基于特征的航空钣金零件快速设计方法研究与应用

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1、基于特征的航空钣金零件快速设计方法研究与应用张石磊，刘俊堂(中航工业第一飞机设计研究院，西安710089)【摘要】在航空钣金零件设计知识没有得到管理和应用的情形下，钣金零件设计需要查询大量的纸质文件，导致建模时间长，重复劳动多，设计效率低下，容易产生人因错误。由于设计人员水平和习惯差异，航空钣金零件建模过程和方法不统一，模型质量参差不齐，难以实现规范化建模和最优化设计，也给后续工艺设计及加工制造带来不便。本文使用CATIA二次开发技术、基于知识工程的设计技术和CATIA航空钣金设计模块接口配置技术等，在总结提炼钣金特征设计知识、建立标准规范库和特征模板库的

2、基础上，构建了基于特征的航空钣金零件快速设计系统，实现了航空钣金零件的快速规范化建模和最优化设计。系统已在型号研制中得到验证和使用，效果明显，大大提高了航空钣金零件的设计效率和质量。关键词：特征；航空钣金；规范化建模；最优化设计DOI：10．16080／j．issnl671-833x．2016．18．058张石磊工程师，主要从事CAD／PDM方面的研究。技术分析CATIA航空钣金模块⋯提供了标准文件输入接口可以实现部分特58航空制造技术·2016年第18期征的规范化建模；CATIA知识工程模块[2-31适用于部分相对简单的特征；使用CATIA二次开发卜纠可

3、以实现所有的特征的快速设计，但二次开发所有特征费时费力，难度大。因此，本文结合CATIA二次开发、知识工程和航空钣金模块提供的标准文件输入接口等3种方法，实现了航空钣金零件的快速规范化建模和最优化设计。基于特征的航空钣金零件快速设计系统实现了图1中所有特征的快速规范化建模和最优化设计。系统架构根据业务需求特点，基于特征的航空钣金零件快速设计系统架构包括数据层、功能层、业务层和用例层，如图2所示。(1)用例层：根据不同的类型建立的实例化模型；(2)业务层：根据项目需求，对航空钣金零件设计过程进行分析，划分出业务模块；(3)功能层：按照业务模块，分解出功能点，

4、以此为单元完成软件开发；(4)数据层：围绕业务和功能需求组织数据，支撑功能层对各类数据的查询与互操作，驱动航空钣金零件规范化建模，包括标准规范库和征模板库等数据库。解决思路首先，基于特征的航空钣金零件快速设计根据不同的钣金特征选择不同的实现方法：(1)对于下陷和缺口特征，使用CATIA二次开发实现；(2)对于HB0一11-2003加强槽中的2型加强槽、HB0—14—2003弯边减轻孔与HB0—16—2003直角减轻孔等特征，使用CATIA知识工程实现；(3)对于HB0—10—2003板材最小弯曲半径、HB0—11-2003加强槽中的1型加强槽和3型加强槽、

5、HB0—12—1983金属结构减轻孔、HB0—13—2003加强窝、HB0—15—2003600弯边减轻孔等特征，使用CATIA航空钣金模块提供的标准文件输入接口图1航空钣金特征Fig．1Aircraftsheetmetalfeatures实现。其次，针对每一种航空钣金特征，根据《中华人民共和国航空行业标准》，将特征的相关标准数据录人数据库表格中，建立标准规范库；然后在系统中根据数据库主键选择标准；最后，选择参考元素即可实现标准钣金特征的生成。最后，在三类功能分别实现之后，采用CATIA二次开发方法将其调用并集成在基于特征的航空钣金零件快速设计系统工具条中

6、，实现系2016年第18期·航空制造技术59图2系统架构Fig．2Systemarchitecture基于特征的航空钣金零件快速设计系统]系1▲CATIA二次开发f集“现，I二次开发自动调用Il二次开发自动调『{jl标准文件输入接口I特征模板}一—_l标准文竿人接口lCATIA：-r-程模刮lcATlA；次开发l叻矧眦，—』__——板材最小弯曲半径板材零件下陷1型加强槽和3型加2型加强槽挤压型材下陷强槽金属结构减轻弯边减轻孔角形型材桁条的缺口码孔加强窝600直角减轻孑L丁字型材桁条的缺口弯边减轻孑Lz字型材桁条的缺口图3系统集成Fig．3systemint

7、egration60航空制造技术·2016年第18期功能层^数据层I统集成，如图3所示。关键技术1标准文件输入接口针对HB0—10—2003板材最小弯曲半径、HB0-11-2003加强槽中的1型加强槽和3型加强槽、HB0—12—1983金属结构减轻孑L、HBO一13—2003加强窝、HB0—15—2003600弯边减轻孔等特征，使用CATIA航空钣金设计模块提供额标准文件输入接口实现，可以通过该接口加载表格形式存在的标准参数，从而实现标准钣金特征设计。标准文件输入接口可以加载的表格分为总表和专项设计表，总表(表1)定义了标准板材在相应厚度下的最小弯曲半径、

8、加强槽、金属结构减轻孔、加强窝和60。弯边减轻孔的设计标准参数，若