飞机装配型架卡板快速设计与分析技术研究与实现

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1、飞机装配型架卡板快速设计与分析技术研究与实现

2、第1...0引言飞机装配型架是飞机制造过程中必不可少的工艺装备，其设计制造周期及精度极大地影响了飞机制造周期和产品品质。在飞机装配型架中，卡板是保证飞机部件气动力外形准确度的定位元件，其工作表面和飞机气动力外形息息相关。通常情况下，每套型架都有多副卡板，设计每一副卡板都要重新绘制草图，重复性劳动多，且涉及众多的基准、线和面，手工操作繁琐。为此，笔者在研究传统的卡板设计过程的基础上，基于UG软件平台开发专用的卡板快速设计系统，实现了在卡板的设计过程中对卡板的打开条件进行检验，并运用有限元知识实现对卡板的刚度分析。1型架卡板快速设计

3、技术1.1概述在对某飞机制造公司提供的大量卡板数模进行对比分析的基础上，将卡板进行了分类：第一种方法是根据所装配的飞机产品的不同将卡板分为机身卡板、机翼卡板、平尾卡板和垂尾卡板；第二种方法是根据自身的结构特点将卡板分为对称卡板和非对称卡板。机身卡板和垂尾卡板是对称卡板，机翼卡板和平尾卡板是非对称卡板。每一类卡板根据其具体的结构形状又可以衍生不同的形状，这为系统的动态扩充提供了依据，每一类卡板都提炼出一个草图模板，用于卡板设计的参数化。为了减小计算误差、减少尺寸的换算工作以及工艺基准的转换计算工作，型架卡板采用与飞机产品相同的设计基准。飞机产品理论外形决定卡板的工作表面形状，

4、是卡板的设计依据，但是要考虑一定的工艺间隙和贴布间隙。1.2卡板的快速设计流程设计卡板时，用户首先将飞机产品理论外形及设计基准链接到一个新的工装零件文件并建立卡板参考面，然后运用卡板快速设计系统进行设计，主要流程如图1所示，准备工作和数据输入由设计人员手动完成，主流程由系统实现：1)卡板类型选取：在机身卡板、机翼卡板、平尾卡板和垂尾卡板四种类型中选取一种类型，系统根据该选择判断设计的卡板是否对称；2)设计基准选取：依次选取卡板的设计基准，系统据此自动构建卡板设计的工作坐标系；3)计算卡板外轮廓线：输入卡板偏置宽度，系统计算出飞机产品理论外形和卡板参考面的交线，并根据宽度计算

5、出该交线在卡板参考面上的偏置线，选取正确的偏置方向，生成外轮廓线；4)选择卡板草图模板：从系统给出的模板列表中选取合适的草图模板导入，并调整到正确姿态；5)草图参数化及卡板打开条件检验：将卡板的主要尺寸提取在模板中体现。设计过程中，根据飞机产品的具体尺寸，选择草图的最优尺寸。为防止卡板打开时划伤工件，尺寸初步确定之后，立即进行卡板打开条件检验，若不满足打开条件，需重新设定草图尺寸，直至满足打开条件为止，避免重复设计；6)构建封闭草图：草图模板经参数化设计之后，仍缺少卡板外轮廓线，在UG系统中，偏置后的曲线，不能直接添加到草图中去，因此通过描点法将卡板外轮廓线加入草图：获得偏

6、置后的外轮廓线上的点的信息，利用这些点的坐标自动构建样条曲线，将其添加到卡板草图。卡板外轮廓曲线与卡板端头外侧的直轮廓线（或其延长线）相交，使它们互为边界进行剪切，在不同的剪切情况之间进行切换，直至剪切准确无误。剪切之后，必需添加必要的约束，使之成为封闭草图，才能进行后续操作；7)卡板草图拉伸：沿垂直卡板参考面的方向拉伸卡板草图，拉伸距离即卡板厚度由用户输入，拉伸的方向由用户判断选取；8)飞机理论外形剪切拉伸实体：对两片拉伸后的实体用飞机产品理论外形进行剪切，每一片拉伸实体的去留部分均有两种不同情况，故共有四种不同的剪切情况，用户根据要求选取剪切状态。一个零件文件里不能有两

7、个实体，因此形成卡板的最终实体之后，抑制左（右）边的实体，然后将右（左）边的实体另存为右（左）卡板零件文件。