基于PDM系统的航空发动机小零件的分类管理

沈丽娟 司荣宁

（沈阳发动机设计研究所， 辽宁 沈阳 110015）

航空发动机由众多的零部件组成，其中小零件数量占整台发动机零件数量的70%～80%。航空发动机小零件的种类繁多，形状各异，结构、功能也不相同，随着型号研制的发展，小零件的品种、规格在不断增加，大量小零件的种类给科研、管理、生产、采购以及维护等工作带来很多问题。因此，型号研制工作中，对航空发动机小零件进行分类管理显得尤为迫切和重要。

1 现状分析

沈阳发动机设计研究所目前可以提供借用的小零件有近4 000件，其中有国外的成熟机种上的小零件，也有经过多年研制定型机种上的小零件，如此之多的数量应该可以满足在研型号中大部分小零件结构、功能的需求，但是通过对某型号航空发动机小零件进行统计发现，新设件、借用件和标准件数量分别占总数的百分比见图1。

由图1可以看出，在某型号航空发动机小零件中，大部分是新设计的小零件，借用的小零件只占1/10。经过调查和分析发现，造成新设计的小零件数量如此繁多的原因有以下几个方面：

一是设计人员不知道已有什么样的小零件，所以当面对一个新的设计任务时，便根据相关要求和自己的理解进行新的设计。

图1 新设件、借用件和标准件数量统计图

二是即使设计人员知道有可能已经存在完全相同的小零件，仍然会设计一个新的小零件，因为从已有的众多型号的小零件中进行查找要比重新设计更麻烦。

三是设计人员不理解通用性的意义。当面对一个新的设计任务时，不是在原有的通用小零件的基础上进行设计，而是进行了全新的设计。

小零件数量的膨胀，种类的无序管理为科研生产活动带来了许多问题，不仅浪费了人力、物力，而且增加了成本。

2 航空发动机小零件的分类管理

为了规范所航空发动机小零件的使用和管理，建立了基于PDM系统的航空发动机小零件的分类库，对航空发动机小零件进行分类管理。

2.1 遵循的原则

标准化原则、系列化原则和通用化原则。

2.2 小零件分类

采用树状的层次结构来表达小零件分类，对小零件进行系统的管理。这样既可以增加重复件的使用，也可以加快在PDM系统中查找小零件的速度，从而提高系统的工作效率。小零件分类树状结构见图2。

2.3 属性分析

属性是对小零件规格特征和技术状态的描述。属性的内容由两部分组成：通用属性（材料、表面处理、质量等）和小零件的自身的属性（小零件的几何尺寸）。对已经确定的各类小零件进行分析研究，哪些尺寸需要保持为常数，哪些尺寸需要定义为属性变量；对属性的数据类型进行详细分析，哪些需要定义为整型，哪些需要定义为字符型，哪些需要定义为值列表。通用属性示例见表1。

图2 小零件分类树状组织结构

表1 通用属性示例

2.4 基于PDM系统的分类管理

在充分利用现有资源的基础上，我们进一步开发了PDM系统的功能，对航空发动机小零件进行了分类管理。

2.4.1 分类库的建立

分类库的建立由PDM系统管理员完成，主要包括以下几方面工作：

● 定义属性字典：对小零件属性的名称、ID、数据格式等进行详细的定义。属性必须唯一。

● 建立小零件分类树状层次结构：按照图2的组织结构建立小零件分类的树状层次结构，并为各个小零件类添加属性，子类继承父类的属性。

● 为了便于查询，为每一个子类添加图像，图像即是带有尺寸常量和变量等信息的二维图形，如图3所示。

图3 图像示例

● 定义用户权限。需要PDM系统管理员明确权限分配：每个PDM用户对数据对象（Item） 在分类库中的实例（Instances）信息具有查找和检索的权限；小零件所属人只对自己的数据对象具有更改和删除的权限。

2.4.2 分类库的使用

● 查找

快速查找：通过类（Classes）的ID或名称查找类；通过属性的ID或名称查找类。

精确查找：通过属性值查找实例信息；通过ID号或名称查找实例信息。对每一个实例，分类库可以提供预览的功能，包括二维图样和三维模型，如图4、图5所示，并且可以查看实例的属性。

图4 二维图样预览示例

图5 三维模型预览示例

● 借用

在查找到符合要求的小零件时，可以直接在PDM系统中进行调用，装配到组件中。

2.4.3 分类库的维护

为方便数据的管理，PDM系统管理员统一负责小零件数据录入工作。在小零件设计数据归档之后，由设计者发出入库申请，审查通过后由管理员统一完成数据入库工作。管理员在添加小零件的数据对象到小零件数据库的同时应录入属性值，并由专人负责校对，以保证录入数据的正确性。

当小零件发生更改时，必须在小零件的更改单归档之后，由PDM系统管理员统一对小零件数据库中的相应数据进行更改维护。PDM系统管理员要及时对分类库中实例的属性等数据进行更新，始终保持分类库中的数据是最新有效的。

3 结论

基于PDM系统实现航空发动机小零件的分类管理，对规范小零件的管理和使用具有十分重要的意义：

一是可以使航空发动机小零件的种类、规格和数量的膨胀得到有效的控制，减少PDM系统中的冗余数据。

二是不仅有利于小零件数据库的编辑和扩充，而且也有利于达到小零件的“三化”标准。这方面的成功经验为建立国标、航标、国军标小零件库提供了技术积累和保障，在航空发动机小零件分类库的基础上，继续建立和扩充国标、航标、国军标以及所标标准件库。

三是设计人员可以方便的借用已有成熟的小零件，不必重新进行设计出图，而且不必进行强度等试验验证，可以提高工作效率，降低设计成本；对于借用的发动机小零件，制造厂不必重新做工艺流水，为他们减少了不必要的浪费；有效控制小零件的种类，可以相应的减少维修工具的种类，也为维修保障部门节省了许多时间和成本。

四是我们进行分类管理的航空发动机小零件的数据，主要来源于使用UG软件绘制的三维模型和二维图样，为促进在型号研制中使用UG软件进行出图的举措奠定了良好的基础，并能有效推动这一举措的实施。