1 引言
组合夹具是一种标准化、系列化、通用化程度很高的工艺装备，它是工装柔性化的重点。航天零件多品种、小批量的特点，决定了对夹具的需求量日益增大。而型号任务数量的急剧增加和产品性能指标的日益提高，又对夹具的设计提出了更高的要求。目前组合夹具设计和组装仍采用落后的人工组装和管理方法，效率低、周期长，在型号研制过程中，组合夹具设计的大量时间都消耗在了繁琐重复的基础性设计工作上；设计员缺乏足够的时间来从事设计优化和创新；另外，当前夹具标准化程度差，夹具设计质量参差不齐，也不能满足快速设计的目的；再者，随着新老员工更替，夹具设计经验容易流失。为了提高组合夹具设计效率和质量，使夹具设计规范化并减轻设计人员的重复性工作，有必要在三维CAD集成环境下开发组合夹具设计管理柔性化平台，实现夹具标准件及组件的设计和管理。
2 平台总体设计
2.1 平台架构
组合夹具设计管理柔性化定制平台要具备很好的适应性、灵活性、扩展性、维护性和复用性，才能满足具体系统开发的需求。本系统在现有企业数据库支撑平台以及企业工位现场数字化、企业计算机与安全等网络以及服务的支撑作用下，系统采用C/S和B/S混合结构，服务端在AVIDM新底层平台基础上实现，数据库使用Oracle。
该平台框架整体分为四个层次，即：支撑层、数据层、服务层和功能应用层。四个层次由下至上起到了支撑作用，上层逐层应用底层提供的服务。层次型的服务模式可以实现平台的可扩展性、功能的易维护性，因此用户可以在现有基础上对平台进行扩充，增加新的服务。平台架构如图1。
图1 组合夹具设计管理柔性化平台架构
首先，最底层的支撑层是对企业现有网络设备、数据服务软件以及硬件的简要描述。
数据层对平台粗粒度数据模型进行简要描述，主要为了表达系统中基础数据类型。
服务层是平台的核心层次，在支撑层以及数据层的支撑下，成为数据层与应用层之间的纽带，应用层产生的对数据的请求经过服务层的多层功能结构进行处理后，再对底层数据库进行操作。企业的核心业务流程以及数据处理工作主要集成在服务层。
平台框架的最上层为功能应用层，这一层是对底层功能的综合性应用，也是功能的发起与请求部分。根据组合夹具设计管理平台的需求提供了库建立、成员配置及访问控制、零组件管理、应用集成、设计知识管理等功能模块。
整个平台在四层结构的基础上能够很好地利用企业现有数据服务器、网络服务器等设备；在层次型服务结构的基础上实现平台的易维护性以及可扩充性；在数据层实现对组合夹具数据完备的管理功能。
2.2 平台定制设计
基于业务流程的特点，该平台能够快速地定制出一个具有基础功能、个性化界面和灵活数据应用的系统，并可在此基础上扩展一定的业务功能，集成一定的业务模型，平台典型应用过程如图2。
图2 平台典型应用过程
组合夹具管理和应用涉及三类用户角色，分别是AVIDM系统管理员、组合夹具库管理员、普通用户。在应用过程中，支持上述三类用户完成如下工作：
a.支持AVIDM系统管理员进行系统用户的管理，进行夹具库的创建，进行库管理员角色及用户的配置。
b.支持夹具库管理员进行库的配置及库中零组件的管理。具体包括：分类目录的创建、修改、删除、移动，零组件的添加、修改、删除、废止；零组件操作（创建、修改、删除等）的用户权限设置。
c.支持设计人员进行夹具的查询、调用；支持通过参数驱动生成模型并添加到装配环境中；支持夹具组件及标准件的添加，但是所添加的零组件需要经过确认后才能在夹具库中正式发布使用。
3 平台功能
该平台是集流程、界面、功能定制与配置、用户角色权限管理等功能的人机交互定制平台，客户端为Solid Edge ST3集成插件及浏览器。浏览器客户端主要供管理员使用，用以进行夹具库的创建、人员配置、权限配置；Solid Edge ST3集成插件用以进行分类目录的定义，夹具的创建、删除，夹具的查询、调用，是该平台的主要功能界面和使用界面。其功能框图如图3。
图3 平台功能框图
系统管理是管理员的主要工作范畴。管理员可进行库的创建、编辑，库管理员的指定；库管理员可进行库的成员及角色的配置，配置库中对象的访问控制策略。
组件及标准件管理是组合夹具设计管理系统的主体功能集。组件及标准件管理的子功能模块包括：分类目录管理、标准件管理、组件管理、组件及标准件查询。分类目录管理包括分类的新建、修改、删除等功能，实现组件及标准件归类存储的效果。标准件管理包括标准件的添加、修改、删除和状态管理，处理内容包括标准件模型实体、属性、特征参数、缩略图文件。组件管理包括组件的添加、修改、移动、删除、状态管理等功能，与标准件管理相比组件管理还包括组件结构的管理。组件及标准件查询可进行对象的搜索，也可直接在分类目录下浏览查找，针对查询的结果调用打开。
应用集成管理进行组合夹具管理与CAD软件数据交互的处理，是组合夹具设计管理的支撑功能。应用集成主要包括提取模型中结构信息、属性信息、参数信息，下载打开库中模型，向模型文件传递属性，按相关参数及模板文件驱动模型等。平台典型功能界面见图4。
图4 平台功能界面
4 系统应用
随着载人航天事业的飞速发展，航天器的更新换代越来越快，生产的零部件品种多、变化快、生产周期短，组合夹具的应用范围已经从传统的车、铣、刨、磨，扩展到非金属胶接、铆接、焊接、检验、装配等工种，对组合夹具的需求越来越大。通过对本平台的柔性定制与高效开发，有效实现了组合夹具组装的模拟性、资料的保留性、经验的继承性、使用和管理的数字化等问题，从而提高组合夹具的生产效率和柔性化水平。图5为生产用组合夹具实例。
图5 夹具实例
5 结束语
本文以组合夹具设计管理平台为研究对象，进行了标准件及规格参数的定义与配置、功能定制与配置、流程定制与配置等的研究与设计。该平台包括权限管理、标准件与组件管理和应用集成管理等模块，其突出的特点是能实现平台的可扩展性、功能的易维护性，从而使用户可以在现有基础上对平台进行扩充，增加新的服务，体现了较大的灵活性和柔性。实践表明，该平台可以缩短设计周期，提高工作效率和工作质量，具有重要的应用价值。
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