CATIA 在飞机相似钣金件工装设计中的运用

了波音 77 的“无纸”设计与制造。CAITA
大部分传统机型并没有数模，设计时 状及尺寸向生产过程的精准传递，加工精
在我国航空制造业也有多年的应用基础， 主要是用图纸或模线样板作为尺寸传递 度得以提升，实现了传统机型工装的数字
已成为航空工业的主流 CAD/CAM 系统。 的主要方式。生产时，会在样板或工装的 化生产。CATIA 软件在飞机制造中具有较
统结构合理、构建思路清晰，并且系统的可 齐尔（Bezier）曲线曲面和非均匀有理 B 样 将之粘贴于借用件的结构树下即可实现 拓展性较强，可以根据用户的需求而进行 条造型方法，具有很强的三维复杂曲面造 销钉孔中心位置的确定，进而实现销钉孔 钣金件相似零件加工方案的制定，在飞机 型和编程能力，适用于飞机、汽车等复杂机 的借用，即完成了工装借用过程。
CATIA 在飞机相似钣金件工装设计中的运用 ◎李飞
CATIA 与传统的 CAD 以及 CAM 系 格设计、详细设计、工程分析、设备及系统 统并不一致，此软件融合了多种现代软件 工程、制造以及应用软件开发等面向过程
（1）被借用件有二维数据。 如果被借有件的二维数据较为完备，
工程思想，系统结构体系已形成规模，且系 的设计思想及解决方案，它采用 1-15 次贝 则可直接复制这些数据进行展开件下料，
时主要采用批量生产的方法，但由于生产 换，从而实现钣金零件相似件工装的共用。 自带的软件计算出各个点的相对位置，从
过程中数字化程度较低，无法对钣金件的 在钣金相似件工装的共用要点在提取出 而得到能够反映工装轮廓的点云数据。通
数字量尺寸进行精准传递。而在 CATIA 软 被借用件工装的销钉孔，并将销钉孔用于 过 CATIA 逆向建模，生成工装的三维数
似。钣金件制造时受到工装制造精度的限 制造技术的迅速发展，通过数字量传递飞 持式激光扫描仪的辅助下完成工装三维
.制，A其l在l飞R机i外gh形t制s造R以e及s内er部v结e构d.制造 机形状和尺寸也得到了广泛的应用。利用 数据的获取，使用两个工业相机拍摄激光
当中应用较为广泛。传统机型的工装生产 CATIA 进行二维数据、三维数据之间的转 点在扫描件表面的空间位置，再利用系统
在全世界各地销售的 CAD/CAM/CAE 软 的有效构建。
金零件的生产，同时也可达到生产费用有
件系统。它广泛应用于飞机、汽车、航天和
2.借用工装件有数模且被借用工装件 效降低的目的，零件加工更加高效、快捷。
机械领域，Boeing 公司利用 CATIA 实现 无数数模。
同时通过数字量方式可实现飞机几何形
3.两个相似件均无数模。
方式实现一个工装的共用。工装利用率得 装是一致的，因此零件与工装的贴合度较
如果借用件与被借件用都没有数模，
以有效提升，且可加快钣金件加工进度，也 高。通过 CATIA 系统进行销钉孔提取，可 那么可采用三维的方式进行被借用件或 可降低加工成本。在数字量传递模式下， 将之复制粘贴于所参照的工装件数模上， 其工件的扫描，进而在 CATIA 的辅助下实
可按照借用件有二维数据的方式继续进
有部件都需要重新设计，部分零件可在同
三、在飞机相似钣金件工装设计中 行工装借用处理。如果被借用件的下料展
类机型的基础上进行改进，因此，在不同型 CATIA 的具体运用分析
开件及电子版模线都没有的情况下，可使
号的飞机上，相同结构部位的零件较为相
随着计算机辅助设计和计算机辅助 用三维方式对现有的工装进行扫描，在手
技术协作信息
技术探讨与推广
新型飞机在研制中会参照同系列机型而进行设计与制造，因此会产生相似度较高的零件。借用同类机型的传统成 型工装而进行相似零件的生产与制造是常用的作法。应用 CATIA 可以对飞机相似钣金零件的销钉孔进行提取，可借 用其工装方案，这可有效提升工装的利用率，进而快速完成钣金件的生产，从而实现成本降低的目标。基于此，本文将 对 CATIA 在飞机相似钣金件工装设计中的运用展开探讨。
可实现飞机几何形状及尺寸的精准传递， 再展开新机型钣金件的销钉孔，进而产生
可有效提升飞机钣金件加工ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ造的精确 下料的展开件，并以此作为数控下料的参
度，可实现数字化与现代化的飞机制造。 照数据。在展开件的基础上，只需进行销
二、CAITA 系统
钉在工装上的固定即可完成钣金件的生
现逆向建模，进而完成诞生数据的数字量 传递过程。
件诞生后，可实现传统钣金件工装的改造 借用件的二维或三维数据中。
据。销钉孔也由点云数据构建曲面而形成，
使用。通常在钣金件成形时，销钉孔的作
1.两个相似件都存在数模。
然后应用到借用件中，这样的两个相似件
用是在工装上进行展开毛料位置的确定， 在生产实践当中，传统飞机零件数模 就能共用同一个工装了。
因此可通过提取相似钣金零件销钉孔的 逐步建立，其销钉孔的定位较为准确，与工
结语：应用 CATIA 软件，在三维扫描 仪等设备的辅助下可以借用传统的相似
CATIA 是法国 DassaultSystem 公司 产。运用 CATIA 可实现三维向二维的转 钣金件工装进行新机型钣金件的生产，此
设计开发的，得到 BIM 全球支持并由 BIM 换，进而实现传统工装与新零件数据链接 软件的应用可实现批量进行不同机型钣
钣金件相似零件设计与加工中具有较高 械产品外形几何设计和数控加工编程，提
（2）被借用件无二维数据。
的应用价值。
供统一的用户界面、数据管理、完全兼容的
如果被借用件有下料展开件但是却
一、CATIA 在飞机相似钣金件工装设 模块数据集和应用程序接口。它主要运行 没有电子版的模线，那么可以通过二维方
计中的应用价值
CATIA 是一个功能齐全的二维和三 基础上通过手工制造出下料件，并在其上 高的应用价值，可基于传统机型进行新机 维 CAD/CAM/CAE 系统，根据工业生产的 进行与工装相匹配的销钉孔的制造，进而 型的制造，进而实现飞机制造的数字化。 主要工艺过程，可提供用户从概念设计、风 完成钣金件加工。
在 BIM RISC/6000、HP、SGI 等 工 作 站 上 、 式进行展开件扫描，并将所得数据生成
在飞机设计与制造过程中，融合了多 AIX 等 UNIX 操作系统下，支持 Fortian 和 DXF 文件并于 CATIA 系统中打开，之后就
种科学技术，在新型飞机制造时，并不是所 C 编写的应用程序