1 引言
计算机(Computer)是一种能够按照事先存储的程序,自动、高速地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子设备。由硬件和软件所组成,两者是不可分割的。在飞机的设计过程中需要进行繁杂的草图设计和其他工作。因此,利用计算机绘图软件能大大的降低工作时间提高工作效率。CATIA软件广泛的应用在飞机设计领域。
CATIA是法国达索公司的CAD/CAE/CAM一体化软件,居世界CAD/CAE/CAM领域的领导地位,广泛应用于汽车、航空航天、船舶制造、厂房设计、电力与电子、消费品和通用机械制造。
CATIA源于航空航天工业,是业界无可争辩的领袖。以其精确安全,可靠性满足商业、防御和航空航天领域各种应用的需要。在航空航天业的多个项目中,CATIA被应用于开发虚拟的原型机,其中包括Boeing飞机公司(美国)的Boe-ing777和Boeing737,Bombardier飞机公司(加拿大)的GlobalExpress公务机。Boeing飞机公司在Boeing777项目中,应用CATIA设计了除发动机以外的100%的机械零件。并将包括发动机在内的100%的零件进行了预装配。Boeing777也是迄今为止,唯一进行100%数字化设计和装配的大型喷气客机。参与Boeing777项目的工程师、工装设计师、技师以及项目管理人员超过1700人,分布于美国、日本、英国的不同地区。他们通过1,400套CATIA工作站联系在一起,进行并行工作。Boeing的设计人员对777的全部零件进行了三维实体造型,并在计算机上对整个777进行了全尺寸的预装配。预装配使工程师不必再制造一个物理样机,工程师在预装配的数字样机上即可检查和修改设计中的干涉和不协调。Boeing飞机公司宣布在777项目中,与传统设计和装配流程相比较,由于应用CATIA节省了50%的重复工作和错误修改时间。尽管首架777的研发时间与应用传统设计流程的其他机型相比,其节省的时间并不是非常的显著,但Boeing飞机公司预计,777后继机型的开发至少可节省50%的时间。CATIA的后参数化处理功能在777的设计中也显示出了其优越性和强大功能。为迎合特殊用户的需求,利用CATIA的参数化设计,Boeing公司不必重新设计和建立物理样机,只需进行参数更改,就可以得到满足用户需要的电子样机,用户可以在计算机上进行预览。
2 应用
2.1 草图绘制
CATIA自带草图绘制功能,设计人员可以可根据产品的三视图或照片描出基本外形曲线,可以简单快捷的任意拉伸扭转设计草图的方向和尺寸,通过软件自带的工具对草图进行尺寸和一些其他参数进行约束,这样方便操作方便更改,提高了设计人员的工作效率降低生产成本。
2.2 创成式造型
CATIA非常完整的曲线操作工具和最基础的曲面构造工具,除了可以完成所有曲线操作以外,可以完成拉伸,旋转,扫描,边界填补,桥接,修补碎片,拼接,凸点,裁剪,光顺,投影和高级投影,倒角等功能,连续性最高达到G2,生成封闭片体Volume,完全达到普通三维CAD软件曲面造型功能,这样在飞机设计过程中可以随意的进行设计操作和视图,可以方便设计人员的操作和设计。
2.3 自由风格造型
CATIA除了包括创成式造型中的所有功能以外,还可完成诸如曲面控制点(可实现多曲面到整个产品外形同步调整控制点、变形),自由约束边界,去除参数,达到飞机设计过程中模型视图的曲面桥接、倒角、光顺等功能,所有命令都可以非常轻松的完成。凭借创成式造型和自由风格造型,CATIA曲面功能已经超越了所有CAD软件。
2.4 小三角片体生成和曲面造型
CATIA数字曲面编辑器,根据输入的点云数据,进行采样,编辑,裁剪已达到最接近产品外形的要求,可生成高质量的mesh小三角片体。快速曲面重构,根据输入的点云数据或者mesh以后的小三角片体,提供各种方式生成曲线,以供曲面造型。CATIA的小三角片体外形编辑,可以对小三角片体进行各种操作,功能几乎强大到与CATIA曲面操作相同。
2.5 自动曲面修补
CATIA具有一个极其强大的曲面缝补工具,可以将各种破面缺陷自动找出并缝补。这样可以节省设计人员在设计过程中的时间提高设计精确度和提高工作效率。
3 注意事项
(1)必须注意数据的一致性,在绘制草图过程中约束的数据要一致,当草图生成立体效果图的时候保持数据的一致性及其关键,这保证了设计过程的顺利进行。
(2)必须注意思维的发散性,在绘制草图与进行配件组装的时候应该具有发散的思维,要详细的考虑到配件绘制的可制造性和可装配性,这样可以减少反复,缩短设计的周期。