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1、沈阳航空航天大学课程设计说明书摘 要本文所介绍的是垂尾后梁的设计装配过程，首先通过对所发图纸进行识图，分析该梁上的零件之间的结构及相互之间的关系和零件的整体结构及组成部分。然后再通过分析每个零件的结构，测量出整体结构及每个零件的必要尺寸。在CATIA中，实体模型的建立是从草图绘制器开始的，运用CATIA软件画出分解的每一个零件的草图。然后根据各个零件的不同结构特点等在不同的模块进行建模。最后在CATIA的装配模块将前面所画出的每个零件导入到装配模块，最后再运用各类约束条件进行最后的总装配形成完整的产品。最后生成二维工程图，并且可以对此产品进行标注等工作。本文主要运用的是CATIA的零件设计模块
2、和装配设计模块等。通过画草图，运用生成肋，凹槽和拔模凸台等指令设计出各个零部件。将以上各个过程的主要步骤以及截图写在说明书上，以供参考。关键词：CATIA 零件设计 装配设计 工程图26目 录摘 要1目 录2第一章CATIA软件与数字化设计理念简介31.CATIA软件31.1CATIA V5简介31.2 CATIA V5的特点41.2.1钣金设计产品41.2.2飞机数字化设计简介4第二章 垂尾后梁的结构分析6 2.1垂尾后梁的图纸分析6 2.2垂尾后梁的结构及零部件分析6第三章 垂尾后梁的三维建模过程73.1装配件图纸识图及尺寸测量73.2 装配件相关零部件的三维建模73.2.1薄板的三维建模
3、73.2.2外加强板的生成10 3.2.3长条形加强边的生成15 3.2.4不同型材的生成19第四章 垂尾后梁的装配214.1进入CATIA V5装配模块并插入零件214.2调整每个零件的位置214.3创建约束22第五章 总结24第六章 参考文献25第一章CATIA软件与数字化设计理念简介1.CATIA软件1.1CATIA V5简介 CATIA是法国达索公司的产品开发旗舰解决方案。作为PLM协同解决方案的一个重要组成部分，它可以帮助制造厂商设计他们未来的产品，并支持从项目前阶段、具体的设计、分析、模拟、组装到维护在内的全部工业设计流程。广泛用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子、电器、消
4、费品行业。CATIA V5是其最新版本，迎合所有工业领域的大、中、小型企业需要，包括从大型的波音747飞机、火箭发动机到化妆品的包装盒，几乎涵盖了所有的制造业产品。世界上有超过13，000用户选择了CATIA。CATIA源于航空航天业，但其强大的功能已得到各行业的认可，在欧洲汽车制造业已成为事实上的标准。CATIA的著名用户包括波音、克莱斯勒、宝马、奔驰等一大批知名企业。其用户群体在世界制造业中具有举足轻重的地位。波音飞机公司实用CATIA完成了整个波音777的电子装配，制造了业界的一个奇迹，从而也确定了CATIA在CAD/CAE/CAM行业内的领先地位。1999年3月发布了CATIA V5的
5、第一版的，即V5R1。2000年3月发布了V5R6，2001年7月发布V5R7版。2002年3月发布V5R8。2003年4月发布了V5R11。CATIA V5是IBM/DS基于Windows NT/2000操作系统上开发的高端的CAD/CAM软件，它涵盖了产品开发的全过程，提供了完善无缝的集成环境。在CATIA V5的开发过程中应用了许多先进的技术，例如：C+语言、面向对象的设计思想、基于JAVA和Web的技术、STEP.SDAI、 OpenGL、 OLE/CorbRa、 Visual Basic等。作为世界领先的CAD/CAM软件，CATIA在过去的二十多年中一直保持着骄人的业绩，并继续保持
6、其强劲的发展趋势。CATIA在汽车、航空航天领域的统治地位不断增强。同时,CATIA也大量地进入了其他如摩托车、机车、通用机械、家电等行业。国际一些著名的公司如空中客车、波音等飞机制造公司，宝马、克莱斯勒等汽车制造公司都将CATIA作为他们的主流软件。国内10几家大的飞机研究所和飞机制造厂选用了CATIA，一汽集团、二汽集团、上海大众集团等10多家汽车制造厂都选用CATIA作为新车型的开发平台。CATIA V5是新一代全新设计的软件，运行的硬件平台独立，即可运行于UNIX也可以运行于Windows NT。它适合于各种规模的企业，支持电子化企业的解决方案，可以将隐式的设计实践转化为嵌入整个设计过
7、程的显式的知识。对于原有客户可以平滑的过渡到V5版本。CATIA与NT紧密联系，与NT的组件Office可以很容易地实现互操作，熟悉Office的用户可以很容易的接受CATIA的的工作界面。很多操作，例如拖拽，粘帖等操作完全一样。CATIA V5是基于图形化的界面，易学易用。1.2 CATIA V5的特点CATIA V5除了拥有很多三维软件，CAD/CAM软件所共有的功能外，其还有一些专业的特殊功能，现简单介绍如下：1.2.1钣金设计产品CATIA钣金设计产品使设计和制造工程师可以定义、管理采用工艺和参数化属性，设计师可以对几何元素增加象材料属性这样的智能，以获取设计意图并对后续应用提供必要的
8、信息。CATIA钣金设计产品和所有其他模块一样，提供了同样简单的使用方法和工作界面。大幅度减少了培训时间并释放了设计者的创造性。既可以运行在NT平台，又可以以同一界面运行在夸NT和UNIT平台的混合网络环境中。在直观和高效的环境下设计钣金零件：CATIA钣金设计产品是专用于钣金零件设计的新一代CATIA产品，其基于特征的造型方法，提供了高效和直观的设计环境。允许在零件的折弯表示和展开表示之间实现并行工程。CATIA钣金设计产品可以与当前与将来的CATIA V5应用模块如零件设计、装配设计和工程图生成模块等结合使用。由于钣金设计可能从草图或已有实体模型开始，因此强化了供应商与承包商之间的信息交流
9、。1.2.2飞机数字化设计简介 现代飞机产品制造过程的实质，是对一个产品进行并行协同的数字化建模、模拟仿真和产品定义，然后对产品的定义数据从设计的上游向零件制造、部件装配、产品总装和测量检验的下游进行传递、拓延和加工处理的过程。最终形成的飞机产品可以看作是数据的物质表现。基于模型定义MBD技术的应用，使MBD数据从上游至下游得以无缝传递。从此可知，产品的定义数据能在整个制造过程下游的各个环节有效地利用起来，即用产品定义数据直接来驱动所有的数字化加工和测量设备，直至飞机的装配。也正如洛克希德马丁公司所指出的那样，数字化主线驱动着J S F 任务的关键工程和检验技术。真正发挥了数字化技术的优点，这
10、也正好克服了传统飞机制造技术的缺点。 随着信息技术的迅速发展及其与制造的融合，航空制造日益走向数字化。数字化已经渗透到产品研制的设计、制造、试验和管理的全过程中，出现了飞机产品数字化定义、虚拟制造、仿真等单元技术。同时，计算机技术、数控加工及成形技术、数字化测量技术、复材构件成形技术和先进装配技术的不断发展，以及精益生产、并行工程等先进理念的诞生和应用，使现代飞机的协同研制处于不断的变革之中，传统技术不断精化，新材料、新结构、新的加工成形技术不断创新，集成的整体结构、复材构件和数字化技术构筑了新一代飞机先进制造技术的主体框架。数字化技术的采用大幅度地提高了飞机设计制造技术水平，加快了现代飞机研
11、制的整体进程。随着数字化设计的深入，制造业必然将引起一场革命，也就是以制造4.0为核心的工业4.0的逐步完善。第二章 垂尾后梁的结构及工艺性分析2.1垂尾后梁的图纸分析垂尾后梁上面的部件可以根据细目表中所列的清单找到所用的材料、数量、质量及尺寸。其中有一些零件可以直接购买，但是有一些特殊形状的，需要经过模具来制造出来。通过图纸所给出的视图，可以基本了解垂尾后梁的结构，以及各个零件、零件与整体连接和分布情况，同时结合各个部分的局部剖视可进一步了解垂尾后梁的形状与结构。读懂各个部位的剖视图，从而更能了解各部件在不同位置的形状，了解了这些形状之后，分门别类的把相关零件草图绘制出来。绘制出草图后，根据
12、绘图的需要，把所需要的重要尺寸从图纸上测量出来，当然有一些尺寸在图纸中有标注出来，但是大部分未标注，可以通过测量其他尺寸，通过几何关系推导出来。通过CATIA的零件设计模块，制作出各个部分的三维建模。各个部分建完模后，通过装配设计模块组成成品。然后通过工程绘图模块得出装配件的工程图纸，通过一些修改，即可得到所需要的图纸。2.2垂尾后梁的结构及零部件分析垂尾后梁组件是垂尾乃至全机的一个重要组件。因为后梁组件直接与平尾转轴相连接。并且平尾转轴控制着整个飞机的平衡，而后梁缘条是一类支撑整个后梁组件的重要零件。垂尾后梁为飞机垂尾的一部分其根本作用是加强垂尾的强度和保持飞机平衡。某机垂尾后梁示意如图2.
13、2所示，其制造使用的材料大部分是刚度较差的薄壁材料。垂尾后梁工件由板材、连接件、薄板等零件组成，其材料为 7075-0 包铝，全部均为钣金零件。图2.2通过对图纸所给的视图进行分析，可以看出，本垂尾后梁上面由68个零件组成，基本都是简单的钣金件，形状也相对比较规则。第三章 垂尾后梁的三维建模过程3.1装配件图纸识图及尺寸测量所给图纸为垂尾后梁，首先重要的是找到飞机对称轴线和水平轴线。通过图纸可以通过测量和计算，并根据薄板最宽处宽度，可以定出薄板各个边长，关于对称轴对称。其他的零件如角材、板材等都是固定在薄板之上，在图纸上所看不到的零件用虚线表示，通过这一点可以得出在薄板上各个零件排列的规律。读
14、懂各个部位的剖视图，从而更能了解薄板、角材、板材等在不同位置的形状，了解了这些形状之后，分门别类的把相关零件草图绘制出来。根据绘图的需要，把所需要的重要尺寸从图纸上测量出来，当然有一些尺寸在图纸中有标注出来，但是大部分未标注。图纸是按比例绘制，所以尺寸不可以从装配图中直接测量，测得的尺寸还需要乘以绘图比例。有一些尺寸由于太大不便测量，可以通过测量其他尺寸，通过几何关系推导出来。3.2 装配件相关零部件的三维建模3.2.1薄板的三维建模由图纸得到草图后即可进行三维建模，打开CATIA V5的零件设计模块（Component design module）,进入草图模式，通过各个绘图工具绘制出薄板的
15、草图，如图3.1所示：图3.2.1退出草图绘制窗口，运用boss命令填充成为实体。如图3.2：图3.2.2在薄板上进入草图模式，画出各个凸台的位置如图3.3所示：图3.2.3退出草图绘制窗口，运用命令得到凸台。如图3.4：图3.2.4在凸台上进入草图，绘制孔的位置，退出草图绘制窗口，运用命令得到孔，便是所需的薄板，如图3.5：图3.2.53.2.2外加强板生成同样进入零件设计模块的草图绘制页面，绘制规则的截面形状如图3.3.1：图3.3.1外加强板前段图退出草图界面，通过生成凸台，如图3.3.2：图3.3.2 在凸台上进入草图，绘制切面图形，如图3.3.3:图3.3.3退出草图界面通过命令，得到切面，如图3.3.4图3.3.4在凸台另一个面上进入草图，绘制外加强板的后半段图形，如图3.3.5：图3.3.5外加强板后段草图退出草图界面，通过生成凸台，并且通过对凸台倒圆角，如图3.3.6：图3.3.6在外加强板前凸台进入草图绘制，绘制凹槽图形。如图3.3.7：
