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

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

國(guó)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(guò)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(duì)于產(chǎn)品后期檢測(cè)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(duì)大批量樣板生產(chǎn)過(guò)程中類(lèi)似操作不當(dāng)、尺寸不清晰、對(duì)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(jì)系統(tǒng)。

1 飛機(jī)樣板快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)

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

1.1 飛機(jī)樣板的應(yīng)用平臺(tái)

我國(guó)在飛機(jī)樣板制造的時(shí)候采用的是CATIA平臺(tái)，在此平臺(tái)上進(jìn)行三維數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)，可以保障飛機(jī)樣板的制造精度。通過(guò)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(guò)可視化的檢查，可以發(fā)現(xiàn)更多的問(wèn)題，便于技術(shù)人員對(duì)樣板不足之處及時(shí)修正。

1.2 飛機(jī)樣板的開(kāi)發(fā)平臺(tái)

目前飛機(jī)樣板的開(kāi)發(fā)平臺(tái)是CAA V5，它是CATIA系統(tǒng)的二次開(kāi)發(fā)環(huán)境，通過(guò)快速應(yīng)用開(kāi)發(fā)環(huán)境和API接口，實(shí)現(xiàn)樣板設(shè)計(jì)程序的編譯、調(diào)試、檢查和運(yùn)行。

1.3 飛機(jī)樣板設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)支撐來(lái)源

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

1.4 完善飛機(jī)樣板設(shè)計(jì)系統(tǒng)

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

2 飛機(jī)樣板快速設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 構(gòu)建直觀的視口識(shí)別技術(shù)

飛機(jī)樣板快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)建立的技術(shù)核心就是視口識(shí)別，它就像整個(gè)系統(tǒng)的眼睛。視口識(shí)別技術(shù)可以分為四大類(lèi)：第一，單視口識(shí)別技術(shù)。單視口就是由單一主元、兩側(cè)邊界元素和斷點(diǎn)處的輔助元素構(gòu)成，可以用于檢測(cè)筋端尺寸。第二，串視口識(shí)別技術(shù)。串視口是由多個(gè)主元、兩側(cè)邊界元素和輔助元素構(gòu)成，由多個(gè)單視口串聯(lián)而成，可以檢測(cè)多個(gè)筋端尺寸。第三，閉視口識(shí)別技術(shù)。閉視口是由多個(gè)單視口串聯(lián)而成，同時(shí)形成一個(gè)自動(dòng)封閉的視口。第四，并視口識(shí)別技術(shù)。并視口是由若干個(gè)單視口并聯(lián)而成，可以用于筋端尺寸檢驗(yàn)和下陷特征尺寸檢驗(yàn)。視口識(shí)別及時(shí)的構(gòu)建可以從主元、界元、輔元和斷線斷點(diǎn)幾個(gè)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(shí)現(xiàn)最終的識(shí)別視口創(chuàng)建。視口識(shí)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(jì)的時(shí)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(shí)別技術(shù)

鈑金飛機(jī)樣板以其特殊的外形特點(diǎn)，給生產(chǎn)工作帶來(lái)很多制約因素，不規(guī)則的邊界使得技術(shù)人員在設(shè)計(jì)的時(shí)候很難準(zhǔn)確的把握樣板設(shè)計(jì)的尺寸，生產(chǎn)的時(shí)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(jì)系統(tǒng)建立的另一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)就是構(gòu)建不規(guī)則的鈑金彎邊識(shí)別技術(shù)，通過(guò)識(shí)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(shí)別技術(shù)構(gòu)建的時(shí)候，需要結(jié)合每個(gè)彎邊特征的唯一性進(jìn)行矢量取樣。在飛機(jī)快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)中構(gòu)建彎邊識(shí)別技術(shù)可以簡(jiǎn)化鈑金外形樣板的設(shè)計(jì)流程，可以提供更加精確的樣板尺寸和三維模型，可以在實(shí)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(guó)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(jì)系統(tǒng)建立完成，投入生產(chǎn)之后，會(huì)發(fā)現(xiàn)不少產(chǎn)品還是存在一點(diǎn)缺陷，因此在設(shè)計(jì)系統(tǒng)中構(gòu)建樣板設(shè)計(jì)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(diǎn)，一般是樣板臨近空白區(qū)域的交互點(diǎn)，然后借助投影技術(shù)將關(guān)鍵點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，往樣板的外界進(jìn)行投影，選取陰影內(nèi)的點(diǎn)作為投影點(diǎn)，利用兩個(gè)投影點(diǎn)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(cè)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(jì)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(jì)系統(tǒng)是勢(shì)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(yáng)飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司 制造數(shù)據(jù)中心）