郭禹彤

（中航工業(yè)沈陽(yáng)飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司制造數(shù)據(jù)中心，遼寧 沈陽(yáng) 110085）

基于CATIA的飛機(jī)展開(kāi)壁板數(shù)字化模型建立研究

郭禹彤

（中航工業(yè)沈陽(yáng)飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司制造數(shù)據(jù)中心，遼寧 沈陽(yáng) 110085）

基于CATIA的飛機(jī)展開(kāi)壁板數(shù)字化模型建立，結(jié)合其數(shù)控加工、機(jī)翼外形面的展開(kāi)方法等內(nèi)容進(jìn)行分析，希望對(duì)我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展有積極促進(jìn)的意義。

CATIA；展開(kāi)壁板；數(shù)字化模型

引言

CATIA軟件被廣泛地應(yīng)用到飛機(jī)制造中。在飛機(jī)整體壁板的加工中，需要針對(duì)于展開(kāi)外形進(jìn)行三維模型建立、數(shù)控枕創(chuàng)，然后實(shí)現(xiàn)飛機(jī)整體壁板的彎曲成形。此軟件技術(shù)的應(yīng)用，確保了建模的質(zhì)量、效率以及準(zhǔn)確度；但是其飛機(jī)壁板結(jié)構(gòu)的重構(gòu)模型過(guò)程，相對(duì)繁瑣和復(fù)雜，對(duì)此需要加強(qiáng)研究，靈活利用其建模的技巧，使其飛機(jī)壁板展開(kāi)件的設(shè)計(jì)、制造更有意義。

1　飛機(jī)壁板的展開(kāi)

壁板展開(kāi)需要掌握其零構(gòu)件的特征，得到構(gòu)件的毛料形態(tài)。但是受到機(jī)翼曲面的影響，構(gòu)件特征相對(duì)復(fù)雜，且該設(shè)計(jì)軟件中，不存在復(fù)雜壁板展開(kāi)的功能，就需要利用指定的軟件設(shè)計(jì)工具CAA，以及V isual Basic和指定環(huán)境、接口等，對(duì)其CATIA 軟件，實(shí)施二次開(kāi)發(fā)，建立復(fù)雜構(gòu)件特征模型庫(kù)，對(duì)其零件內(nèi)部信息進(jìn)行確定，從而使其飛機(jī)壁板得以展開(kāi)［1］。應(yīng)用軟件采取CATIA軟件，因?yàn)槠湓谇嬖O(shè)計(jì)、造型等方面功能較為實(shí)用，因此常采取該軟件，實(shí)施三維建模。

2　模型構(gòu)建過(guò)程

因?yàn)轱w機(jī)壁板結(jié)構(gòu)較為繁瑣，且內(nèi)部含有大量的結(jié)構(gòu)信息；但是目前應(yīng)用到的設(shè)計(jì)軟件，含有的信息不全面。在重要的結(jié)構(gòu)信息中，含有的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，常以長(zhǎng)桁及肋的中心線等為主，對(duì)此可以直接在該軟件，在其展開(kāi)軟件得到曲線數(shù)模尺寸進(jìn)行建模［2］。其中利用CATIA 運(yùn)行展開(kāi)軟件后的部分結(jié)構(gòu)信息，如圖1所示。

圖1　運(yùn)行展開(kāi)軟件后的部分長(zhǎng)桁與肋的中心線

1）各命令合理應(yīng)用；該軟件中的大多數(shù)命令，都存在著附加的功能選項(xiàng)，設(shè)計(jì)人員對(duì)其命令，進(jìn)行靈活、合理的應(yīng)用，可以縮短建模的時(shí)間，提升建模的質(zhì)量和效率［3］。

2）實(shí)體集和輔助元素集的建立；在三維空間內(nèi)，做出所需的外部參考線，再將其投影在草圖中，完成實(shí)體操作。為了避免設(shè)計(jì)中的誤差，通常會(huì)將飛機(jī)壁板結(jié)構(gòu)的獨(dú)立部分，放置在各個(gè)實(shí)體集、輔助元素集中進(jìn)行建模，之后在將其各個(gè)獨(dú)立部分，通過(guò)布爾和命令，使其進(jìn)行組合［4］。其中部分實(shí)體集和輔助元素集，如圖2所示。

圖2　部分實(shí)體集和輔助元素集

3）三維建模命名；飛機(jī)壁板內(nèi)部含有大量的集合元素，容易使設(shè)計(jì)人員出現(xiàn)混淆，對(duì)此在建模過(guò)程中采取特征樹(shù)記錄，以及結(jié)構(gòu)命名的方式，使其三維數(shù)模的幾何特征、拓?fù)潢P(guān)系更加的明顯。

4）投影進(jìn)草圖方法；在建模時(shí)，首先采用投影命令，使實(shí)體結(jié)構(gòu)輪廓，投影到草圖內(nèi)；然后對(duì)其草圖內(nèi)的輪廓參考線進(jìn)行處理，使其成為結(jié)構(gòu)點(diǎn)線。

5）草圖約束；利用軟件對(duì)其草圖繪制中的線條，進(jìn)行全部位置確定等約束，因?yàn)槌塑浖J(rèn)約束外的線條，能夠自由移動(dòng)，容易給后續(xù)工作帶來(lái)一系列的影響，對(duì)此這些線條，都需要通過(guò)Constraint對(duì)話框進(jìn)行約束，使其不能隨便的移動(dòng)。

長(zhǎng)桁屬于壁板延展的加固構(gòu)件，通過(guò)對(duì)于長(zhǎng)桁的結(jié)構(gòu)分析后，確定其幾何形態(tài)；為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)流程，可以盡量地適應(yīng)設(shè)計(jì)軟件中的一些不繁瑣的命令，確保構(gòu)件的實(shí)體，一直沿著長(zhǎng)桁的中心線方向。在其肋處因?yàn)殚L(zhǎng)桁在其位置上，立筋厚度有所改變，對(duì)此要重復(fù)并多次應(yīng)用拉伸命令。在長(zhǎng)桁頂部加強(qiáng)結(jié)構(gòu)處，有兩個(gè)斜面，并不可能采取一個(gè)命令得出實(shí)體，對(duì)此需要將兩部分開(kāi)，單獨(dú)進(jìn)行幾何特征的分析，進(jìn)行切、挖操作得出實(shí)體，然后在做另一個(gè)實(shí)體［5］。針對(duì)于長(zhǎng)桁的立筋，以及頂端的結(jié)構(gòu)，分別要在放樣和拉伸命令模塊中完成，使其結(jié)構(gòu)拓?fù)湫畔⒏拥那逦?/p>

相對(duì)于其他的結(jié)構(gòu)，像肋、蒙皮等，再建模時(shí)都應(yīng)當(dāng)要按照指定的思路，確定其定位基準(zhǔn)、分析其幾何特征、對(duì)其實(shí)體構(gòu)建命令進(jìn)行確定、建立草圖、點(diǎn)擊草圖模塊、命令投影進(jìn)入的草圖內(nèi)，最后通過(guò)機(jī)械設(shè)計(jì)，獲得所需的實(shí)體。

3　結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)基于CATIA的飛機(jī)展開(kāi)壁板數(shù)字化模型建立的分析，發(fā)現(xiàn)其CATIA設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用，有效地避免了以往鉚接結(jié)構(gòu)，對(duì)于飛機(jī)壁板造成的缺陷；而整體壁板的的應(yīng)用，內(nèi)部雖然含有大量的構(gòu)件元素，但是經(jīng)過(guò)數(shù)控加工，指定的建模程序，以及噴丸成形等技術(shù)的應(yīng)用，有效地滿足了飛機(jī)壁板特殊外形曲面的要求，從而更好地得到整體機(jī)翼壁板。同時(shí)CATIA設(shè)計(jì)軟件，在航空航天設(shè)計(jì)、制造業(yè)的應(yīng)用，也是中國(guó)科學(xué)技術(shù)的又一大進(jìn)步，我相信在不久的將來(lái)，飛機(jī)結(jié)構(gòu)制造，也會(huì)變得更加優(yōu)化、科技化、高精密化。

［1］曹蔚，甘忠.飛機(jī)壁板展開(kāi)件CATIA建模技巧研究［J］.機(jī)械，201 0（11）：46-49.

［2］嚴(yán)偉苗.大型飛機(jī)壁板裝配變形控制與校正技術(shù)研究［D］.杭州：浙江大學(xué)，20 15.

［3］馮廷廷.基于MBD的飛機(jī)裝配工藝規(guī)劃與仿真［D］.南京：南京航空航天大學(xué)，20 11.

［4］張?bào)w廣.基于MBD的飛機(jī)結(jié)構(gòu)件建模及數(shù)據(jù)管理技術(shù)［D］.沈陽(yáng)：沈陽(yáng)理工大學(xué)，20 13.

［5］賀鵬.基于三維數(shù)模的關(guān)鍵特性構(gòu)建及可視化研究［D］.南京：南京航空航天大學(xué)，20 14.

（編輯：劉楠）

Research on the Establishment of Digital Model of Aircraft Launch Panel Based on CATIA

Guo Yutong
（AVIC Shenyang Aircraft Industry（Group）Co.，Ltd.Manufacturing Data Center，Shenyang Liaoning 100085）

Based on the digital model of CATIA plane wall， combined with its NC machining on the surface of the wing shape， this paper analyzes method， etc， I hope it can promote the development of science and technology in China.

CATIA； a wall； digital model

TP391.7

A

2095-0748（2016）15-0114-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.15.48

2016-06-20

郭禹彤（1986—），女，山東安丘人，碩士研究生，畢業(yè)于沈陽(yáng)航空航天大學(xué)，助理工程師，研究方向：工藝裝備與生產(chǎn)準(zhǔn)備。