摘 要：在飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)慣性載荷進(jìn)行處理，將飛機(jī)結(jié)構(gòu)零件按一定尺寸進(jìn)行質(zhì)量分塊，分別給出各質(zhì)量分塊的重量及重心坐標(biāo)等參數(shù)，此項(xiàng)操作常在飛機(jī)設(shè)計(jì)軟件CATIA中進(jìn)行，由于飛機(jī)全機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸相對(duì)于小塊質(zhì)量體尺寸過(guò)大，這就導(dǎo)致小塊質(zhì)量體數(shù)量過(guò)大，手工進(jìn)行處理較為繁雜，基于VBA的CATIA二次開(kāi)發(fā)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)小塊質(zhì)量體自動(dòng)劃分，提高設(shè)計(jì)效率。

關(guān)鍵詞：CATIA;VBA;飛機(jī)結(jié)構(gòu);質(zhì)量分塊

1 質(zhì)量分塊方案

在飛機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中，一般在飛機(jī)結(jié)構(gòu)零件設(shè)計(jì)完成后，通過(guò)CATIA中慣量測(cè)量工具，可提取出飛機(jī)零、組件的重量、重心坐標(biāo)，基于上述手段，可以將零件質(zhì)量分塊后的各質(zhì)量分塊重量、重心坐標(biāo)導(dǎo)出，進(jìn)而準(zhǔn)確計(jì)算每一質(zhì)量塊的慣性載荷。

實(shí)際操作中，通過(guò)以下步驟將零件進(jìn)行質(zhì)量分塊：

1）在空間定位一點(diǎn)1，點(diǎn)1一般可選為零件外廓頂點(diǎn)。

2）將XY、YZ、ZX平面用平面/平行通過(guò)點(diǎn)命令偏移，形成平面1、平面2、平面3。

3）以平面1、平面2、平面3為基準(zhǔn)，用平面/偏移平面命令進(jìn)行平面前后偏移（假設(shè)偏移量25mm），偏移后的平面為平面4、平面5、平面6、平面7、平面8、平面9。

4）以平面4-9為基準(zhǔn)，用分割命令切割零件（注意平面方向），形成一質(zhì)量塊（質(zhì)量塊尺寸50mm×50mm×50mm）。

5）判斷切割后零件幾何體體積是否不為零，若為零則跳至8）。

6）復(fù)制零件幾何體。

7）選擇性粘貼/按結(jié)果將復(fù)制的零件幾何體粘貼在零件中。

8）將點(diǎn)1移動(dòng)一個(gè)質(zhì)量塊棱長(zhǎng)50mm，由1）重新開(kāi)始執(zhí)行。

9）重復(fù)5）-7）操作，直至零件完成質(zhì)量分塊。

10）用“測(cè)量慣量/導(dǎo)出”命令將質(zhì)量分塊的重量、重心坐標(biāo)導(dǎo)出成TXT文檔。

11）新建Excel文檔，用“數(shù)據(jù)/自文本”命令，將TXT文檔導(dǎo)入Excel，即為所需質(zhì)量分塊重量、重心坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

以立方體為例，上述過(guò)程如下圖1所示：

在實(shí)際操作中，因飛機(jī)結(jié)構(gòu)各零件選用材料不一致，為了簡(jiǎn)化操作流程，將材料相同的零件復(fù)制“零部件幾何體”至同一Part文檔下，然后再將“幾何體”裝配至“零件幾何體”下，形成一個(gè)整體零件，再按上述流程進(jìn)行操作，可以不必每個(gè)零件都進(jìn)行一次質(zhì)量分塊，減少工作量;假設(shè)質(zhì)量分塊尺寸為w，零件外廓尺寸Xmm×Ymm×Zmm，則理論上需要分割數(shù)量為X/w×Y/w×Z/w后取整數(shù)。

2 CATIA二次開(kāi)發(fā)

2.1 CATIA二次開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)介

所謂的CATIA二次開(kāi)發(fā)，就是利用CATIA系統(tǒng)提供的API接口進(jìn)行程序設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，拓展原生CAD軟件功能，實(shí)現(xiàn)CAD軟件功能個(gè)性化和操作自動(dòng)化，CATIA提供了兩種編程API，一種是Automation API，采用組件對(duì)象歐美系技術(shù)把相關(guān)模塊接口封裝在獨(dú)立的組件內(nèi)，另一種是C++/Java API，在C++的快速集成環(huán)境（RADE）中進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。一般把基于Automation API的CATIA二次開(kāi)發(fā)系統(tǒng)稱為CATIA VBA二次開(kāi)發(fā)，將基于C++/Java API的CATIA二次開(kāi)發(fā)系統(tǒng)成為CATIA CAA二次開(kāi)發(fā)，由于VBA能夠?qū)崿F(xiàn)窗體化操作，便于執(zhí)行質(zhì)量分塊操作，所以本文基于VBA進(jìn)行CATIA二次開(kāi)發(fā)。

2.2 VBA界面設(shè)計(jì)

根據(jù)上文中描述的零件質(zhì)量分塊過(guò)程，設(shè)計(jì)VBA程序界面，其中“選擇文檔”用于對(duì)需要進(jìn)行質(zhì)量劃分的零件Part文檔進(jìn)行選定，“測(cè)量定位”中“X、Y、Z”最高、最低點(diǎn)坐標(biāo)用于描述零件的外廓在坐標(biāo)系中的值，“質(zhì)量分塊尺寸”中“棱長(zhǎng)”用來(lái)表示分塊后各質(zhì)量塊的最大外廓尺寸。

2.3 程序腳本編寫(xiě)

編程訪問(wèn)CATIA對(duì)象有兩種腳本，一種是進(jìn)程內(nèi)的腳本，另一種是進(jìn)程外的腳本。

進(jìn)程內(nèi)的腳本是由CATIA的腳本引擎來(lái)解析執(zhí)行宏腳本命令的。 在CATIA軟件打開(kāi)后，在CATIA窗口中點(diǎn)擊“工具->宏->啟動(dòng)錄制”，然后打開(kāi)需要進(jìn)行質(zhì)量分塊的零件Part文檔，執(zhí)行上述操作步驟1）-7），操作完成后點(diǎn)擊停止錄制按鈕，點(diǎn)擊“工具->宏->宏…->編輯”命令可以察看生成的進(jìn)程內(nèi)的腳本。

進(jìn)程外訪問(wèn)即指腳本運(yùn)行不由CATIA來(lái)調(diào)用，CATIA作為一個(gè)OLE自動(dòng)化服務(wù)器，外部程序通過(guò)COM接口來(lái)訪問(wèn)CATIA內(nèi)部對(duì)象，質(zhì)量分塊程序的進(jìn)程外腳本主要實(shí)現(xiàn)進(jìn)程內(nèi)腳本的循環(huán)操作。可以在VBA程序中嵌入訪問(wèn)CATIA的程序，進(jìn)程外的腳本不同于進(jìn)程內(nèi)腳本，外部程序首先要連接到CATIA上，如果CATIA沒(méi)有啟動(dòng)還必須先啟動(dòng)它，VBA中通過(guò)以下腳本實(shí)現(xiàn)CATIA的連接以及啟動(dòng)：

Dim CATIA As Object

On Error Resume Next

Set CATIA = GetObject（， “CATIA.Application”）

If Err.Number <> 0 Then

Set CATIA = CreateObject（“CATIA.Application”）

CATIA.Visible = True

End If

On Error GoTo 0

進(jìn)程內(nèi)腳本實(shí)現(xiàn)零件的質(zhì)量分塊操作，進(jìn)程外腳本實(shí)現(xiàn)質(zhì)量分塊定位點(diǎn)的循環(huán)操作。

3 CATIA質(zhì)量分塊的實(shí)現(xiàn)

1）本文中以飛機(jī)結(jié)構(gòu)中常見(jiàn)的機(jī)加框零件為例進(jìn)行演示，啟動(dòng)VBA程序，輸入相對(duì)于原點(diǎn)坐標(biāo)的零件“X、Y、Z”最大最小值，棱長(zhǎng)尺寸定為50mm。

2）點(diǎn)擊開(kāi)始，程序自動(dòng)運(yùn)行，完成框零件質(zhì)量分塊，如下圖2所示：

（3）用CATIA中“測(cè)量慣量”工具，導(dǎo)出質(zhì)量分塊重量、重心TXT文檔數(shù)據(jù)至本地，新建EXCLE文檔，數(shù)據(jù)->自文本，導(dǎo)入TXT文檔數(shù)據(jù)，從導(dǎo)入數(shù)據(jù)可知VBA程序共將框分割成405塊，用時(shí)185s。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了CATIA VBA二次開(kāi)發(fā)概念，并介紹了結(jié)構(gòu)質(zhì)量分塊的必要性及方法，在此方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合CATIA VBA二次開(kāi)發(fā)工具，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)零件質(zhì)量分塊的自動(dòng)化。從質(zhì)量分塊結(jié)果可以看出，采用CATIA VBA二次開(kāi)發(fā)可以大大降低工作的繁雜性，提高工作效率，縮短飛機(jī)設(shè)計(jì)周期。在CATIA VBA二次開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)上，可以使飛機(jī)設(shè)計(jì)流程中一些重復(fù)且繁雜的工作自動(dòng)化，解放設(shè)計(jì)人員，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]胡挺，吳立軍.CATIA二次開(kāi)發(fā)技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006.

作者簡(jiǎn)介

詹雷（1987-），男，漢族，陜西咸陽(yáng)人，工程師，從事飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的研究。