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基于知识的导弹结构样机建模技术研究

2017/11/13    来源:互联网    作者:马光浩      
关键字:导弹结构样机  CATIA  自顶向下设计  
导弹结构样机是对导弹结构完整性的数字化描述。基于CATIA设计平台进行了导弹结构样机建模技术研究,包括基于外形骨架模型的自顶向下装配技术、基于参数化设计的导弹结构资源库建库、导弹结构基于模型的定义等。将专业的结构设计知识融入到设计平台中,提高了数字化设计技术在导弹结构设计工作中的应用水平。

    高速、高机动飞行使导弹结构面临大过载、高气动热的工作环境,严酷的应用环境对导弹结构提出了更高要求,轻质化、一体化、小型化发展趋势使导弹结构设计、协调的复杂程度越来越高,工作量也越来越大。在时间、经费、人力有限的情况下,传统的导弹结构研制方式迫切需要改进。将虚拟样机技术引入导弹结构设计工作中,是缩短研制周期、提高设计质量的重要手段。通过建立导弹结构样机,能够实现结构专业与总体、气动、载荷、电气等专业的协同设计,为实现设计、仿真、制造一体化提供支撑。在应用三维CAD软件进行导弹结构设计时,如何快速建立导弹结构样机完成结构设计迭代、协调,成为提高导弹结构设计质量与效率的关键。

    CATIA达索公司推出的CAD/CAECAM一体化设计软件,广泛应用于航空航天、汽车制造、船舶制造等行业。本文基于CATIA设计平台进行导弹结构样机建模关键技术研究,将导弹结构设计中涉及的专业知识、经验融入其中,以实现导弹结构的快速设计。

1 基于外形骨架模型的导弹结构装配设计

    导弹结构设计包括弹体结构设计、设备安装与布线设计、总装设计、与发射架或发射筒的对接设计等。在设计初始阶段,结构方案通常经过多轮协调以及迭代,传统方法多通过二维图纸进行协调、迭代。复杂空间关系分析、质量特性分析等工作往往工作量大、费时费力、效率很低。本文提出基于外形骨架模型的导弹结构装配设计,以实现基于三维模型的设计、协调、更改。基于外形骨架模型的装配设计流程如图1所示。

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    图l 基于外形骨架模型的装配设计流程示意图

    结构总体方案设计阶段:在全弹结构样机装配模型树下,建立包含导弹理论外形、部位安排、弹上设备布局、支撑吊挂位置等信息集合的特殊零件模型,即外形骨架模型。基于外形骨架模型,进行导弹结构的3D布局参数化设计以及结构方案协调优化及性能评估。

    结构详细设计阶段:基于外形骨架模型确定的设计参数(舱体壁厚、涂层厚度、接口位置等)进行导弹各舱段、舵面、整流罩、连接件的结构设计,导弹结构零部件同外形骨架模型建立起一-一对应的装配关系或参考关系,以实现基于外形骨架模型的自顶向下装配设计。

    CATIA软件的装配设计模块功能强大,能够实现装配环境下的零部件详细设计及检查分析,通过外形骨架模型的建立能够简化装配关系,并通过参数更改实现整个导弹结构模型的快速变更,利于提高设计效率,节省设计时间。

2 基于参数化的导弹结构设计资源库

    导弹结构包括舱体、翼面、整流罩、操纵机构、吊耳等,其设计具有专业化特点。在结构设计过程中,常涉及到专业的、典型的结构特征、机构,如舱段各种连接特征、操纵机构样式、舵面折叠机构形式等。同时,导弹结构样机建模义需要标准件、常用件、标准文件模板、结构材料属性、 业设计规范作为支撑,因此有必要建立一个针对导弹结构设计的专业化资源库。

    CATIA软件通过材料库模块、标准库模块、知识专家模块以及自定义特征等功能模块,可以使用户方便地将专业的设计知识、资源融人软件中。基于CATIA平台的导弹结构设计资源库应包括:通用性的标准件库、专用性的常用件库及结构特征库、规范化的设计文件模板库、基于宏技术的设计规则库、常用结构材料属性库等,如图2所示。

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    图2 导弹结构设计资源库组成示意图

责任编辑:张纯子
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