呂超+劉學(xué)杰

摘 要：利用CATIA軟件進(jìn)行三維設(shè)計(jì)在飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛，但是大部分飛機(jī)零件因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)過程更改頻繁等因素使得零件的建模過程工作量大、效率低，增加了設(shè)計(jì)人員的工作負(fù)擔(dān)。參數(shù)化設(shè)計(jì)建模方法可以實(shí)現(xiàn)使幾何模型特征與用戶設(shè)置參數(shù)關(guān)聯(lián)，從而提高飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)更改和設(shè)計(jì)迭效率，提高復(fù)雜結(jié)構(gòu)件模型的可讀性，是針對飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)建模的一種有效手段。該文對飛機(jī)復(fù)雜構(gòu)件參數(shù)化設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行了分析，通過實(shí)例闡述了復(fù)雜結(jié)構(gòu)件參數(shù)化設(shè)計(jì)的一般步驟，對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)件三維設(shè)計(jì)建模具有很好的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：參數(shù)化設(shè)計(jì) 復(fù)雜結(jié)構(gòu)件 CATIA

中圖分類號：TP29 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（b）-0003-02

飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的三維設(shè)計(jì)建模過程一般比較復(fù)雜，在進(jìn)行設(shè)計(jì)更改時(shí)復(fù)雜的建模過程以及建模過程中產(chǎn)生的大量內(nèi)部特征交聯(lián)關(guān)系給模型更改帶來了很大困難。復(fù)雜的建模過程使得模型建模過程的可讀性差，大量內(nèi)部特征交聯(lián)關(guān)系在模型更改時(shí)出現(xiàn)交聯(lián)錯(cuò)誤報(bào)告的概率大大提升，這些都使得飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件在設(shè)計(jì)過程中模型更改及設(shè)計(jì)迭效率低下。

CATIA是世界上一種主流的CAD/CAE/CAM一體化軟件，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、造船和電子設(shè)備等行業(yè)。CATIA V5三維設(shè)計(jì)軟件提供了強(qiáng)大的參數(shù)化設(shè)計(jì)功能，參數(shù)化設(shè)計(jì)可以很好的提高飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件模型更改的效率，增強(qiáng)復(fù)雜構(gòu)件模型的可讀性。該文基于CATIA V5三維設(shè)計(jì)軟件，針對飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)建模分析，介紹參數(shù)化建模思想及方法。

1 參數(shù)化設(shè)計(jì)建模分析

參數(shù)化設(shè)計(jì)建模是將模型主要幾何特征與參數(shù)關(guān)聯(lián)，使零件特征“參數(shù)化”。“參數(shù)化”的零件更改不再基于特征命令工具來完成，只要對相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行更改即可。參數(shù)化設(shè)計(jì)建模將特征參數(shù)的變化準(zhǔn)確、嚴(yán)格地映射到幾何模型，然后通過控制特征參數(shù)來實(shí)現(xiàn)模型幾何特征的自動(dòng)更改，提高復(fù)雜結(jié)構(gòu)模型的可讀性及建模效率。該文作者通過對參數(shù)化設(shè)計(jì)的原理分析，再結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出要進(jìn)行飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的參數(shù)化設(shè)計(jì)前必須進(jìn)行以下工作。

（1）分析明確需要參數(shù)化控制的幾何特征。

（2）根據(jù)幾何特征確定所需對應(yīng)的特征參數(shù)。

（3）分析明確特征參數(shù)和幾何特征之間嚴(yán)格的映射關(guān)系。

因此，飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件參數(shù)化設(shè)計(jì)建模流程應(yīng)采用以下邏輯順序。

（1）零件幾何特征要素分析。

（2）建立特征參數(shù)。

（3）零件幾何體建模。

（4）特征參數(shù)與幾何特征關(guān)聯(lián)。

下面舉例說明參數(shù)化設(shè)計(jì)建模方法及過程。

2 某飛機(jī)框類零件參數(shù)化建模過程

2.1 零件特征要素分析

在零件建模前應(yīng)分析零件的各特征要素，以及預(yù)期可能的更改，分析哪些幾何特征需要設(shè)立參數(shù)。以圖1零件為例，該零件是典型的飛機(jī)框類零件，該零件的主要特征有：緣條、腹板、筋條。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)存在的設(shè)計(jì)不確定性主要在于幾何厚度尺寸、筋條分布范圍和數(shù)量、腹板高度等方面，計(jì)劃設(shè)置參數(shù)有：外緣條厚度、上半框內(nèi)緣條厚度、上半框筋條厚度、上半框腹板厚度、上半框腹板高度、上半框筋條對稱分布角度、上半框筋條數(shù)量、下半框內(nèi)緣條厚度、下半框筋條厚度、下半框腹板厚度、下半框筋條數(shù)量。

2.2 建立特征參數(shù)

在經(jīng)過零件特征要素分析確定參數(shù)設(shè)置后，根據(jù)對應(yīng)特征選擇適當(dāng)類型的參數(shù)，并在CATIA軟件中建立相應(yīng)的參數(shù)。使用“知識工程”工具欄中的“公式”創(chuàng)建特征參數(shù)并給相關(guān)參數(shù)賦值，如圖2。

2.3 零件幾何體建模

利用CATIA軟件完成模型幾何體建立。

幾何體建模是參數(shù)化設(shè)計(jì)過程中的重要一環(huán)，它不僅是參數(shù)化設(shè)計(jì)的載體和對象，而且?guī)缀误w模型的造型方法對參數(shù)化設(shè)計(jì)有著顯著影響，甚至有可能決定著某一幾何特征能否按原計(jì)劃實(shí)現(xiàn)參數(shù)化建模?；贑ATIA的幾何特征建?？梢酝ㄟ^多種方式方法完成創(chuàng)建，但是建模過程必須考慮參數(shù)化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)，盡量采用便于參數(shù)使用，邏輯思路簡潔清晰的方法，采用最便利的功能模塊進(jìn)行。對于飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件建模更是如此，涉及的幾何特征越多，造型越復(fù)雜，設(shè)立的特征參數(shù)越多，幾何體建模的思路、方式方法就顯得越關(guān)鍵。

2.4 參數(shù)與模型特征關(guān)聯(lián)

CATIA軟件允許參數(shù)之間通過函數(shù)關(guān)系進(jìn)行關(guān)系互聯(lián)，對于有量綱量、無量綱量，甚至是點(diǎn)、線等都可以通過參數(shù)間的函數(shù)關(guān)系參與飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件參數(shù)化建模過程，為飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件建模提供了極大的空間和便利性，有力的支持復(fù)雜幾何特征的參數(shù)化過程。

使用“知識工程”工具欄中的“公式編輯器”創(chuàng)建特征參數(shù)與對應(yīng)的模型幾何特征的關(guān)聯(lián)關(guān)系。通過“知識工程”工具欄為模型幾何特征創(chuàng)建以參數(shù)為自變量的函數(shù)，關(guān)聯(lián)后特征參數(shù)與對應(yīng)的模型幾何特征建立了函數(shù)映射關(guān)系，特征參數(shù)為自變量，模型幾何特征為因變量。函數(shù)關(guān)系創(chuàng)建過程如圖3。

2.5 參數(shù)化設(shè)計(jì)結(jié)果

參數(shù)與模型特征關(guān)聯(lián)后，特征參數(shù)的更改會引起模型幾何特征的相應(yīng)更改，更改過程簡潔、有效。通過參數(shù)進(jìn)行模型幾何特征更改效果見圖4。

3 結(jié)語

飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件采用參數(shù)化設(shè)計(jì)方法可以提高設(shè)計(jì)更改效率，提高零件模型的可讀性，縮短設(shè)計(jì)建模周期，減輕設(shè)計(jì)人員建模負(fù)擔(dān)。參數(shù)化設(shè)計(jì)方法對于飛機(jī)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的三維設(shè)計(jì)建模具有很好的借鑒意義。

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