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基于全三维信息模型的复合材料成型工装设计系统研究

2016/12/1    来源:互联网    作者:王晓丽  梁岱春  刘畅      
关键字:全三维信息模型  复材工装  数字化设计系统  
随着数字化技术应用的不断深入,新一代飞机在设计阶段将逐步采用全三维设计技术,这就要求下游的工装设计也基于这种模式,因此,在新的研制模式下,提出了对基于全三维信息模型的工装数字化设计技术的迫切需求。本文介绍了基于全三维信息模型的复合材料成型工装设计系统的总体方案、关键技术、执行流程及实现方法。

    在航空工业中,从非承力、次承力构件,到尾翼级主承力构件、再到机翼与机身主承力构件,复合材料在各种先进的飞机上应用越来越广。而复合材料构件的制造离不开工艺装备,工艺装备的质量、研制效率直接影响到复合材料零件的制造质量以及生产效率,因此,有必要建立适应这些需求的数字化工装设计方法和工具,来满足复合材料构件工装的快速设计。同时,随着数字化技术应用的不断深入,数字化产品定义和数字样机技术的广泛应用,新一代飞机在设计阶段逐步采用全三维设计技术,以全三维模型取代现有以产品图纸和局部数模作为制造依据的传统生产模式,已成为数字化技术发展的必然趋势。全三维关联全过程,设计已经逐渐实现全三维,也要求工艺以及工装的设计基于这种设计模式。因此,在新的研制模式下,提出了对基于全三维信息模型的数字化工装设计技术的迫切需求。

1 系统总体方案

    基于全三维信息模型的复合材料成型工装设计系统主要以全三维信息模型为载体,以工装设计需求信息为输入信息,以工装设计结果为输出信息,按照“自顶向下”的设计思路,结合实例库以及参数化设计,实现工装的快速设计,系统总体方案如图l所示。

图1 总体方案

图1 总体方案

    1.1 工装设计信息模型建立

    工装设计是一个复杂过程,其设计依据包括零件信息以及包含工装设计技术要求信息在内的工艺信息。通过分析典型复材零件,确定能满足复材零件工装设计全过程的信息,将这些信息进行分类、整理、归纳,按照标准化、规范化的方式在全三维信息模型中描述这些信息,建立工装设计需求信息模型,满足工装设计以及分析优化全过程的数据需求。

    工装设计需求数据集包括零件信息和工艺信息,零件信息主要包括零件型面、零件轮廓、结构轴线和零件尺寸等信息,工艺信息主要包括工艺方法和工装设计技术要求,其中工装设计技术要求包括工装结构、余量线位置、边缘线位置和表面质量等信息,所有这些工装设计需求信息通过基于模型的定义技术进行融合,为后续的工装设计与分析优化奠定基础。工装设计需求信息模型如图2所示。

图2工装设计需求信息模型

图2 工装设计需求信息模型

    工装设计需求信息按照类型可以分为几何信息和非几何信息,几何信息主要指零件型面(或贴膜面)、零件轮廓以及各类结构轴线,在全三维信息模型中,这些信息通过发布特定名称的几何元素实现;非几何信息主要指工装设计的一些技术要求,在全三维信息模型中,采用几何集的形式表示,如图3所示。

图3 工装设计需求信息几何集

图3 工装设计需求信息几何集

责任编辑:马倩
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