三维软件在飞机零件加工中的应用与研究

张洋洋

摘 要：飞机的生产与制造中，会利用大量的设计软件和分析软件，通过这些软件分析飞机的特征和结构，然后进行设计出图、加工制造，本文研究利用三维CATIA软件对飞机零件分析、模块设计等，针对飞机零件多品种、数量大和结构复杂等特征分析。

关键词：零件分析；模块设计；CATIA软件

中图分类号：TG659 文献标志码：A

1 零件分析

飞机结构很复杂，它的组成可以分为几大部分，机翼、机身、尾翼、起落和动力，具体的结构如图1所示。

飞机结构件是构成飞机机体的重要部分，对于它们的分析需要的步骤也很烦琐，它与其他机械零件不同，具有自己独特的性能特点，具体如下：

（1）在制造和加工上，飞机结构件的精度要求越高越好，尺寸精度和公差范围非常小。

（2）机构件的外形比较复杂，曲面结构多，装配关系复杂，需要考虑的因素多，同时在结构上加强筋类零件居多。

（3）飞机结构件在设计上为了满足强度的要求，增加槽腔。

（4）零件在制造和加工上，不采用焊接，采用整体加工，需要的加工设计严格，例五轴加工中心。

（5）材料上选取性能高，质量轻的新型材料，铝合金、钛合金等。

飞机结构件的设计中，可以通过参数化设计进行设计，这种设计方法是通过零件的参数进行定义模型，同时添加约束关系，现在的设计方法有3种，通过零件几何关系的数字方法；利用飞机零件的特征模型进行造型；几何原理的人工智能方法，通过参数化技术进行设计有以下几种优点：

（1）设计人员在开始设计的时候不需要精确绘图，可以通过约束的关心得到精确的图纸。

（2）在模型建立完成之后，可以形成系列化，通过修改尺寸就可以得到不同的零件。

（3）零件便于归类、编辑和更改，通过反复修改，最终确定尺寸。

飞机零件的设计方法有很多种，例如变形设计、模块设计，变形设计就是在原有的飞机零件的基础上进行改进设计，将已经成型的零件进行通用使用，相似化设计，在外观和性能上做一些调整，满足新型飞机的使用，模块设计是对零件进行分类设计。

2 模块设计

飞机零件参数化模块设计可以分为4个部分，分别为选择模块、零件要素模块、参数模块、零件模型创建模块。通过与CATIA软件的结合，通过零件建模，生产实体模型，4个模块的运行流程如图2所示。

选择模块：在这个程序中设计人员需要设计系统的典型零件，通过选择零件库中的项目、条件，在零件库中搜索的方法有分类和关键字搜索两种方法。

零件要素模块：飞机每个零件都有自己的要素，这些信息约束零件的结构，通过零件设计中的元素，例如点、线、面对零件进行模型生成。

参数模块：将参数输入到零件设计系统中，是一个非常重要的环节，这个模块直接关系到最终零件的建模，输入分两种，一种是标准参数输入，另一种是参数重用，标准输入是利用相邻两个零件进行标准模型创建，参数重用是在以往的基础上进行重新使用和修改。

模型创建：通过CAA在CATIA中进行建模，定义零件的相关尺寸参数，通过建模环境、创建辅助要素、生产特征最后实现三维建模。

3 CATIA软件

在机械设计中，三维软件有很多种，例如SolidWorks、UG、PROE等，CATIA也是这类软件的一种，它是实现零件产品参数化设计与标准件库二次开发的软件，图3为利用CATIA建模的实例。

CATIA软件是一个集成应用的软件包，可以实现飞机零件的概念设计、三维建模、工业设计和动态模拟仿真等，而飞机零件的设计主要是利用CATIA软件的二次开发功能，通过将设计的零件进行标准件库的建立，实现快速设计、制造，二次开发的特点有标准格式的输入/输出、IUDF、Knowledge Ware、Automation API、CAA C++。

结论

将飞机零件进行分类，按照特征不同、结构不同，通过它们之间的参数进行综合分析，通过三维软件进行软件建模、建立典型特征数据库，总结分类零件模型，通过相似结构共用，将不同飞机零件进行快速设计、制造、生产，通过软件对飞机进行设计，可以提高结构设计强度和精度，缩短研发周期，降低制造成本。

参考文献

[1]王金凤，具建军，卜昆.CATIA环境下参数化设计编程技术[J].电脑编程技巧与维护，1995（5）：14-17.

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