三維軟件在飛機零件加工中的應用與研究

張洋洋

摘 要：飛機的生產與制造中，會利用大量的設計軟件和分析軟件，通過這些軟件分析飛機的特征和結構，然后進行設計出圖、加工制造，本文研究利用三維CATIA軟件對飛機零件分析、模塊設計等，針對飛機零件多品種、數量大和結構復雜等特征分析。

關鍵詞：零件分析；模塊設計；CATIA軟件

中圖分類號：TG659 文獻標志碼：A

1 零件分析

飛機結構很復雜，它的組成可以分為幾大部分，機翼、機身、尾翼、起落和動力，具體的結構如圖1所示。

飛機結構件是構成飛機機體的重要部分，對于它們的分析需要的步驟也很煩瑣，它與其他機械零件不同，具有自己獨特的性能特點，具體如下：

（1）在制造和加工上，飛機結構件的精度要求越高越好，尺寸精度和公差范圍非常小。

（2）機構件的外形比較復雜，曲面結構多，裝配關系復雜，需要考慮的因素多，同時在結構上加強筋類零件居多。

（3）飛機結構件在設計上為了滿足強度的要求，增加槽腔。

（4）零件在制造和加工上，不采用焊接，采用整體加工，需要的加工設計嚴格，例五軸加工中心。

（5）材料上選取性能高，質量輕的新型材料，鋁合金、鈦合金等。

飛機結構件的設計中，可以通過參數化設計進行設計，這種設計方法是通過零件的參數進行定義模型，同時添加約束關系，現在的設計方法有3種，通過零件幾何關系的數字方法；利用飛機零件的特征模型進行造型；幾何原理的人工智能方法，通過參數化技術進行設計有以下幾種優點：

（1）設計人員在開始設計的時候不需要精確繪圖，可以通過約束的關心得到精確的圖紙。

（2）在模型建立完成之后，可以形成系列化，通過修改尺寸就可以得到不同的零件。

（3）零件便于歸類、編輯和更改，通過反復修改，最終確定尺寸。

飛機零件的設計方法有很多種，例如變形設計、模塊設計，變形設計就是在原有的飛機零件的基礎上進行改進設計，將已經成型的零件進行通用使用，相似化設計，在外觀和性能上做一些調整，滿足新型飛機的使用，模塊設計是對零件進行分類設計。

2 模塊設計

飛機零件參數化模塊設計可以分為4個部分，分別為選擇模塊、零件要素模塊、參數模塊、零件模型創建模塊。通過與CATIA軟件的結合，通過零件建模，生產實體模型，4個模塊的運行流程如圖2所示。

選擇模塊：在這個程序中設計人員需要設計系統的典型零件，通過選擇零件庫中的項目、條件，在零件庫中搜索的方法有分類和關鍵字搜索兩種方法。

零件要素模塊：飛機每個零件都有自己的要素，這些信息約束零件的結構，通過零件設計中的元素，例如點、線、面對零件進行模型生成。

參數模塊：將參數輸入到零件設計系統中，是一個非常重要的環節，這個模塊直接關系到最終零件的建模，輸入分兩種，一種是標準參數輸入，另一種是參數重用，標準輸入是利用相鄰兩個零件進行標準模型創建，參數重用是在以往的基礎上進行重新使用和修改。

模型創建：通過CAA在CATIA中進行建模，定義零件的相關尺寸參數，通過建模環境、創建輔助要素、生產特征最后實現三維建模。

3 CATIA軟件

在機械設計中，三維軟件有很多種，例如SolidWorks、UG、PROE等，CATIA也是這類軟件的一種，它是實現零件產品參數化設計與標準件庫二次開發的軟件，圖3為利用CATIA建模的實例。

CATIA軟件是一個集成應用的軟件包，可以實現飛機零件的概念設計、三維建模、工業設計和動態模擬仿真等，而飛機零件的設計主要是利用CATIA軟件的二次開發功能，通過將設計的零件進行標準件庫的建立，實現快速設計、制造，二次開發的特點有標準格式的輸入/輸出、IUDF、Knowledge Ware、Automation API、CAA C++。

結論

將飛機零件進行分類，按照特征不同、結構不同，通過它們之間的參數進行綜合分析，通過三維軟件進行軟件建模、建立典型特征數據庫，總結分類零件模型，通過相似結構共用，將不同飛機零件進行快速設計、制造、生產，通過軟件對飛機進行設計，可以提高結構設計強度和精度，縮短研發周期，降低制造成本。

參考文獻

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