基于CATIA∕CAA的快速布点技术研究

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1、基于C们I觚从的快速布点技术研究韩志仁1’2，李子牮2，彩辉3(1．航空制造工艺数字化国防重点学科实验室，沈阳110136；2．沈阳航空航天大学航空宇航工程学部，沈阳110136；3．中航工业沈阳飞机工业(集团)有限公司，沈阳110850)【摘要】针对框、梁、壁板、翼肋、双曲面类机身蒙皮、模具型面等三坐标数字化测量前测量布点和数据准备效率低、布点规范性差和测量二维简图生成繁琐等问题，在典型测量特征的布点规则进行整理的基础上，提出了测量布点的算法。在CATIA的环境下，通过CAA二次开发，建立了测量布点平台，实现了框、梁、壁板、翼肋、双曲面类机身蒙皮

2、、模具型面等零件测量点快速布置的功能，提高了测量点和数据的规范性，缩短了测量准备周期，在实际生产中有一定使用价值。关键词：测量；MBD；布点；CAADoI：10．16080／i．issnl67l一833x．2016．09．062韩志仁教授．博士。主要研究方向为钣金成形CAE和数字化制造。在航空数字化制造环境下，飞机结构中机加件不断增加，而且这些机加件一般采用数控加工的方法制造，检验采用三坐标测量机进行测量⋯。62航空制造技术·2016年第9期检测前需要导人零件CATIA数模外形面上点的坐标和法矢值，通过获得的测量点、法矢规划测量路径和测量位置，进行

3、检验。我国航空发展速度快，新型号投入多，数字化测量的工作量大。数字化制造中数字化设备加工得到的零件优先使用数字化的测量设备【2】。加工后的零件在测量设备中定位，并通过零件上的基准将零件的坐标系与测量坐标系拟合在一起，然后通过数字化测量设备可以得到一些离散点的坐标。这些测量点的坐标是检验零件的原始数据。传统布点方式的缺点如下：(1)由于CATIA部分功能的局限性，传统方式生成零件上的测量点存在着很大的难度，工艺员需要做大量的中间辅助工作。(2)布点过程中掺杂了过多的人为因素(点位的控制、点的数量等)，使得后续输出的测量数据不能完全满足测量仪要求而导致

4、测量准确性下降。(3)采用传统的测量点生成方式，工艺员每次操作只能生成单个点，对于外形面复杂多变且尺寸巨大的零件(框类、壁板类等)，需要重复上百甚至上千次这种技术含量极低的工作而且消耗大量时间，从而严重影响产品的生产进度和后续的测量进度。在手工输出测量数据过程中，由于耗时长不能保证工作的连贯性，很容易出现人为错误，比如法矢出错会造成测量仪探测头的探针的损坏。测量数据布点非常烦琐，手工布点效率低，容易出现漏布和布点不规范。为了实现快速布点功能，提高布点效率，提高测量点数据的准确性和规范性，保证测量精度，有必要开发按工艺要求针对模型检测快速布点的软件。

5、布点系统快速布点系统主要的作用是辅助工艺人员快速布置测量点和获取测量点信息。在飞机的梁、框、壁板、翼肋等曲面上快速、准确地生成测量点，并自动生成法矢、测量简图和测量数据。软件原理如图1所示。零件测量布点及数据准备系统CAl系统框类零件布点梁类零件布占壁板类零件布点般机加件测量布点关键技术研究工艺员在CATIA平台通过选取零部件简单特征实现测量点的快速生成【3卅。系统开发采用了面向对象技术，按照结构化程序的思想，飞机主要机加件梁、框、壁板、翼肋、曲面等都需要测量和检验，成形模具的型面也需要进行测量和检验。本文布点规范嚣加强筋布点H一亟巫巫]十l布点规

6、范l翼肋零件布点平面孔曲面曲线柱锥球布点规范双曲面蒙皮及模具型面布点L塑盛塑堇l图1软件原理图Fig．1P—ncipIediagramOfthesOftware零件测量点法矢自动生成测量简图自动生成以框类零件为例说明测量点快速布点技术。框类零件表面分为侧面内型面、腹板面、加强筋。框类零件布点可分为内测量、腹板、筋条3部分。总体操作流程如图2所示。幽2总体操作流程图Fig．2OVera¨OperatiOnfIOwchart1侧面布点传统操作中工艺员手工生成检测点需要进行以下几个方面：选择准线并等分、提取零件侧面、做交线、做交点、判断点的位置。这几个方

7、面都需要大量重复手工操作。通过侧面布点模块进行布点时，按照工艺要求内外侧形面间隔值取点，在形面上取两排点，工艺员需要选择侧面边线、零件侧面，然后定制间隔值。拾取的侧面边线生成与零件侧面垂直的参考平面，通过制定的间隔值平移参考平面并与零件侧面相交得出交线，在交线上生成测点，如图3。4所示。详细流程如图5所示。2腹板槽布点工艺人员在对零件腹板槽检测时，需要按照指定要求在零件腹板槽上设计检测点。检测点的生成不仅要符合检测要求，还需要按照设计要2016年第9期·航空制造技术63一一一一一一一一一法矢方向自动检测T，一测量数据自动生成一一一一一一一一一一一求

8、在结构树上生成对应的检测点几何图形集。这些都需要大量的手工操作。通过加强筋面布点模块布点时，根据腹板每个槽内取3个点(腹板