复杂产品数字样机开发的关键技术

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1、PRODUCTDESIGN产品设汁复杂产品数字样机开发的关键技术KeyTechnologyforDigitalMock—upResearchandDevelopmentofComplexProduct中航工业商用航空发动机有限责任公司南长峰孟祥海蔡真【摘要】为研究复杂产品数字样机开发中的关键技术，本文以航空发动机为例，对其数字样机的建模、装配和关联设计方法进行了分析。首先，基于CAD软件，建立了航空发动机零部件三维模型；其次，对上述零部件进行了子装配与整机装配，并对其过程中的轻量化模型、约束关系和干涉检查等问题进行了研究；最后，通过WAVE技术，实现

2、整体叶盘的关联参数设计，使数字样机最优地取代物理样机，推进了高质、高效、低成本的产品设计和制造技术的发展。关键词：数字样机数字化装配航空发动机复杂产品WAVE技术【ABSTRACTlInordertostudythekeytechnologyinvolvedinthedigitalmock-upresearchanddevelopmentofcomplexproducts，aeroengineistakenasexampletoanalyzethemethodsofmodelingparts，assemblyandas—sociateddesigni

3、nthedigitalprototype．Firstly,3DmodelsofaeroenginepartsaleestablishedthroughtheCADsoft-ware．Then，forthepurposeofstudyingthelightweight，constrains，interferenceandotherproblemsoccurredintheassemblyprocess，thesub-assembliesandfullas—semblyoftheengineprototypeareconductedbasedonthos

4、e3Dmodels．Finally,bymeansofutilizingWAVEtechnology,theassociatedparametricdesignofthebliskisachieved．Byreplacingthephysicalprototypewiththedigitalmockup，itpromotesthedesignandmanufacturingdevelopmentofhigh·—quality,high--efficiencyandlow-·costproducts．Keywords：Digitalmock-upDig

5、italassemblyAeroengineComplexproductWAVE数字样机(digitalmock—up)技术Ⅲ也称虚拟样机技术，是20世纪80年代随着计算机技术发展而迅速发展起来的一项新技术。它的概念是指建立整个产品的全三维数字化模型，实现对产品整体显示和装配过程的模拟。数字样机技术能够缩短机械产品的设计开发周期，减少产品开发费用和成本，提高产品质量与性能，获得最优的创新产品。然而目前该技术还未应用到航空发动机产品研制过程中。航空发动机是飞机的心脏，其零部件数目庞大，结构复杂，工艺制造与装配难度大，被喻为“工业皇冠上的明珠”。建立航空

6、发动机的数字样机可实现需无数次物理样机才能完成的试验，从而无需制造及试验物理样机就可获得最优方案。基于此，本文建立航空发动机整机零部件的三维模型，通过轻量化模型处理与零部件的约束关系，对航空发动机进行了子装配与整机装配，并对装配结果进行了干涉检验。最后，通过WAVE技术，建立了部件的关联关系，实现了部件的关联参数设计。1航空发动机数字样机建模零部件三维模型建立的过程是零部件数字化定义的过程，其目的在于实现零部件的几何可视化，从而便于设计、制造和管理人员从外观方面理解零件的构造，可以方便地在计算机上对零部件进行重量、平衡和应力分析；利用包含各种数据参数

7、的三维模型实现各种零部件的精确配合，减少设计错误、更改和返工现象。完整的零件数字模型应该包括管理参数、形状几何参数、技术参数、精度参数和材料属性。在航空发动机的研制过程中，制定了零部件的命名规则与建模规范(包括基于MBD的三维标注技术)，在NX7．5的环境下，建立了航空发动机数字样机所需的各类零部件模型(叶片类、机匣类、盘轴类、管路类及非规则类零件)，共计10000多个。本文仅以叶片类零件为例，对其建模方法进行阐述。叶片类零件【21是航空发动机的关重部件，按照结构特征，分为压气机叶片与涡轮叶片。这类零件叶片型面为空间扭曲自由曲面，材料多为钛合金、高温

8、合金等难加工材料，属于结构复杂、工艺制造过程难以实现的复杂产品。为满足设计与制造的需求，建立叶片类零件的精确