飞机样板快速设计系统及技术研究

郭禹彤

摘 要：飞机样板的快速设计可以减少飞机制造周期，可以提高整个工程的工作效率。进行飞机样板快速设计的时候，要注重结合样板设计的基础知识，构建完善的快速设计系统，突破设计中的技术难题，保障飞机样板设计的准确度。

关键词：飞机样板；快速设计；系统；技术；探究

国内外不少航天机构都将模拟量协调全面更换为数字量协调，通过建立数学模型生产飞机样板，减少工装配置的数量，缩短制造零件的周期。但是，对于产品后期检测技术的研发尚处于发展的阶段，需要技术人员针对大批量样板生产过程中类似操作不当、尺寸不清晰、对接口不吻合的情况进行改善，建立飞机样板的快速设计系统。

1 飞机样板快速设计系统

进行飞机样板快速设计系统的构建时，需要明确样板的应用平台和开发平台，再加以理论数据的支撑，就可以建立一个比较完善的设计系统。

1.1 飞机样板的应用平台

我国在飞机样板制造的时候采用的是CATIA平台，在此平台上进行三维数学模型设计，可以保障飞机样板的制造精度。通过三维模型将飞机样板进行投影、视口创建和边际标注，通过可视化的检查，可以发现更多的问题，便于技术人员对样板不足之处及时修正。

1.2 飞机样板的开发平台

目前飞机样板的开发平台是CAA V5，它是CATIA系统的二次开发环境，通过快速应用开发环境和API接口，实现样板设计程序的编译、调试、检查和运行。

1.3 飞机样板设计的数据支撑来源

飞机样板设计需要研究人员具备丰富的实践经验，以基本的设计常识和理论数据研究形成统一的数据库，用以支撑飞机样板的快速设计。在后期设计的时候，可以更加清晰的提取数据，提高样板设计质量和效率，保障样板在后期使用时能够保持高度的稳定。

1.4 完善飞机样板设计系统

在研究应用和开发平台之后，可以进行样板快速设计系统的建立，设计的内容可包括大型外形样板的快速设计、钣金外形及展开样板的快速设计和样板补加快速设计。利用技术的支撑，实现各式样板的快速设计。

2 飞机样板快速设计的关键技术

2.1 构建直观的视口识别技术

飞机样板快速设计系统建立的技术核心就是视口识别，它就像整个系统的眼睛。视口识别技术可以分为四大类：第一，单视口识别技术。单视口就是由单一主元、两侧边界元素和断点处的辅助元素构成，可以用于检测筋端尺寸。第二，串视口识别技术。串视口是由多个主元、两侧边界元素和辅助元素构成，由多个单视口串联而成，可以检测多个筋端尺寸。第三，闭视口识别技术。闭视口是由多个单视口串联而成，同时形成一个自动封闭的视口。第四，并视口识别技术。并视口是由若干个单视口并联而成，可以用于筋端尺寸检验和下陷特征尺寸检验。视口识别及时的构建可以从主元、界元、辅元和断线断点几个角度入手，处理好几者之间的关系，将他们的层次分析清楚，然后根据各自的技术控制，实现最终的识别视口创建。视口识别技术可以更加清晰的建立飞机样板的模型，让技术人员在设计的时候可以直观的检查样板的性能。

2.2 构建不规则的钣金弯边识别技术

钣金飞机样板以其特殊的外形特点，给生产工作带来很多制约因素，不规则的边界使得技术人员在设计的时候很难准确的把握样板设计的尺寸，生产的时候也很经常出现废品。因此进行飞机样板快速设计系统建立的另一个关键技术就是构建不规则的钣金弯边识别技术，通过识别技术的辅助，建立更加精确的三维模型，提供準确的数据信息。钣金外形样板的不规则是由飞机外部造型决定的，所以弯边的特征分为很多种，研究人员在进行识别技术构建的时候，需要结合每个弯边特征的唯一性进行矢量取样。在飞机快速设计系统中构建弯边识别技术可以简化钣金外形样板的设计流程，可以提供更加精确的样板尺寸和三维模型，可以在实际生产工作中提高飞机零件的制造质量和效率，缩短飞机制造的周期，减少技术成本的支出，为我国航天制造业的发展提供技术支撑。

2.3 构建样板的补加技术

飞机样板快速设计系统建立完成，投入生产之后，会发现不少产品还是存在一点缺陷，因此在设计系统中构建样板设计的补加技术，可以有效减少产品废弃率，节约大量的资源。补加技术的研究主要是找准样板的关键点，一般是样板临近空白区域的交互点，然后借助投影技术将关键点作为基准点，往样板的外界进行投影，选取阴影内的点作为投影点，利用两个投影点减小样板的边界，补加不足的边界，使得样板的边界尺寸更加准确。构建样板的补加技术可以增加样板的完整性，保障样板的稳定性。

3 总结

飞机样板是制造飞机和检测飞机性能的主要工具，是保证飞机质量的关键，它的设计效率直接影响了飞机制造的周期和品质，在飞机零件生产中占据重要的位置。因此建立飞机样板快速设计系统是势在必行的大事，是促进飞机制造业快速发展的前提，是提高零件生产工作效率的保障。

参考文献

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（作者单位：中航工业沈阳飞机工业（集团）有限公司 制造数据中心）