CN108509748B - 一种飞机装配型架内型板快速设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种飞机装配型架内型板快速设计方法，属于飞机的数字化制造领域。归纳统一出内型板凸台的草图模板并提取出关键参数，作为重复设计内型板的模板；通过设计驱动按钮，建模环境中导入草图模板，通过特征识别技术约束修剪指定特征形成封闭的草图，拉伸封闭的草图生成内型板凸台；并设计快速提取算法与自动延伸算法，提取出蒙皮的内表面自动延伸，分割凸台生成内型板的工作面；应用草图模板参数化技术批量建模内型板凹槽；本发明的内型板快速设计方法缩短了设计时间，降低了设计劳动强度，提高了飞机装配型架内型板的设计效率。

Description

一种飞机装配型架内型板快速设计方法

技术领域

本发明涉及一种飞机装配型架内型板快速设计方法，属于飞机的数字化制造领域。

背景技术

飞机产品结构的零件数量众多，且绝大多数为刚性较低的薄壁类零件。飞机装配型架是飞机装配过程中的具有定位要求的工艺装备，保证飞机产品的互换协调与几何参数。在飞机制造中，装配型架的制造占全机工装制造量的一半。相关资料统计，40%以上的飞机装配工作是在装配型架中完成，其设计制造周期极大的影响飞机制造周期。型架主要由骨架、外形定位件、接头定位件、夹紧件及辅助设备等部分组成。其中外形定位件是保证飞机气动外形准确度的定位元件，其工作表面与飞机气动外形密切相关。外形定位件的一般形式有卡板、内型板、支托件等。

内型板作为飞机装配工装外形定位件的一种，用于从内形定位飞机蒙皮。飞机装配过程中大量使用内型板。目前的设计仍然是依靠人工在通用的CAD/CAM平台上进行交互式设计，操作繁琐、设计效率低、重复工作量大、规范性不足，主要体现在：(1)内型板设计需要首先建模一个初始的凸台，这个初始凸台的草图复杂，每设计一个内型板都需要交互绘制这个复杂的草图，重复工作量大；(2)内型板与蒙皮内表面的贴合面是通过提取的蒙皮内表面并沿着上下边界线延伸一段曲面，再分割上述凸台得到的，蒙皮内表面上的面数量多且结构复杂，获取用来分割的蒙皮内表面是一个瓶颈问题；(3)蒙皮内部存在着起支撑作用的长桁，内型板需要在长桁通过的位置设计凹槽，长桁的数量很多，人工绘制这些通过长桁的凹槽的草图耗时耗力。上述问题影响了飞机装配工装内型板的设计效率，制约了飞机制造生产准备过程。目前，国内针对飞机装配型架内型板快速设计方面还没有探索，未形成快速设计方法。

发明内容

本发明要解决的问题是：针对以上设计难题，提供一种快速、可靠的飞机装配型架内型板的设计方法。

为了解决上述技术问题，本发明目的在于提出的技术方案是：一种飞机装配型架内型板的快速设计方法，现介绍如下：

本发明飞机装配型架内型板的快速设计方法的关键创新点在于：(1)将草图模板参数化技术首次应用到内型板凸台建模中；(2)设计快速提取算法和自动延伸算法，快速获得延伸的蒙皮内表面曲面，用于分割内型板凸台生成完全贴合蒙皮内表面的内型板的工作面；(3)将草图模板参数化技术首次用于内型板凹槽建模中，并发明批量草图模板方法适应批量凹槽建模要求。

本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：

一种飞机装配型架内型板快速设计方法，该设计方法如下：

归纳统一出内型板凸台的草图模板并提取出关键参数，作为重复设计内型板的模板；

快速设计方法提供交互对话框，交互对话框分为内型板设计依据输入窗口、设计驱动按钮、草图模板示意窗口及参数显示编辑窗口；

在内型板设计依据输入窗口中输入飞机理论外形、内型板轴线面和内型板水平基准面，通过设计驱动按钮，建模环境中导入草图模板，基于特征识别技术约束修剪指定特征形成封闭的草图，拉伸封闭的草图生成内型板凸台；

根据设计需要，修改参数同步更新凸台数模，直到设计出符合尺寸要求的内型板凸台。

进一步的，针对蒙皮内表面提取及延伸问题，结合蒙皮结构设计快速提取算法和自动延伸算法，并应用CATIA_CAA二次开发方式实现该算法。

进一步的，所述快速提取算法:采用CAA提供的接口和函数获得蒙皮实体特征上的所有拓扑面，移除蒙皮内部孔洞的拓扑面和蒙皮四周的拓扑面，剩下蒙皮实体内表面与外表面的所有拓扑面，通过点连续的方式提取拓扑面，获得两个提取面，其中拓扑面数量多即为蒙皮内表面。

所述自动延伸算法：通过上述快速提取算法获得的蒙皮内表面分为上下左右四个边界线，采用CAA提供的接口和函数获得四个边界线上的所有端点，相邻边界线之间的夹角约为直角且共有一个端点，基于此特点，获得蒙皮内表面的4个端点，进而通过端点获得蒙皮内表面的上下边界线；

将上下边界线作为CATIA外插延拓命令的输入特征，使得提取出的蒙皮内表面外插延伸一段距离，最终生成延伸的蒙皮内表面；

快速提取算法和自动延伸算法快速准确获得延伸的蒙皮内表面曲面，用来分割内型板凸台，以获得与蒙皮内表面完全贴合的内型板工作面。

进一步的，依据长桁的截面形状特点提炼出一个固定的凹槽草图模板，并提取出关键参数，作为批量设计凹槽的尺寸驱动。

进一步的，快速设计方法根据长桁的数量导入相同数量的批量草图模板，并通过特征识别技术添加对应特征的约束，修剪识别的特征生成凹槽封闭的草图；

根据长桁的尺寸，设置凹槽的关键参数值，达到驱动生成最小包围长桁的凹槽。

进一步的，快速设计方法提供交互的对话框，对话框分为设计依据输入窗口，凹槽草图模板示意窗口及参数编辑窗口；

通过在设计依据输入窗口中输入多个基准平面，并编辑关键参数， 一键生成用于长桁通过的批量凹槽。

本发明的有益效果：本发明将飞机装配型架内型板的设计经验总结整理，融合统一出一种内型板的快速设计方法，建立了规范性的设计流程，并通过应用CAA二次开发技术集成在CATIA中实现该快速设计方法。本发明的内型板快速设计方法缩短了设计时间，降低了设计劳动强度，提高了飞机装配型架内型板的设计效率。

附图说明

图1为内型板草图模板与参数示意图；

图2为快速提取算法第一流程图；

图3为快速提取算法第二流程图；

图4为自动延伸算法流程图；

图5为凹槽的草图模板与参数示意图；

图6内型板快速设计方法的应用实例图。

图1中：W-内型板水平距离; H1-内型板上端高度1;H2-内型板下端高度2；V1-内型板上端距离1;V2-内型板上端距离2;V3-内型板下端距离2;V4-内型板下端距离1。

具体实施方式

下面配合附图进行实施例说明，本实施是在以本发明方案的前提下进行实施，给出了详细实施方式和具体实施过程，但本发明不局限于下述实例。

内型板的结构相似，归纳统一出内型板凸台的草图模板并提取出关键参数，作为重复设计内型板的模板。本发明的快速设计方法提供交互对话框，交互对话框分为内型板设计依据输入窗口，设计驱动按钮，草图模板示意窗口及参数显示编辑窗口。在内型板设计依据输入窗口中输入飞机理论外形、内型板轴线面、内型板水平基准面，通过设计驱动按钮，建模环境中导入草图模板，基于特征识别技术约束修剪指定特征形成封闭的草图，拉伸封闭的草图生成内型板凸台。根据设计需要，修改参数同步更新凸台数模，直到设计出符合尺寸要求的内型板凸台。

针对蒙皮内表面提取及延伸问题，本发明结合蒙皮结构的特点，设计快速提取算法和自动延伸算法，并应用CATIA CAA二次开发方式实现该算法。

快速提取算法的核心思想是：采用CAA提供的接口和函数获得蒙皮实体特征上的所有拓扑面，移除蒙皮内部孔洞的拓扑面和蒙皮四周的拓扑面，剩下蒙皮实体内表面与外表面的所有拓扑面，通过点连续的方式提取拓扑面，获得两个提取面，其中拓扑面数量多即为蒙皮内表面。如附图2、3所示流程图为快速提取算法的具体实现。

自动延伸算法的核心思想是：通过上述快速提取算法获得的蒙皮内表面分为上下左右四个边界线，采用CAA提供的接口和函数获得四个边界线上的所有端点，相邻边界线之间的夹角约为直角且共有一个端点，基于此特点，获得蒙皮内表面的4个端点，进而通过端点获得蒙皮内表面的上下边界线。将上下边界线作为CATIA外插延拓命令的输入特征，使得提取出的蒙皮内表面外插延伸一段距离，最终生成延伸的蒙皮内表面。如附图4所示流程图为自动延伸算法的具体实现。

本发明设计快速提取算法和自动延伸算法，快速准确获得延伸的蒙皮内表面曲面，用来分割内型板凸台，以获得与蒙皮内表面完全贴合的内型板工作面。

依据长桁的截面形状特点提炼出一个固定的凹槽草图模板，并提取出关键参数，作为批量设计凹槽的尺寸驱动。本发明的快速设计方法根据长桁的数量导入相同数量的批量草图模板，并通过特征识别技术添加对应特征的约束，修剪识别的特征生成凹槽封闭的草图。根据长桁的尺寸，设置凹槽的关键参数值，达到驱动生成最小包围长桁的凹槽。本发明的快速设计方法提供交互的对话框，对话框分为设计依据输入窗口，凹槽草图模板示意窗口及参数编辑窗口。通过在设计依据输入窗口中输入多个基准平面，并编辑关键参数，可一键生成用于长桁通过的批量凹槽。

具体参数实例如下：

本发明是建立在CAD平台上，提供两个交互的对话框：内型板凸台设计对话框与凹槽设计对话框，用户在对话框中输入相应的设计基准，后台自动完成内型板的建模并在建模环境中显示，实现飞机装配型架内型板快速设计。

本实例针对飞机机身壁板的内型板的快速设计。

1)在内型板凸台设计对话框中输入内型板的设计依据，包括：飞机理论外形、内型板轴线面、内型板水平面，并设置内型板的名称。该型飞机机身壁板内型板设计对应的输入特征为：曲面.3、平面.2、xy平面，设置内型板的名称为：NXB。设计输入完成；

2)依次点击内型板凸台设计对话框的按钮：“生成草图”、“添加约束”、“修剪拉伸”，在建模环境中对应生成响应的输出结果：导入内型板草图模板，约束草图模板上的特征，修剪成封闭的草图，拉伸封闭的草图生成内型板凸台；

3)内型板凸台的的关键参数及参数值显示在内型板凸台设计对话框上，包括所示的模板草图的关键参数，以及内型板的工作边倒角与棱边倒圆角。在对话框中可修改这些参数值，单击“修改参数”按钮可改变对应的尺寸，并在建模环境中同步更新显示内型板数模。通过更新尺寸的内型板数模，参照设计要求，在对话框中不断修改参数，直到设计出尺寸满足要求的内型板。该型飞机机身壁板内型板的关键参数W、H1、H2、V1、V2、V3、V4、工作边倒角、倒圆角1、倒圆角2分别确定数值为：1350、900、980、80、50、60、80、20、80、10；

4)基于图2、3、4的快速提取与自动延伸算法，系统提取出壁板的内表面并延伸一段距离，将上述设计出的内型板凸台与提取出的壁板内表面作为输入特征，采用分割命令分割生成内型板的工作面；

5)在凹槽设计对话框中输入多个定位基准平面，设置关键参数值。通过单击“生成长桁凹槽”按钮，快速设计出批量的凹槽。该型飞机机身壁板内型板的凹槽多个输入基准面特征为：平面.18，平面.19，平面.20，平面.21，平面.22，平面.2，平面.24，平面.25。关键参数L1、L2、L3设置的值分别为：40、30、35。通过设置完输入特征及参数，一键完成8个凹槽的批量建模；

6)图6为该内型板快速设计方法设计出的某飞机机身壁板的内型板实例。

Claims (1)

1.一种飞机装配型架内型板快速设计方法，该设计方法的特征如下：

归纳统一出内型板凸台的草图模板并提取出关键参数，作为重复设计内型板的模板；

快速设计方法提供交互对话框，交互对话框分为内型板设计依据输入窗口、设计驱动按钮、草图模板示意窗口及参数显示编辑窗口；

在内型板设计依据输入窗口中输入飞机理论外形、内型板轴线面和内型板水平基准面，通过设计驱动按钮，建模环境中导入草图模板，基于特征识别技术约束修剪指定特征形成封闭的草图，拉伸封闭的草图生成内型板凸台；

根据设计需要，修改参数同步更新凸台数模，直到设计出符合尺寸要求的内型板凸台；

针对蒙皮内表面提取及延伸问题，结合蒙皮结构设计快速提取算法和自动延伸算法，并应用CATIA_CAA二次开发方式实现该算法；

所述快速提取算法:采用CAA提供的接口和函数获得蒙皮实体特征上的所有拓扑面，移除蒙皮内部孔洞的拓扑面和蒙皮四周的拓扑面，剩下蒙皮实体内表面与外表面的所有拓扑面，通过点连续的方式提取拓扑面，获得两个提取面，其中拓扑面数量多即为蒙皮内表面；

所述自动延伸算法：通过快速提取算法获得的蒙皮内表面分为上下左右四个边界线，采用CAA提供的接口和函数获得四个边界线上的所有端点，相邻边界线之间的夹角为直角且共有一个端点，基于此特点，获得蒙皮内表面的4个端点，进而通过端点获得蒙皮内表面的上下边界线；

将上下边界线作为CATIA外插延拓命令的输入特征，使得提取出的蒙皮内表面外插延伸一段距离，最终生成延伸的蒙皮内表面；

快速提取算法和自动延伸算法快速准确获得延伸的蒙皮内表面曲面，用来分割内型板凸台，以获得与蒙皮内表面完全贴合的内型板工作面。

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