飛機(jī)樣板快速設(shè)計系統(tǒng)及技術(shù)研究

郭禹彤

摘 要：飛機(jī)樣板的快速設(shè)計可以減少飛機(jī)制造周期，可以提高整個工程的工作效率。進(jìn)行飛機(jī)樣板快速設(shè)計的時候，要注重結(jié)合樣板設(shè)計的基礎(chǔ)知識，構(gòu)建完善的快速設(shè)計系統(tǒng)，突破設(shè)計中的技術(shù)難題，保障飛機(jī)樣板設(shè)計的準(zhǔn)確度。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)樣板；快速設(shè)計；系統(tǒng)；技術(shù)；探究

國內(nèi)外不少航天機(jī)構(gòu)都將模擬量協(xié)調(diào)全面更換為數(shù)字量協(xié)調(diào)，通過建立數(shù)學(xué)模型生產(chǎn)飛機(jī)樣板，減少工裝配置的數(shù)量，縮短制造零件的周期。但是，對于產(chǎn)品后期檢測技術(shù)的研發(fā)尚處于發(fā)展的階段，需要技術(shù)人員針對大批量樣板生產(chǎn)過程中類似操作不當(dāng)、尺寸不清晰、對接口不吻合的情況進(jìn)行改善，建立飛機(jī)樣板的快速設(shè)計系統(tǒng)。

1 飛機(jī)樣板快速設(shè)計系統(tǒng)

進(jìn)行飛機(jī)樣板快速設(shè)計系統(tǒng)的構(gòu)建時，需要明確樣板的應(yīng)用平臺和開發(fā)平臺，再加以理論數(shù)據(jù)的支撐，就可以建立一個比較完善的設(shè)計系統(tǒng)。

1.1 飛機(jī)樣板的應(yīng)用平臺

我國在飛機(jī)樣板制造的時候采用的是CATIA平臺，在此平臺上進(jìn)行三維數(shù)學(xué)模型設(shè)計，可以保障飛機(jī)樣板的制造精度。通過三維模型將飛機(jī)樣板進(jìn)行投影、視口創(chuàng)建和邊際標(biāo)注，通過可視化的檢查，可以發(fā)現(xiàn)更多的問題，便于技術(shù)人員對樣板不足之處及時修正。

1.2 飛機(jī)樣板的開發(fā)平臺

目前飛機(jī)樣板的開發(fā)平臺是CAA V5，它是CATIA系統(tǒng)的二次開發(fā)環(huán)境，通過快速應(yīng)用開發(fā)環(huán)境和API接口，實現(xiàn)樣板設(shè)計程序的編譯、調(diào)試、檢查和運行。

1.3 飛機(jī)樣板設(shè)計的數(shù)據(jù)支撐來源

飛機(jī)樣板設(shè)計需要研究人員具備豐富的實踐經(jīng)驗，以基本的設(shè)計常識和理論數(shù)據(jù)研究形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，用以支撐飛機(jī)樣板的快速設(shè)計。在后期設(shè)計的時候，可以更加清晰的提取數(shù)據(jù)，提高樣板設(shè)計質(zhì)量和效率，保障樣板在后期使用時能夠保持高度的穩(wěn)定。

1.4 完善飛機(jī)樣板設(shè)計系統(tǒng)

在研究應(yīng)用和開發(fā)平臺之后，可以進(jìn)行樣板快速設(shè)計系統(tǒng)的建立，設(shè)計的內(nèi)容可包括大型外形樣板的快速設(shè)計、鈑金外形及展開樣板的快速設(shè)計和樣板補(bǔ)加快速設(shè)計。利用技術(shù)的支撐，實現(xiàn)各式樣板的快速設(shè)計。

2 飛機(jī)樣板快速設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 構(gòu)建直觀的視口識別技術(shù)

飛機(jī)樣板快速設(shè)計系統(tǒng)建立的技術(shù)核心就是視口識別，它就像整個系統(tǒng)的眼睛。視口識別技術(shù)可以分為四大類：第一，單視口識別技術(shù)。單視口就是由單一主元、兩側(cè)邊界元素和斷點處的輔助元素構(gòu)成，可以用于檢測筋端尺寸。第二，串視口識別技術(shù)。串視口是由多個主元、兩側(cè)邊界元素和輔助元素構(gòu)成，由多個單視口串聯(lián)而成，可以檢測多個筋端尺寸。第三，閉視口識別技術(shù)。閉視口是由多個單視口串聯(lián)而成，同時形成一個自動封閉的視口。第四，并視口識別技術(shù)。并視口是由若干個單視口并聯(lián)而成，可以用于筋端尺寸檢驗和下陷特征尺寸檢驗。視口識別及時的構(gòu)建可以從主元、界元、輔元和斷線斷點幾個角度入手，處理好幾者之間的關(guān)系，將他們的層次分析清楚，然后根據(jù)各自的技術(shù)控制，實現(xiàn)最終的識別視口創(chuàng)建。視口識別技術(shù)可以更加清晰的建立飛機(jī)樣板的模型，讓技術(shù)人員在設(shè)計的時候可以直觀的檢查樣板的性能。

2.2 構(gòu)建不規(guī)則的鈑金彎邊識別技術(shù)

鈑金飛機(jī)樣板以其特殊的外形特點，給生產(chǎn)工作帶來很多制約因素，不規(guī)則的邊界使得技術(shù)人員在設(shè)計的時候很難準(zhǔn)確的把握樣板設(shè)計的尺寸，生產(chǎn)的時候也很經(jīng)常出現(xiàn)廢品。因此進(jìn)行飛機(jī)樣板快速設(shè)計系統(tǒng)建立的另一個關(guān)鍵技術(shù)就是構(gòu)建不規(guī)則的鈑金彎邊識別技術(shù)，通過識別技術(shù)的輔助，建立更加精確的三維模型，提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息。鈑金外形樣板的不規(guī)則是由飛機(jī)外部造型決定的，所以彎邊的特征分為很多種，研究人員在進(jìn)行識別技術(shù)構(gòu)建的時候，需要結(jié)合每個彎邊特征的唯一性進(jìn)行矢量取樣。在飛機(jī)快速設(shè)計系統(tǒng)中構(gòu)建彎邊識別技術(shù)可以簡化鈑金外形樣板的設(shè)計流程，可以提供更加精確的樣板尺寸和三維模型，可以在實際生產(chǎn)工作中提高飛機(jī)零件的制造質(zhì)量和效率，縮短飛機(jī)制造的周期，減少技術(shù)成本的支出，為我國航天制造業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)支撐。

2.3 構(gòu)建樣板的補(bǔ)加技術(shù)

飛機(jī)樣板快速設(shè)計系統(tǒng)建立完成，投入生產(chǎn)之后，會發(fā)現(xiàn)不少產(chǎn)品還是存在一點缺陷，因此在設(shè)計系統(tǒng)中構(gòu)建樣板設(shè)計的補(bǔ)加技術(shù)，可以有效減少產(chǎn)品廢棄率，節(jié)約大量的資源。補(bǔ)加技術(shù)的研究主要是找準(zhǔn)樣板的關(guān)鍵點，一般是樣板臨近空白區(qū)域的交互點，然后借助投影技術(shù)將關(guān)鍵點作為基準(zhǔn)點，往樣板的外界進(jìn)行投影，選取陰影內(nèi)的點作為投影點，利用兩個投影點減小樣板的邊界，補(bǔ)加不足的邊界，使得樣板的邊界尺寸更加準(zhǔn)確。構(gòu)建樣板的補(bǔ)加技術(shù)可以增加樣板的完整性，保障樣板的穩(wěn)定性。

3 總結(jié)

飛機(jī)樣板是制造飛機(jī)和檢測飛機(jī)性能的主要工具，是保證飛機(jī)質(zhì)量的關(guān)鍵，它的設(shè)計效率直接影響了飛機(jī)制造的周期和品質(zhì)，在飛機(jī)零件生產(chǎn)中占據(jù)重要的位置。因此建立飛機(jī)樣板快速設(shè)計系統(tǒng)是勢在必行的大事，是促進(jìn)飛機(jī)制造業(yè)快速發(fā)展的前提，是提高零件生產(chǎn)工作效率的保障。

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（作者單位：中航工業(yè)沈陽飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司 制造數(shù)據(jù)中心）