袁 芳 付友波

（西安飛機工業(yè)（集團）有限責任公司，陜西 西安 710089）

隨著科技進步，設計手段不斷更新?lián)Q代，由原來利用尺子圓規(guī)手工繪圖發(fā)展到現(xiàn)在利用計算機繪圖，然后又從2D發(fā)展到3D，給結構設計帶來了極大的便利，飛機結構設計不僅僅是繪圖，CATIA軟件的應用使得產(chǎn)品在還沒有制造出來之前即可看到實體效果，進行預裝配、運動模擬、應力計算以及各種仿真分析，提前預知產(chǎn)品缺陷，預防浪費。

在CATIA三維建模日益普及的今天，在經(jīng)歷了幾年的摸索、總結后，形成了建模標準來規(guī)范三維建模，但在提高模型質量、提高建模速度，增強模型可讀性、編輯性等方面還有待探索，筆者認為，應加入一些標準結構件庫、標準特征庫的等相關內容，使所建立的模型更便于技術交流與傳承，同時也是對標準化體系的完善和補充。

1 標準化結構建?？傮w思路

對飛機結構件來說，蒙皮、框、長桁、梁、接頭等典型結構件構成了飛機主要結構，完全可以將典型結構件梳理分類，將設計規(guī)范、標準通過參數(shù)形式編入設計表中，建立起標準結構件模板，或借助CATIA二次開發(fā)功能建立標準結構件庫，或將典型特征通過參數(shù)方式做成智能特征模板，方便設計員在進行結構設計時按需調用不同規(guī)格的模板零件或典型特征，既簡化了設計過程，又規(guī)范了建模操作，大大提高了工作效率。

2 典型案例及分析

2.1 案例1（典型框的結構建模）

在某機初步設計階段，筆者嘗試借助CATIA二次開發(fā)功能，將普通框分為兩大類進行建模編程（如圖1、2），將設計規(guī)范相關內容編入?yún)?shù)約束（如表1），應用時，設計人員只需根據(jù)窗口提示，輸入必要的參數(shù)，直接調用框零件模型，不需再建立結構模型的每個特征，既提高了工作效率，又使得所建模型不會隨設計人員的建模水平而產(chǎn)生差異。

按圖3的過程建模，大約需要25步操作，將花費大量的時間，建立典型結構件庫后只需進行調用操作，簡單的幾步就能實現(xiàn)相同的功能，極大地縮短了建模時間，節(jié)省了成本。

圖1 A型普通框參數(shù)界面

圖2 B型普通框參數(shù)界面

表1 各參數(shù)間的關系式列表

圖3 普通框建模結構樹

2.2 案例2（典型型材的結構建模）

飛機結構中用標準型材制成的結構件所占比例較大，有必要將《型材手冊》中的型材全部錄入數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)標準電子化，再通過圖4所示程序實現(xiàn)型材的快速建模，建模時間由120s～150s縮短為2s～5s（如圖5），將極大地減輕設計員勞動強度，提高了設計效率。

經(jīng)濟效益分析：按某型機5 000個型材模型，將大約省時135×5 000=675 000s=187.5h，省電約45度。不僅為新機研制的其他科研任務爭取更多的時間，而且更加節(jié)能，又節(jié)省了人力成本。

圖4 電子型材庫

圖5 建立標準前后花費時間對比

2.3 案例3（典型特征結構建模）

飛機結構件上還有許多特征比如減輕孔、加強窩、下陷、長桁缺口等都有相應的航標、企標等標準來規(guī)范產(chǎn)品制造，這些典型特征可以用CATIA軟件的PowerCopy功能以及知識工程模塊中相關功能，建立特征庫實現(xiàn)標準化、參數(shù)化建模，在零件建模過程中按需調用并按提示輸入相關參數(shù)，即可得到所需特征（如圖6、7、8），省去了建立該特征時查手冊、創(chuàng)建特征的每一步過程，同時也可避免一些人為輸入方面的低級錯誤的發(fā)生。

3 主要解決的問題及應用效果

圖6 減輕孔標準特征的調用

圖7 減輕孔調用過程中的參數(shù)輸入

圖8 減輕孔調用結果

以上案例主要解決建模規(guī)范化、參數(shù)化問題，達到通過輸入?yún)?shù)即可調用典型結構件或在零件上生成典型特征，最終建立滿足用戶需求的電子樣機，縮短產(chǎn)品研制周期。

通過實踐證明以上方法能規(guī)范飛機結構件三維建模，如果在飛機設計過程中得到廣泛應用，尤其針對典型結構件，將會大大提高模型質量、工作效率，增強模型可讀性、編輯性；此外，還能為設計新手的工作起到指導性的作用，節(jié)省了培訓時間，避免造成時間上的浪費。

因此，把典型結構件、典型特征的有關內容編入建模標準，進行補充、完善，并推行下去是相當必要的。

4 結束語

建立三維標準結構件庫、標準特征庫，實際上是把前人建模的經(jīng)驗固化、傳承的過程，讓后來者少走彎路，節(jié)能增效，盡管CATIA建模標準化體系還是一項新生事物，還有大量工作要做、要完善，但我們已經(jīng)意識到它的重要性、必要性，已經(jīng)邁出了第一步，嘗試用各種方式完善標準化體系，實現(xiàn)標準電子化，典型件、典型特征標準化，給廣大設計人員提供便捷，同時對于下游用戶的讀取、分析、數(shù)控加工等環(huán)節(jié)也會大有益處。相信在不遠的將來，CATIA三維建模標準化體系必將越來越完善，給三維結構設計插上翅膀。