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航空典型零件快速标注技术

2017/1/11    来源:互联网    作者:刘明  郝博      
关键字:航空典型零件  特征提取  三维标注  
航空典型零件制造过程中需要大量的标注信息,而三维数字化标注已取代二维工程图。针对手动三维标注繁琐的问题,提出利用CAA对CATIA进行二次开发,完成三维模型标注元素和特征信息的提取,编制零件快速标注系统,并将系统集成到CATIA环境中,实现航空典型零件的快速标注。实例表明,快速标注系统可缩短设计周期,提高设计效率与质量,具有一定的工程实用价值。

1 引言

    随着航空制造业的快速发展,飞机的数字化信息更加重要,在飞机制造工艺信息的获取过程中,传统的二维工程图将被全三维数字化标注所代替。三维快速标注是全三维数字化的体现,飞机零件三维标注技术将二维工程图中零件的尺寸、基准、公差、加工工艺要求、技术要求等信息用CATIA三维软件直接标注在零件的三维模型中。

    手动操作CATIA进行三维标注是一项耗时耗力的工作,增加了设计人员的工作量。研究表明,利用CAA对CATIA进行二次开发,实现快速三维标注,集成到CATIA环境下形成快速标注系统,这样有利于改变CATIA系统的标准化和智能化程度,提高CATIA系统的设计效率,对飞机零件的制造有重要意义。

2  基于CAA二次开发和三维标注技术

    2.1 CAA技术

    CAA是组件应用架构(Component ApplicationArchitecture)的缩写,是法国达索公司对CATIA扩展功能二次开发提供的以C++语言为基础的一系列函数库的总称。CAA对CATIA二次开发的方式主要有组件对象COM( Component Object Model)和对象连接嵌入技术OLE( Object Linked Embed-ded)两种方式,能使CATIA二次开发过程趋向标准化,提高程序的易用性和可扩展性。CAA的整体结构布局如图1所示,该架构包含许多模块,每个模块又包含一系列的开发文档和大量信息,用户可以根据文档中的信息来实现对CATIA扩展功能的二次开发。CAA每个模块中的文档之间存在一定联系,点击具体模块,可以查询到使用CAA编程所需要的具体函数以及函数应用实例。

    2.2 CAA的实现

    基于CAA二次开发的实现是通过其提供的Rapid Application  Development Environment( RADE)快速应用开发环境和不同的CATIA V5 API接口函数来完成的。RADE是可视化的集成开发环境,以Microsoft Visual Studi02005为载体,在C++环境中嵌入CAA开发工具。API提供了操作各种对象的接口、工具和方法,通过调用API函数对CATIA进行个性化开发,实现自定义系统和原系统的无缝融合。

图1 CAA整体结构布局

图1 CAA整体结构布局

    2.3 三维标注技术

    三维标注技术融入了过程模型、知识工程、产品标准规范等内容,将分散和抽象的知识变得更加集中和形象化,使产品设计和制造发展成为技术创新和知识积累,完成对三维模型的数字化定义。

    三维标注技术主要标注几何信息和非几何信息。几何信息主要包括尺寸和公差等信息,非几何信息主要包括制造、检测工艺和规范等信息。三维标注技术主要实现过程:首先确定一个标注平面,提取模型标注信息,再选择标注对象并将标注投影到标注平面上,最后完成三维标注。每个三维模型可以有多个标注平面,每个标注平面上要详细清楚地表达标注信息。

3  航空典型零件分类及特征信息提取

    3.1 零件分类

    飞机典型零件是指在结构或功能上相仿、能够反映某类飞机零件共性、具有代表性的零件类型,它们在结构上或制造工艺上有一定相似性,具有数量大、使用率高、可重用性好等特点。比如机翼翼梁,有叵字型梁、Z字型梁、工字型梁和J字型梁。飞机的结构主要由机翼、机身、动力装置、起飞装置和尾翼等构成,其中,机翼和机身中含有大量的典型零件,包括机加件、钣金件和型材等。航空典型零件与普通零件相比,具有结构复杂化,结构大型化,材料多元化和制造精确化等特点。

    根据航空典型零件在结构和工艺制造上的特点,介绍几种典型零件:

    ①翼梁。由腹板和缘条构成,纵向受力,缘条主要承受弯曲力矩,受拉伸和压缩。根据翼梁端头截面形状可以分为叵字型、Z字型、工字型和J字型,两端还可再细分为封闭、开口、豁口。

    ②钣金件。飞机钣金件是通过剪切冲压等加工手段生成的具有表面光滑度高、结构强度高、厚度一致等特点的金属薄壁板,主要由腹板、翼面和缘条构成。钣金件与其他结构件最大区别在于缘条通过弯折工艺实现与机翼翼面的贴合,因为钣金件壁薄,还需凸缘、线冲压以及孔等特征来降低钣金件的应力集中问题。钣金件根据翻边的不同可以分为两侧翻边钣金、三侧翻边钣金、四侧翻边钣金;根据翻边的正反向可分为正向翻边、反向翻边;根据有无豁口可分为有豁口、无豁口。

    ③拉杆。拉杆是常见的飞机结构件,属于机加零件。拉杆主要用于机身或者机身受力构件间的连接处,起连接构件或传递载荷的作用,根据实际需要按接头数的不同可分为1-1拉杆、1-2拉杆、2—2拉杆等。

    ④长桁型材。型材作为整体翼板的基本组成构件,通过焊接使其成为构成翼板的骨架。主要承受机翼弯曲力矩引起的轴向力和局部空气动力载荷引起的剪力。长桁型材可以分为普通长桁型材和蒙皮长桁型材。

    航空典型零件种类繁多、数量大,不一一列举。表1 为航空典型零件归纳总结分类。

责任编辑:马倩
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