基于CATIA的橡皮囊成形毛料设计系统的二次开发

发布时间：2019-08-20 16:18

【摘要】：随着现代航空制造领域对飞机机动作战性能、安全舒适程度、高精度打击能力、生产制造维修成本等的特殊要求,就需要不断改进飞机结构设计,应用新型材料、改进生成加工工艺,因此,对于飞机钣金件的制造精度和质量也提出了更高的要求。当代飞机钣金零件的生产加工工艺方式多种多样,其中,橡皮囊成形工艺是一种行之有效的飞机钣金件成形方法,而原始毛坯料尺寸形状的优劣又决定着成形后零件的质量。各类专业技术人员不断对钣金展开问题研究,提出多种方法,一是基于试验和简单理论的传统毛坯料展开方法;二是有限元方法。本文根据不同类型的橡皮囊成形零件展开公式提出了基于几何展开方法的旋转平移补偿方法。该方法需要通过对钣金零件的内表面上的面、线、点等特征提取,然后利用法平面截取圆弧面和弯边直面,得到平面曲线后再进行二维操作,最后用曲面函数生成展开平面。本文通过对比板料成形PAM-STAMP软件和三维造型CATIA软件的二次开发特点,选取CATIA V5作为开发的软件平台,并利用CAA交互方式进行板料展开系统开发。提出了人机交互方式的成形零件特征提取方法,并根据弯边形式的不同将橡皮囊成形零件划分为:圆孔类型的翻边零件、直线类型的弯边零件、凸曲线类型的翻边零件、凹曲线类型的翻边零件以及复杂带下陷零件等五种情况,分别对它们进行系统结构开发、展开模块设计、具体功能分析。本文利用板料展开系统对原始零件数模进行操作得到毛坯料形状尺寸,利用回弹补偿系统设计成形模具,进而进行橡皮囊液压成形试验与仿真。通过对比分析测量结果与原始数模尺寸偏差验证了板料展开系统的准确性。
【图文】：

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图 2.1 橡皮囊成形工艺示意图2.1.2 橡皮囊成形工艺特点橡皮囊成形具有以下几点优势：其一，橡皮囊成形属于半个模具成形范畴，它减少了模具的使用量，降低了模具制造费用，从而减少了支出。其二，橡皮囊在以高压液体作为传压介质的作用下，其作用在板料及模具上的压力方向是不定的，因此刚性半模在三个方向均受压，模具在工作台中的任何位置其受力状态相同，因此模具在工作台上并不需要精确定位，从而减少了定位误差对成形工艺的影响，提高了工作效率[38]。其三，在变形时橡皮囊始终与毛坯料接触，，这样成形后的零件表面质量提高，并且在较高的压力作用下，利用金属材料的塑性力学流动性能，成形后零件的回弹量相应减小，零件贴膜率会相应增强，成形质量明显改善；其四，由于毛坯料厚度变化比较均匀，金属材料内部损伤率会大大降低[39]。其五，成形过程中噪声较低，对环境污染小，车间工人只需进行更换不同的模具和放置相应的成形零件的简单操作，工人劳动强度大大减小[40]。其

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笥沂奔洌嗤⑶铱梢酝噱背尚味嘀掷嘈偷念咏鹆慵鋒Ｍ?2.2 橡皮囊成形工艺流程图2.2 CATIA/CAA 二次开发基础介绍2.2.1 CATIA/CAA 二次开发技术介绍CATIA 基于组件结构模式、通过面向对象的设计方法来满足不同用户自身的特殊需求。CATIAV5 向开发人员提供了五种开发方法：（1）Standard format export/import:它是通过文件的标准形式进行输入操作和输出操作，并在不同功能界面之间使用数据和保存管理数据；（2）AutomationAPI：通过用户定制的宏命令完成操作，同时，也可以利用进程外编程界面编写 JavaScript、VB、Html 等语言使用交互的方式获取 CATIA 的数模,即在 CATIA 软件外部控制该程序；（3）Knowledgeware：智能构件，此种方式可以将相应代码和知识库进行集成、定制集成以及实现规范的重用等；（4）Interactive UserDefined Feature：通过自定义的特征进行操作，该方式主要进行交互式数据的定义、集合现有的特征，生成交互式自定义的特征并生成 CATalog 文件保存，此特征方式很容易被交互使用；（5）CAAV5 C++ and Java API：CATIA V5 的 C++和 Java 应用接口，此方法是借助组件的开发方式[41]。CAA(Component Application Architecture)即组件应用架构，是 CATIA 进行系统扩展和用户进行二次开发的工具。它包含 CATIA 中所有的 C++函数库
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V261

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