基于CATIA、VPM的结构三维数字化设计技术

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1、总第165期2010年第4期直升机技术HELICOPTERTECHNIQUETotalNo．165No。42010文章编号：1673—1220(2010)04-020-06基于CATIA、VPM的结构三维数字化设计技术黄志文(中国直升机设计研究所，江西景德镇333001)摘要对基于CATIA、VPM的结构三维数字化设计技术的主要技术环节：CATIA三维数字样机定义、VPM数据管理、三维标注及标准件库进行了详细的阐述，探索实现结构三维数字化设计的具体技术流程。关键词CATIA；VPM；三维数字化设计中图分类号：V21l+．92文

2、献标识码：ACATIAandVPMBased3DDigitalTechnologyfortheStructureDesignHUANGZhiwen(ChinaHelicopterResearchandDevelopmentInstitute，Jingdezhen333001，China)‘AbstractThisarticleelaboratedonmainstepsoftheCATIAandVPMbased3Ddigitaltechnologyforthestructuredesign．Thesestepsinclude：d

3、efinitionofDMUinCATIA，datamanegrnentinVPM，3DFunctionalTolerancing&Annotationsandstandard—partLibrary．Forthepurposeofexploringspecifictechnicalprocessofrealizing3Ddigitalstructuredesign．KeywordsCATIA；VPM；3Ddigitaldesign1前言构三维数字化设计的基本过程。国际最新在研飞机普遍采用全三维数字化设计手段，彻底取消二维图纸

4、，所有零件的三维设计作为唯一权威性的数据集，供用户的所有后续环节使用。按传统方法进行飞机设计时，结构二维图纸设计占整个飞机设计工作量比重很大。采取全三维数字化设计显得尤为必要：通过在线关联设计和并行产品定义，能提高协调效率；进行三维实体模型数字化预装配，能最大程度减少设计错误，提高设计质量；设计信息与制造信息的集成，可以节省装配全周期时间。本文针对飞机结构的设计特点，从CATIA三维数字样机定义、VPM数据管理、三维标注及标准件库几个环节着手，探索实现基于CATIA、VPM的结2CATIA三维数字样机定义CATIA以其先进的混

5、合建模技术、在整个产品周期内的方便的修改能力、所有模块的相关性和并行的设计环境使得它能支持从概念设计到产品实现的全过程，它也是世界上第一个实现产品数字样机开发的软件，是全球航空业界普遍使用的一个集成产品开发环境。三维数字样机主要应用在设计阶段，根据型号应用实施经验，可以得到某型直升机结构数字样机协调流程如图l所示。从以上协调流程可以看出，数字样机的数字化定义主要包括三维实体造型和虚拟装配这两方面的收囊日期：2010-08-26作者简介：黄志文(19"／1-)。男，江西吉水人。硕士，主要研究方向：直升机结构设计研究。2010年第

6、4期黄志文：基于CATIA、VPM的结构三维数字化设计技术·2l·技术内容，实体造型和虚拟装配之间并不是串行关系，而是不断交叉、反复迭代进行的。图l某型宣升机结构数字样机协调流程1)百分之百结构零件三维实体造型用CATIA系统进行零件的三维建模，建立飞机零件的三维实休模型，可方便地在计算机上进行装配来检查零件的干涉和配合不协调情况，准确地进行重量、平衡和应力分析。每个零件的数据集将依据它的三维模型，数控加工时利用三维的线框和表面模型数据。CATIA三维建模需遵循一定的规范，它是产品质量的根本保证；根据规范建立的模型有利于保证修

7、改性、有利于保证关联性、有利于保证加工性和扩展性。同时还应建立产品的特征库和产品的特征关联、尺寸关联，并为特征设立激活属性以实现特征驱动，快速建立钣金下陷、减轻孔、加强窝等结构特征，实现快速准确建模，后期易于更改和霞用，提高模型一致性及标准性，为产品制造时抽取基本框架特征提供便利。2)三维实体的数字化虚拟装配飞机设计过程中涉及的零部件往往数以百万计，需建立的模型数量庞大，要将全机零部件模型在一个模型空间中体现几乎是不可能的。为此，在应用CATIA系统进行飞机三维实体模型设计时，采用按设计区域划分装配单元的方法来解决。在实际应用

8、中，装配单元的划分采用以下基本原则：一、以飞机结构分离面为基准；二、在装配复杂的结构单元时，可以以工艺分离面作为进一步细化的基础。飞机结构是具有层次关系(图2)的零部件组成的复杂系统，体现在飞机结构中，就是一个部件可以分解为若干个零件和子部件，一个字部件又可以分解为若干个更下