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基于CATIA的管路标准件智能装配设计

2018/2/5    来源:互联网    作者:杜宝江  匡辰  宋子元  潘祺鑫  曹威      
关键字:CATIA  管路件设计  智能装配  
在飞机的设计过程中,除了结构设计外,还要进行复杂的燃油管路、电气布线设计。CATIA针对电气、管路件设计也有专门的模块——设备与系统模块。但是该模块仅提供了功能框架与简单的应用实例,需要进行相关功能的定制与开发才能满足实际工程设计需求。本文以管路件为对象,研究在CATIA管路模块设计环境下的标准件智能装配技术。

引言

    CATIA作为国际航空工业首选的辅助设计软件,其管路类标准件与结构类标准件的查询方式、调用方式、装配方式均有很大的区别,其形状视装配环境而变化,不能进行模型批量生成,所以结构类标准件库的构建方法不适用于管路类标准件库。同时管路模块中使用的标准件必须从管路类标准件库中调用才能实现该模块的相关功能。因此还需要根据管路模块的功能结构,构建管路类标准件库。

一、基于特征的标准件建模

    1.标准件装配过程

    通过管路类标准件的装配需求及建模需求分析可知,接头类标准件模型要包含以下主要信息:标准件特征信息、连接点信息、尺寸参数、设计表。得出标准件的建模流程为:在管路模块下,选择通过特征文件定义的标准件特征信息;进入零件设计模块,建立标准件的尺寸参数,完成标准件的建模;在管路模块下建立标准件的设计表、添加标准件的连接点信息;最后定义相关的属性信息,具体流程如图1所示。

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    图1 标准件建模流程

    装配特征信息的添加,是管路类标准件建模的关键,是进行标准件智能装配的前提条件,虽然接头类标准件与管路的装配管线是通过连接点与管线的连接建立的。但是仅在模型上添加几个点特征是远远不够的,因为模型在添加到管线后需要进行一系列的特征计算,以典型的三通接头为例,主要有:模型与管线建立装配关系时,需要模型的基准轴特征;其它接头或管件在与之装配时,需要模型的相合面特征;管接头在进行位置调整时,需要模型的旋转轴特征;进行流向判断时,需要接头的流向特征。三通接头的装配特征如图2所示。

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    图2 三通接头的装配特征示意图

    设计表是实现标准件模型参数化生成及目录结构管理的关键,设计表的创建方式与结构类标准件类似,只是设计表的第一列名称必须是PartNumber,用于对标准件型号的识别及调用,其它内容在此不再赘述。

    在CATIA中添加模型装配特征的方法为:定义连接点的特征。连接点的添加方式有两种,Define new geometry和Useexisting geometry,如图3所示:第一种方式适用于软管类形状不定的标准件,第二种方式通过选择现在模型的连接面、基准轴和旋转中心确定连接点的特征信息。定义流动方向可方便地为设计员指明管件走向;其中Face属性有两个选项Face和Hole,是装配过程中,软管是否进行截断的重要特征依据。

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    图3 管路类标准件装配特征定义方法

    2.基于管线的软管实体生成

    软管类标准件由于其形状的不确定性,不能事先建立模型供装配环境调用,只能根据装配环境自动生成。按照标准件装配及建模需求分析,软管类标准件模型需要满足以下要求:模型尺寸自适应、模型可以自动拆分、模型可以随管径的变化而变化。因此,根据软管的摆放特点和CATIA的实体建模方法,开发了基于管线的软管实体生成方法。

    软管实体生成的基本思路是:管线中包含该段管路的直径及走向信息,可以通过提取管线的特征,定义软管的直径及走向。因此,软管实体不能采用普通的拉伸方式建立,而应采用CAD系统的Rib拉伸建模方法。由于软管的直径是进行软管件号匹配的唯一依据,因此使用软管的端面作为Rib拉伸的草图面,软管的走向需要根据管线确定,因此使用管线作为Rib拉伸的草图线。基于以上分析,软管的建模方法为:

    在管路模块建立TubewithBends类型的模型,在零件设计模块中向模型中插入新的几何体,重新命名为Hidden,这样模型中存在Double和Hidden两个几何体。在Double几何体中创建软管的截面特征,在Hidden几何体中创建软管的路径特征。完成了Rib拉伸所需的面和线两个草图要素后,在Double几何体中创建Rib特征,该过程如图4所示。然后进入管路模块建立模型的设计表,添加连接点信息,即完成了软管类标准件的建模。软管类标准件由于其模型形状不定,所以不能采用Useexistinggeometry方法创建,而是通过Definenewgeometry在模型两端的中心创建连接点。

    在软管的调用过程中,首先根据管线的规格对软管型号进行筛选,选择具体件号后,模型根据Double几何体中的Rib搜索该特征的两个基本草图,端面草图通过Rib下的草图特征获得,路径特征由管线获得;这样添加的软管实体即是根据管线的走向自动生成。

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    图4 基于管线的软管创建过程

二、管路标准件智能装配的实现

    根据管路类标准件库的组织原理及模型的构建方式,可以总结出管路类标准件的装配流程,如图5所示:首先从管路模块的装配环境中提取管径信息、特征信息(可选),然后选择选用的标准件类别,以管径、特征信息(可选)和类别为匹配条件,至标准件库的相应标准件管理目录文件中进行匹配,获得满足要求的标准件件号列表。选择了具体的标准件件号后,目录文件自动生成含有装配特征的模型。对模型与软管的装配特征进行分析,判断软管的与模型的装配方法,最终完成标准件的装配。

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    图5 管路标准件装配流程

责任编辑:张纯子
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