)。分別建立了骨架模型和全箭數(shù)字模裝模型，總體和分系統(tǒng)基于數(shù)字樣機(jī)開(kāi)展了設(shè)計(jì)要求的發(fā)布和設(shè)計(jì)閉環(huán)驗(yàn)證，使得總體要求得以落實(shí)，分系統(tǒng)間接口得以驗(yàn)證。

(3)通過(guò)基于成熟度的等級(jí)劃分，驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)和工藝協(xié)同設(shè)計(jì)。分別基于主承力結(jié)構(gòu)模型和功能性結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)模型，設(shè)計(jì)和工藝基于數(shù)字樣機(jī)并行開(kāi)展了零件物資備料協(xié)同和大型工裝設(shè)計(jì)協(xié)同，使得物資備料和大型工裝設(shè)計(jì)中的問(wèn)題提前得到解決，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。

(4)通過(guò)基于成熟度的等級(jí)劃分，驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)和仿真協(xié)同設(shè)計(jì)。分別基于功能性結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)模型和數(shù)字模裝模型，開(kāi)展了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)干涉檢查、裝配仿真、人機(jī)工程仿真，驗(yàn)證了產(chǎn)品的可裝配性和可維修性，驗(yàn)證了系統(tǒng)間的接口和協(xié)調(diào)性，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)和仿真的閉環(huán)驗(yàn)證。

附圖說(shuō)明

圖1為基于成熟度的運(yùn)載火箭數(shù)字樣機(jī)設(shè)計(jì)階段劃分示意圖；

圖2為箭體殼段骨架模型示意圖；

圖3為箭體殼段主承力結(jié)構(gòu)模型示意圖；

圖4為功能性結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)模型示意圖，其中(a)為設(shè)備支架示意圖，(b)為管路支架示意圖；

圖5為全箭數(shù)字樣機(jī)示意圖；

圖6為骨架模型層次關(guān)系示意圖；

圖7為箭體殼段強(qiáng)度性能仿真模型示意圖；

圖8為優(yōu)化后的箭體殼段模型示意圖。

具體實(shí)施方式

在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)手段中，設(shè)計(jì)人員依靠設(shè)計(jì)圖紙表達(dá)設(shè)計(jì)意圖，依靠實(shí)物模裝確定空間布局，依靠實(shí)物裝配及設(shè)計(jì)更改最終確定設(shè)計(jì)方案，造成了大量的設(shè)計(jì)反復(fù)和設(shè)計(jì)更改，難以做到總裝一次成功。

技術(shù)成熟度方法(tra)是一種通用的、指導(dǎo)性的原則，最大的缺點(diǎn)是針對(duì)性不強(qiáng)、無(wú)法直接使用。在彈箭體三維協(xié)同設(shè)計(jì)過(guò)程中，如果技術(shù)成熟度方法，將無(wú)法量化度量協(xié)同工作，無(wú)法指導(dǎo)協(xié)同團(tuán)隊(duì)并行開(kāi)展工作，造成協(xié)同混亂、效率低等問(wèn)題。

本發(fā)明參考技術(shù)成熟度方法，結(jié)合箭體三維協(xié)同設(shè)計(jì)過(guò)程中總體、分系統(tǒng)、設(shè)計(jì)、工藝、工裝等人員工作特點(diǎn)，以三維數(shù)字樣機(jī)為載體，將復(fù)雜運(yùn)載火箭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從最初要求到詳細(xì)實(shí)現(xiàn)的全過(guò)程劃分為5個(gè)階段，確定每個(gè)階段的工作內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)總體到分系統(tǒng)的并行協(xié)同設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)和工藝的并行協(xié)同工作，最終實(shí)現(xiàn)全箭數(shù)字樣機(jī)的建立，確立技術(shù)狀態(tài)基線。通過(guò)本發(fā)明，實(shí)現(xiàn)基于數(shù)字化手段的“設(shè)計(jì)-仿真-優(yōu)化”過(guò)程，提前將干涉和不協(xié)調(diào)問(wèn)題在數(shù)字樣機(jī)環(huán)境中發(fā)現(xiàn)并解決，通過(guò)精細(xì)化的設(shè)計(jì)和仿真工作，減少設(shè)計(jì)更改和設(shè)計(jì)反復(fù)，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，確保總裝一次成功。

本發(fā)明數(shù)字樣機(jī)設(shè)計(jì)開(kāi)始，首先建立統(tǒng)一的軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境，完成運(yùn)載火箭數(shù)字樣機(jī)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作。建立統(tǒng)一的軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境包括統(tǒng)一軟件版本、統(tǒng)一配置三維設(shè)計(jì)模板、統(tǒng)一單位制和精度、統(tǒng)一坐標(biāo)系、命名、著色要求、統(tǒng)一輕量化和簡(jiǎn)化要求等，實(shí)現(xiàn)總體、分系統(tǒng)、單機(jī)模型的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。在硬件環(huán)境方面，統(tǒng)一使用高性能圖形工作站工作，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。

然后，基于成熟度對(duì)運(yùn)載火箭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行五個(gè)階段劃分，示意圖如圖1所示。具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：

步驟一：建立總成骨架模型，完成總體對(duì)各分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)接口、外形包絡(luò)范圍、設(shè)計(jì)要求等信息的創(chuàng)建，并發(fā)布針對(duì)各個(gè)分系統(tǒng)的發(fā)布幾何(幾何外形約束)。

具體方法是先建立產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)信息放在總配置的高層，即建立總成骨架模型和總成布局參數(shù)，然后分解分系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)信息，在總成骨架中發(fā)布針對(duì)各個(gè)分系統(tǒng)的幾何信息，再將幾何信息傳遞到下游的相應(yīng)分系統(tǒng)總成結(jié)構(gòu)中去。這樣總體設(shè)計(jì)信息發(fā)生改變時(shí)，分系統(tǒng)總成及相應(yīng)零件可以關(guān)聯(lián)修改，并且相關(guān)分系統(tǒng)分解給多位工程師完成設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)了整箭的并行設(shè)計(jì)。

創(chuàng)建總成骨架模型的核心作用就是按產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)層次將設(shè)計(jì)條件自上而下地進(jìn)行發(fā)布傳遞、各層對(duì)相應(yīng)設(shè)計(jì)條件進(jìn)行接收。為了規(guī)范設(shè)計(jì)條件的發(fā)布和接收，通過(guò)總成骨架模型來(lái)建立和管理設(shè)計(jì)條件，不同級(jí)別的設(shè)計(jì)條件分別建立到不同層次的骨架模型里。所需要傳遞的設(shè)計(jì)意圖、設(shè)計(jì)參考、設(shè)計(jì)信息，如：接口定位、表面輪廓、裝配參考、形狀尺寸等，均反映在骨架模型中。

步驟二：建立主承力結(jié)構(gòu)模型，實(shí)現(xiàn)主承力結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、性能仿真、物資備料和工裝設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)匹配。

具體步驟包括：

(2.1)各分系統(tǒng)根據(jù)步驟二發(fā)布的部件幾何外形約束，建立主承力結(jié)構(gòu)模型，完成后并行執(zhí)行步驟(2.2)、(2.3)、(2.4)；

主承力結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)的內(nèi)容一般包括材料、結(jié)構(gòu)形式、主要尺寸、接口定義、重要公差、表面處理、技術(shù)要求等。

(2.2)開(kāi)展主承力結(jié)構(gòu)性能仿真分析計(jì)算，如果主承力結(jié)構(gòu)不滿足設(shè)計(jì)性能要求，則返回步驟(2.1)，優(yōu)化主承力結(jié)構(gòu)模型，直到所有主承力結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計(jì)性能要求。

(2.3)開(kāi)展主承力結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期的物資備料協(xié)調(diào)準(zhǔn)備，如果物資備料無(wú)法滿足要求，則返回步驟(2.1)，修改主承力結(jié)構(gòu)模型的材料屬性，直到物資備料滿足要求。

(2.4)開(kāi)展主承力結(jié)構(gòu)大型工裝設(shè)計(jì)工作，如果工裝設(shè)計(jì)始終無(wú)法滿足主承力結(jié)構(gòu)要求，則返回步驟(2.1)，優(yōu)化主承力結(jié)構(gòu)模型，直到工裝設(shè)計(jì)和主承力結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)匹配。

主承力結(jié)構(gòu)模型示例見(jiàn)圖3。

步驟三：建立功能性結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)模型，確保其具備可裝配性和可維修性。

在主承力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，基于單機(jī)設(shè)備安裝、氣瓶安裝、對(duì)接接插件支架安裝等設(shè)計(jì)信息，開(kāi)展功能性結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)模型的創(chuàng)建。

建模完成后，開(kāi)展裝配仿真和人機(jī)工程仿真驗(yàn)證，確保設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)通過(guò)可裝配性和可維修性仿真驗(yàn)證。在運(yùn)載火箭密集艙段中，對(duì)功能性結(jié)構(gòu)的可裝配性和可維修性仿真驗(yàn)證，是確保設(shè)計(jì)方案一次成功的必要環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)手段中，必須基于實(shí)物產(chǎn)品驗(yàn)證才能得到結(jié)論，本發(fā)明的方法大幅提前了驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)，對(duì)提高設(shè)計(jì)質(zhì)量具有重要意義。

步驟四：完成運(yùn)載火箭各子級(jí)和全箭數(shù)字樣機(jī)數(shù)字模裝，確保各子級(jí)和全箭數(shù)字樣機(jī)的協(xié)調(diào)匹配。

數(shù)字模裝是在產(chǎn)品幾何數(shù)字樣機(jī)的基礎(chǔ)上，模擬全箭及各分系統(tǒng)產(chǎn)品的裝配過(guò)程，達(dá)到在實(shí)物生產(chǎn)前提前開(kāi)展機(jī)械接口匹配性檢查的目的。數(shù)字模裝一般按照單機(jī)、分系統(tǒng)、總體的順序依次齊套進(jìn)行產(chǎn)品總裝。通過(guò)數(shù)字模裝，替代實(shí)物模裝實(shí)現(xiàn)總體布局、系統(tǒng)間和部段間機(jī)械接口協(xié)調(diào)、箭體內(nèi)儀器設(shè)備接口協(xié)調(diào)、管路系統(tǒng)布局、電纜敷設(shè)，驗(yàn)證結(jié)構(gòu)總體方案的正確性和合理性，考察各系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)性，及早暴露和解決各種不協(xié)調(diào)問(wèn)題，減少正式投產(chǎn)后由于結(jié)構(gòu)不協(xié)調(diào)帶來(lái)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)反復(fù)。全箭數(shù)字模裝模型示例見(jiàn)圖5。

對(duì)于運(yùn)載火箭數(shù)字樣機(jī)而言，數(shù)字模裝一般包括：

(4.1)依據(jù)總成骨架模型，收集主承力結(jié)構(gòu)模型和功能性結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)模型，按照單機(jī)、分系統(tǒng)的順序依次進(jìn)行裝配，依次建立運(yùn)載火箭各子級(jí)和全箭的數(shù)字樣機(jī)，替代實(shí)物模裝實(shí)現(xiàn)總體布局、系統(tǒng)間、模塊間、箭地間機(jī)械接口協(xié)調(diào)、管路系統(tǒng)取樣、電纜分支設(shè)計(jì)，為確定各分系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求提供依據(jù)；

(4.2)依次對(duì)運(yùn)載火箭各子級(jí)和全箭的數(shù)字樣機(jī)進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)干涉分析，如果發(fā)現(xiàn)干涉或不協(xié)調(diào)問(wèn)題，則分析原因，根據(jù)原因確定返回步驟三或步驟四，進(jìn)而優(yōu)化模型，直到運(yùn)載火箭各子級(jí)和全箭的數(shù)字樣機(jī)均不存在干涉和不協(xié)調(diào)問(wèn)題；

(4.3)依次對(duì)運(yùn)載火箭各子級(jí)和全箭的數(shù)字樣機(jī)開(kāi)展關(guān)鍵艙段裝配仿真及人機(jī)工程仿真，從工藝性和可操作性的角度對(duì)設(shè)計(jì)方案的合理性和正確性進(jìn)行驗(yàn)證，如果發(fā)現(xiàn)可裝配性或可維修性的問(wèn)題(包括可裝配性或可維修性差或不可裝配、不可維修)，則分析原因，根據(jù)原因確定返回步驟三或步驟四，進(jìn)而優(yōu)化模型，直到運(yùn)載火箭各子級(jí)和全箭的數(shù)字樣機(jī)具備可裝配性和可維修性；

(4.4)依次對(duì)運(yùn)載火箭各子級(jí)和全箭的數(shù)字樣機(jī)進(jìn)行質(zhì)量、質(zhì)心、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的精確計(jì)算。

步驟五：按照單機(jī)、分系統(tǒng)、總體的順序，依次對(duì)總成骨架模型、主承力結(jié)構(gòu)模型、功能性結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)模型以及運(yùn)載火箭各子級(jí)和全箭的數(shù)字樣機(jī)進(jìn)行技術(shù)狀態(tài)固化，并發(fā)布。

實(shí)施例：

以某運(yùn)載火箭為例，介紹本發(fā)明方法的實(shí)施方法。

1)建立統(tǒng)一的協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境

在軟硬件方面，通過(guò)統(tǒng)一配置高性能圖形工作站的形式，將三維設(shè)計(jì)中所需的軟件(如三維設(shè)計(jì)軟件、性能仿真軟件、裝配仿真軟件等)進(jìn)行統(tǒng)一安裝。在規(guī)范和制度方面，建立統(tǒng)一的工作制度和要求，建立統(tǒng)一的設(shè)計(jì)規(guī)范，至少應(yīng)統(tǒng)一配置三維設(shè)計(jì)模板、統(tǒng)一單位制和精度、統(tǒng)一坐標(biāo)系、命名、著色要求、統(tǒng)一輕量化和簡(jiǎn)化要求等。

2)建立總成骨架模型

打開(kāi)三維設(shè)計(jì)軟件，建立總成骨架模型，基于全箭理論頂點(diǎn)，創(chuàng)建火箭基準(zhǔn)坐標(biāo)系，作為總成骨架模型設(shè)計(jì)的起始基準(zhǔn)?？偝晒羌苣Ｐ桶串a(chǎn)品結(jié)構(gòu)層次關(guān)系構(gòu)建，可分為全箭骨架模型、子級(jí)骨架模型和部段級(jí)骨架模型?？偝晒羌苣Ｐ蛯哟侮P(guān)系如圖6所示。

其中，全箭骨架模型包括全箭軸線、全箭坐標(biāo)系、象限標(biāo)記、部段級(jí)對(duì)接面、子級(jí)與部段級(jí)坐標(biāo)系、全箭外廓、理論分離面、發(fā)布幾何(三維標(biāo)注)等。子級(jí)骨架模型包括復(fù)制幾何、子級(jí)軸線、子級(jí)象限標(biāo)記、部段級(jí)對(duì)接面、部段級(jí)坐標(biāo)系、部段級(jí)外廓、子級(jí)總裝的儀器設(shè)備接口、子級(jí)其它設(shè)計(jì)接口、發(fā)布幾何等。部段骨架包括復(fù)制幾何、部段級(jí)坐標(biāo)系、部段級(jí)象限標(biāo)記、主結(jié)構(gòu)、開(kāi)口、儀器設(shè)備安裝接口、其它設(shè)計(jì)接口、發(fā)布幾何等。

箭體殼段骨架模型如圖2所示。

3)建立主承力結(jié)構(gòu)模型

以箭體殼段和箭體貯箱為例，箭體殼段主承力結(jié)構(gòu)一般包括：端框、中間框、桁條、大梁、蒙皮；明確殼段高度、直徑、中間框高度、壁板形式、端框形式等。箭體殼段主承力結(jié)構(gòu)模型如圖3所示。

箭體貯箱主承力結(jié)構(gòu)一般包括：端框、短殼、筒段、瓜瓣；明確貯箱長(zhǎng)度、筒段長(zhǎng)度、直徑等。

主承力結(jié)構(gòu)模型完成后，開(kāi)展主結(jié)構(gòu)強(qiáng)度性能仿真分析計(jì)算，箭體殼段強(qiáng)度性能仿真模型如圖7所示，確保主結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計(jì)載荷要求?；谛阅芊抡娼Y(jié)果，對(duì)主結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，優(yōu)化后的箭體殼段模型如圖8所示。

強(qiáng)度性能仿真分析的同時(shí)，開(kāi)展長(zhǎng)周期零件、鍛鑄件的物資備料協(xié)調(diào)準(zhǔn)備、大型工裝設(shè)計(jì)準(zhǔn)備等工作。大型機(jī)加零件如壁板、環(huán)軋類、整體機(jī)加短殼、捆綁及起吊類等難加工鍛鑄件零件，大型鈑金件如瓜瓣類零件均在長(zhǎng)周期零件范疇。

4)建立功能性結(jié)構(gòu)等細(xì)節(jié)模型，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案的詳細(xì)驗(yàn)證。

以箭體殼段和箭體貯箱為例，箭體殼段功能性結(jié)構(gòu)包括：設(shè)備支架、儀器電纜支架、管路支架、口框、口蓋、長(zhǎng)排整流罩等。設(shè)備支架模型如圖4中(a)所示，管路支架模型如圖4中(b)所示。

箭體貯箱功能性結(jié)構(gòu)包括：儀器電纜支架、管路支架、長(zhǎng)排整流罩、法蘭等。

功能性結(jié)構(gòu)等細(xì)節(jié)模型完成后，同步開(kāi)展裝配仿真和人機(jī)工程仿真驗(yàn)證，確保設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)通過(guò)可裝配性和可維修性仿真驗(yàn)證。

5)完成運(yùn)載火箭各子級(jí)和全箭數(shù)字樣機(jī)數(shù)字模裝，確保各子級(jí)和全箭數(shù)字樣機(jī)的協(xié)調(diào)匹配。

(4.1)依據(jù)總成骨架模型，收集主承力結(jié)構(gòu)模型和功能性結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)模型，按照單機(jī)、分系統(tǒng)的順序依次進(jìn)行裝配，依次建立運(yùn)載火箭各子級(jí)和全箭的數(shù)字樣機(jī)，替代實(shí)物模裝實(shí)現(xiàn)總體布局、系統(tǒng)間、模塊間、箭地間機(jī)械接口協(xié)調(diào)、管路系統(tǒng)取樣、電纜分支設(shè)計(jì)，為確定各分系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求提供依據(jù)。建立好的全箭數(shù)字樣機(jī)如圖5所示。

(4.2)依次對(duì)運(yùn)載火箭各子級(jí)和全箭的數(shù)字樣機(jī)進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)干涉分析，如果發(fā)現(xiàn)干涉或不協(xié)調(diào)問(wèn)題，則分析原因，根據(jù)原因確定返回步驟三或步驟四，進(jìn)而優(yōu)化模型，直到運(yùn)載火箭各子級(jí)和全箭的數(shù)字樣機(jī)均不存在干涉和不協(xié)調(diào)問(wèn)題。

干涉分析項(xiàng)目包括以下內(nèi)容：

管系間接口直徑、對(duì)接面匹配檢查；

傳感器接口插深、管徑、臺(tái)階面匹配檢查；

發(fā)動(dòng)機(jī)接口孔徑、開(kāi)孔數(shù)量匹配檢查；

管路綁扎處與結(jié)構(gòu)支架匹配檢查；

法蘭對(duì)接面匹配檢查；

儀器支架接口匹配檢查；

安裝螺栓長(zhǎng)度匹配檢查；

部段對(duì)接孔徑匹配檢查；

電纜管路干涉檢查；

導(dǎo)管全位置焊接過(guò)程干涉檢查；

箭上連接器安裝過(guò)程干涉檢查；

閥門、管路拆裝過(guò)程干涉檢查；

發(fā)動(dòng)機(jī)擺動(dòng)過(guò)程干涉檢查；

發(fā)動(dòng)機(jī)、伺服機(jī)構(gòu)聯(lián)合擺動(dòng)過(guò)程干涉檢查；

設(shè)計(jì)指標(biāo)一致性檢查。

(4.3)依次對(duì)運(yùn)載火箭各子級(jí)和全箭的數(shù)字樣機(jī)開(kāi)展關(guān)鍵艙段裝配仿真及人機(jī)工程仿真，從工藝性和可操作性的角度對(duì)設(shè)計(jì)方案的合理性和正確性進(jìn)行驗(yàn)證，如果發(fā)現(xiàn)可裝配性或可維修性的問(wèn)題(包括可裝配性或可維修性差或不可裝配、不可維修)，則分析原因，根據(jù)原因確定返回步驟三或步驟四，進(jìn)而優(yōu)化模型，直到運(yùn)載火箭各子級(jí)和全箭的數(shù)字樣機(jī)具備可裝配性和可維修性。

裝配仿真及人機(jī)工程仿真的具體驗(yàn)證項(xiàng)目包括以下內(nèi)容：

閥門拆裝可行性仿真驗(yàn)證；

部段對(duì)接可行性仿真驗(yàn)證；

發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)接可行性仿真驗(yàn)證；

管路拆裝可行性仿真驗(yàn)證；

氣檢操作可行性仿真驗(yàn)證；

關(guān)鍵儀器設(shè)備測(cè)試操作可行性仿真驗(yàn)證；

關(guān)鍵儀器設(shè)備拆裝可行性仿真驗(yàn)證；

伺服機(jī)構(gòu)安裝拆裝可行性仿真驗(yàn)證；

氣液連接器安裝操作可行性仿真驗(yàn)證。

(4.4)依次對(duì)運(yùn)載火箭各子級(jí)和全箭的數(shù)字樣機(jī)進(jìn)行質(zhì)量、質(zhì)心、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的精確計(jì)算。

步驟六：按照單機(jī)、分系統(tǒng)、總體的順序，依次對(duì)總成骨架模型、主承力結(jié)構(gòu)模型、功能性結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)模型以及運(yùn)載火箭各子級(jí)和全箭的數(shù)字樣機(jī)進(jìn)行技術(shù)狀態(tài)固化，并發(fā)布。

本發(fā)明說(shuō)明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。