基于CATIA的飞机展开壁板数字化模型建立研究

郭禹彤

（中航工业沈阳飞机工业（集团）有限公司制造数据中心，辽宁 沈阳 110085）

基于CATIA的飞机展开壁板数字化模型建立研究

郭禹彤

（中航工业沈阳飞机工业（集团）有限公司制造数据中心，辽宁 沈阳 110085）

基于CATIA的飞机展开壁板数字化模型建立，结合其数控加工、机翼外形面的展开方法等内容进行分析，希望对我国科学技术的发展有积极促进的意义。

CATIA；展开壁板；数字化模型

引言

CATIA软件被广泛地应用到飞机制造中。在飞机整体壁板的加工中，需要针对于展开外形进行三维模型建立、数控枕创，然后实现飞机整体壁板的弯曲成形。此软件技术的应用，确保了建模的质量、效率以及准确度；但是其飞机壁板结构的重构模型过程，相对繁琐和复杂，对此需要加强研究，灵活利用其建模的技巧，使其飞机壁板展开件的设计、制造更有意义。

1　飞机壁板的展开

壁板展开需要掌握其零构件的特征，得到构件的毛料形态。但是受到机翼曲面的影响，构件特征相对复杂，且该设计软件中，不存在复杂壁板展开的功能，就需要利用指定的软件设计工具CAA，以及V isual Basic和指定环境、接口等，对其CATIA 软件，实施二次开发，建立复杂构件特征模型库，对其零件内部信息进行确定，从而使其飞机壁板得以展开［1］。应用软件采取CATIA软件，因为其在曲面设计、造型等方面功能较为实用，因此常采取该软件，实施三维建模。

2　模型构建过程

因为飞机壁板结构较为繁琐，且内部含有大量的结构信息；但是目前应用到的设计软件，含有的信息不全面。在重要的结构信息中，含有的拓扑结构，常以长桁及肋的中心线等为主，对此可以直接在该软件，在其展开软件得到曲线数模尺寸进行建模［2］。其中利用CATIA 运行展开软件后的部分结构信息，如图1所示。

图1　运行展开软件后的部分长桁与肋的中心线

1）各命令合理应用；该软件中的大多数命令，都存在着附加的功能选项，设计人员对其命令，进行灵活、合理的应用，可以缩短建模的时间，提升建模的质量和效率［3］。

2）实体集和辅助元素集的建立；在三维空间内，做出所需的外部参考线，再将其投影在草图中，完成实体操作。为了避免设计中的误差，通常会将飞机壁板结构的独立部分，放置在各个实体集、辅助元素集中进行建模，之后在将其各个独立部分，通过布尔和命令，使其进行组合［4］。其中部分实体集和辅助元素集，如图2所示。

图2　部分实体集和辅助元素集

3）三维建模命名；飞机壁板内部含有大量的集合元素，容易使设计人员出现混淆，对此在建模过程中采取特征树记录，以及结构命名的方式，使其三维数模的几何特征、拓扑关系更加的明显。

4）投影进草图方法；在建模时，首先采用投影命令，使实体结构轮廓，投影到草图内；然后对其草图内的轮廓参考线进行处理，使其成为结构点线。

5）草图约束；利用软件对其草图绘制中的线条，进行全部位置确定等约束，因为除了软件默认约束外的线条，能够自由移动，容易给后续工作带来一系列的影响，对此这些线条，都需要通过Constraint对话框进行约束，使其不能随便的移动。

长桁属于壁板延展的加固构件，通过对于长桁的结构分析后，确定其几何形态；为了简化设计流程，可以尽量地适应设计软件中的一些不繁琐的命令，确保构件的实体，一直沿着长桁的中心线方向。在其肋处因为长桁在其位置上，立筋厚度有所改变，对此要重复并多次应用拉伸命令。在长桁顶部加强结构处，有两个斜面，并不可能采取一个命令得出实体，对此需要将两部分开，单独进行几何特征的分析，进行切、挖操作得出实体，然后在做另一个实体［5］。针对于长桁的立筋，以及顶端的结构，分别要在放样和拉伸命令模块中完成，使其结构拓扑信息更加的清晰。

相对于其他的结构，像肋、蒙皮等，再建模时都应当要按照指定的思路，确定其定位基准、分析其几何特征、对其实体构建命令进行确定、建立草图、点击草图模块、命令投影进入的草图内，最后通过机械设计，获得所需的实体。

3　结语

通过对基于CATIA的飞机展开壁板数字化模型建立的分析，发现其CATIA设计软件的应用，有效地避免了以往铆接结构，对于飞机壁板造成的缺陷；而整体壁板的的应用，内部虽然含有大量的构件元素，但是经过数控加工，指定的建模程序，以及喷丸成形等技术的应用，有效地满足了飞机壁板特殊外形曲面的要求，从而更好地得到整体机翼壁板。同时CATIA设计软件，在航空航天设计、制造业的应用，也是中国科学技术的又一大进步，我相信在不久的将来，飞机结构制造，也会变得更加优化、科技化、高精密化。

［1］曹蔚，甘忠.飞机壁板展开件CATIA建模技巧研究［J］.机械，201 0（11）：46-49.

［2］严伟苗.大型飞机壁板装配变形控制与校正技术研究［D］.杭州：浙江大学，20 15.

［3］冯廷廷.基于MBD的飞机装配工艺规划与仿真［D］.南京：南京航空航天大学，20 11.

［4］张体广.基于MBD的飞机结构件建模及数据管理技术［D］.沈阳：沈阳理工大学，20 13.

［5］贺鹏.基于三维数模的关键特性构建及可视化研究［D］.南京：南京航空航天大学，20 14.

（编辑：刘楠）

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，山东安丘人，硕士研究生，毕业于沈阳航空航天大学，助理工程师，研究方向：工艺装备与生产准备。