ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＰＰ／ＣＡＭ现代制造工程２００９年第７期以ＣＡＴＩＡ为平台的起落架零件参数化建模技术研究李海滨，杨义虎，朱姗姗，邱元庆（西北工业大学机电学院，西安７１００７２）摘要：通过对起落架零件进行结构特征分析，提取各个特征的主要特点，采用参数化建模方法，以ＣＡＴＩＡ为开发平台、ＶＢ为二次开发工具，初步开发出较为实用的起落架零件的参数化建模系统。关键词：起落架；ＣＡＴＩＡ软件；参数化建模中图分类号：ＴＰ３９１．９文献标识码：Ａ文章编号：１６７１—３１３３（２００９）０７—００３７—０４ＡｐａｒａｍｅｔｒｉｃｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｐａｒｔｓｏｆｕｎｄｅｒｃａｒｒｉａｇｅｐａｒｔｓｕｓｉｎｇＡＰＩｉｎＣＡＴＩＡＬＩＨａｉ－ｂｉｎ，ＹＡＮＧＹｉ—ｈｕ，ＺＨＵＳｈａｎ—ｓｈａｎ，ＱＩＵＹｕａｎ—ｑｉｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄａＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｈａｐｅｍｏｄｅｌｏｆｕｎｄｅｒｃａｒｒｉａｇｅｉｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｎｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａｎ７１（）１３７２，ＣＨＮ）ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｒｅｃｌａｓｓｉｆｉｅｄ，ｉｎａｓＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｑｕｉｃｋｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｓｓｕｅｓｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｒ－ｏｆａｉｒｃｒａｆｔｄｅｓｉｇｎ．Ｔｈｒｏｕｇｈａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｄｅｒｔｏｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｕｎｄｅｒｃａｒｒｉａｇｅ，ｉｔｓｕｓｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈｄｒａｗｔｈｅｍａｉｎｔｒａｉｔｓｏｆｅａｃｈｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｐｌａｔｆｏｒｍａｎｄＶＢａ８ｐａｒａｍｅｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄｗｈｉｃｈｉｓａｄｏｐｔｅｄＣＡＴＩＡｔｈｅｄｅ—ｖｅｌｏｐｅｄｗｈｉｃｈｉｓｒｅ—ｄｅｖｅｌｏｐｅｄｔｏｏｌ，ｔｈｅｆｉｒｓｔｓｔｅｐｄｅｖｅｌｏｐｓｍｏｒｅｐｒａｃｔｉｃａｌｏｆｐａｒａｍｅｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｕｎｄｅｒｃａｒｒｉａｇｅ．ｓｏｆｔｗａｒｅ；ｐａｒａｍｅｔｒｉｃｍｏｄｅｌｉｎｇＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｕｎｄｅｒｃａｒｒｉａｇｅ；ＣＡＴＩＡ０引言起落架是飞机的重要组成部分，是飞机在地面停放、滑行、起降和滑跑时用于支承飞机重量、吸收撞击能量的飞机部件。起落架的主要作用为：１）承受飞机在地面停放、１１．１系统开发工具简介ＣＡＴＩＡＶ５Ｒ１６ＣＡＴＩＡ具有一个独特的装配草图生成工具，支持欠约束的装配草图绘制以及装配图中各零件之间的连接定义，可以进行快速的概念设计。它支持参数化造型和布尔操作等造型手段，支持绘图与数控加工的双向数据关联。ＣＡＴＩＡＶ５有良好的人机交互环境，在实际应用中十分广泛。因此可以通过ＣＡＴＩＡＶ５软件提供的接口对其进行二次开发，即应用Ｖｉｓｕａｌ参数化模型。１．２ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ６．０Ｂａｓｉｃ滑行、起飞、着陆和滑跑时的重力。２）承受、消耗和吸收飞机在着陆时与地面的撞击和颠簸能量。３）滑跑与滑行时的制动。４）滑跑与滑行时操纵飞机。起落架是飞机设计、制造中一个非常重要的环节。在传统的设计中，对每个起落架都要从头开始进行结构设计，效率很低，因此，如何快速地生成飞机起落架模型是一个重要的问题。本文通过对起落架零件进行结构特征分析，提取各个特征的主要特点，采用参数化建模方法，以ＣＡＴ－ｎ为开发平台、ＶＢ为二次开发工具，研究了一种可以快速生成飞机起落架零件的参数化建模方法，初步开发出较为实用的起落架零件的参数化建模系统。对ＣＡＴＩＡ进行二次开发，实现快速生成起落架零件的ＶＢ（ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ）是一种基于Ｂａｓｉｃ的可视化的程序设计语言。ＶＢ一方面继承了先前Ｂａｓｉｃ程序设计语言所具有的简单、易用的特点，另一方面在其编程系统中采用了面向对象、事件驱动的编程机制，用一种巧妙的方法把Ｗｉｎｄｏｗｓ的编程复杂性封装起来，３７万方数据ｌＢＶ田待现代制造工程２００９年第７期提供了一种所见即所得的可视化程序设计方法。２二次开发方法比较二次开发就是把商品化、通用化的ＣＡＤ系统用户化、本地化的过程，即以优秀的ＣＡＤ系统为基础平台，研制开发符合国家标准、适合企业实际应用需要的用户化、专业化和集成化软件。二次开发可使软件具有良好的人机交互界面，并且可以集成大量专业设计人员的经验，使一般的设计人员能够使用计算机进行产品设计，从而提高整个设计过程的效率和质量。ＣＡＴＩＡ二次开发分别使用自动化应用接口的宏和基于组件应用架构（ＣＡＡ）的二次开发，简介如下。１）使用自动化应用接口（ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＡＰＩ）的宏。ＣＡＴＩＡＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ提供了约３６０个接口对象，１０７个枚举数据类型，枚举数据类型包含ＣＡＴＩＡ定义的专用数据常量。宏是一系列组合在一起的命令和指令，以实现多任务执行的自动化。在ＣＡＴＩＡＶ５中可以利用宏进行数据输入、数据处理和可选参数的实时完整性处理。使用自动化应用接口的宏这种交互式定制方法，借用不断执行操作顺序产生简易且具有相互作用的定制，用于自动化组件（ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）、日志（ｊｏｕｍａ．１ｉｎｇ）、ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ和ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ／Ｈｔｍｌ（超文本标记语言）的开发，利用ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ产生图形用户界面，不仅如此，ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＡＰＩ还具备与任何ＯＬＥ（对象的链接和嵌入）兼容的平台进行通讯的能力。２）基于组件应用架构（ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＡｐｐｌｌｃａｔｉｏｎＡｒ－ｅｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ＣＡＡ）的二次开发（ＣＡＡＶ５Ｃ＋＋ａｎｄＪａｖａＡＰＩ）。这种方法具有强大的交互、集成和用户特征定义功能，并有一套自己的体系架构。ＣＡＴＩＡＶ５是按照组件模型建立起来的，用户可通过开发ＣＡＡ组件对ＣＡｌｒＩＡ进行扩展，也可以把自己开发的ＣＡＡ组件结合起来实现用户自定义。上述ＣＡＴＩＡ二次开发的两种方法比较见表１。表１两种方法比较从表１可以看出使用ＣＡＡＣ＋＋可以进行最有效率的应用程序开发，但入门困难。ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＡＰＩ功３８万方数据ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＰＰ／ＣＡＭ能相当大，但入门容易。所以建议开发工作尽可能使用ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＡＰＩ。不足之处再以ＣＡＡＣ＋＋完成。编写自动化应用接口（ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＡＰＩ）的宏使用的脚本语言是可视化程序设计语言应用（ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃｆｏｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ＶＢＡ），该脚本几乎提供了所有ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ语言及图形的界面功能。ＶＢＡ本身有一个完整的集成开发环境（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＩＤＥ），有方便的代码提示、语法高亮显示及强大的调试功能，因而手工编写代码很方便，但ＶＢＡ脚本不能编译。由于ＶＢＡ和ＶＢ的开发环境十分相似，两者之间交换数据也十分方便，因此可以先在ＶＢＡ上调试程序，然后再导入到ＶＢ中编译成可执行程序。３参数化建模过程本文以起落架关键结构件外筒为例，进行分析和研究。３．１使用ＶＢ进行ＣＡＴＩＡ二次开发的基本流程进行ＣＡＴＩＡ二次开发的基本流程如图１所示。建模分析使用ＶＢ设计应用程序一般Ｉ提取参数化条件需要三个主要步骤：创建应用程功．｛序的窗体和控件界面、设置属性乎Ｉ翌塞掣墨堕＋和编写代码。按照总体方案设冗陌示荔而ｉ’计，建立工程后，先创建窗体，即创建用户与应用程序进行交互定制工具条操作的可视化界面，然后创建所园图使用一进行前州任什，也圳Ｌ疋。巴佃仕囫件¨排符需的控件，也就是包括在窗体内ＣＡＴＩＡ二次开的对象。每种类型的控件都有发的基本流程自己的属性，按照系统要求，为各个控件设置初始属性，然后进行代码编写。打开一个标准ＶＢ文件，引入ＣＡＴＩＡ的类型库文件，双击ｐｒｏ—ｊｅｃｔ一＞ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ…，打开如图２所示对话框，把以图２ＣＡＴＩＡ类型库对话框ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＰＰ／ＣＡＭＣＡＴＩＡ开头的库都选中，然后在主模块中加入模型更新代码，流程如下：１）打开需要创建的模型文件；２）修改模型参数；３）用ＶＢ启动ＣＡＴＩＡ；４）处理模型创建时可能会出现的异常，若创建失败，恢复到输人参数的窗口界面，重新输人参数，到模型成功创建；５）关闭窗口。３．２起落架外筒零件基于特征参数化建模系统实现过程１）外筒建模分析和分解特征模块。模块化是指对产品或系统进行规划和组织，在对产品进行分析的基础上将起落一一产品分解成低一级的架外子单元。根据模块化筒基一徽一的思想，产品将由传于特统的产品一部件一零件征参的构成模式转变为以数化一一一模块和模块单元组成建模产品的模式。外筒基一一于特征的模块划分如球一～一一一～图３所不。图３外筒基于特征的模块划分２）确定各个特征模块的特征尺寸和提取参数化条件。以外筒中部耳片为例（见图４），腔槽长度、腔槽高度、圆弧圆心以及半径等都是决定中部耳片形状特征的尺寸，是特征尺寸，提取参数化条件就是提取这些特征尺寸，并将这些尺寸参数化。图４中部耳片的特征尺寸３）确定绝对坐标系。外筒零件的绝对坐标系和中部耳片位置如图５所示。外筒零件绝对坐标系和图样的绝对坐标系一致。＋万方数据现代制造工程２００９年第７期图５外筒零件绝对坐标系和耳片位置４）ＶＢ创建用户界面。基于特征参数化系统登陆界面如图６所示。图６基于特征参数化系统登陆界面５）ＶＢ启动ＣＡＴＩＡ。创建ＶＢ与ＣＡＴＩＡ的连接，主要使用ＣｒｅａｔｅＯｂｊｅｃｔ和ＧｅｔＯｂｊｅｃｔ函数，创建获得对ＡｃｔｉｖｅＸ对象的引用。用ＶＢ启动ＣＡＴＩＡ的代码如下。３９现代制造工程２００９年第７期ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＰＰ／ＣＡＭＤｉｍＣＡＴＩＡＡｓＯｂｊｅｃｔＣＡｌｒＩＡ软件作为二次开发平台，ＶＢ作为二次开发语ＯｎＳｅｔＥｒｒｏｒＲｅｓｕｍｅＮｅｘｔ言，对起落架零件快速生成参数化模型的技术问题进行研究，开发出实用的起落架参数化建模系统，该系ＣＡＴＩＡ＝ＧｅｔＯｂｊｅｅｔ（，”ＣＡＴＩＡ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ”）／／打开ＣＡＴＩＡ文件（ＣＡＴＩＡ已经打开的情况）／／ＩｆＥｒｒ．Ｎｕｍｂｅｒ＜＞０ＳｅｔＴｈｅｎ统已经在某重点型号飞机起落架参数化建模过程中得到应用，并取得较为满意的结果，积累不少宝贵的ＣＡＴＩＡ＝ＣｒｅａｔｅＯｂｊｅｃｔ（“ＣＡＴＩＡ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ”）／／启动并创建ＣＡＴｌＡ文件（ＣＡＴＩＡ未打开的情况）／／经验，同时缩短建模的周期，提高效率，为飞机起落架的按期交付做出了积极的贡献。参考文献：［１］曹荣生．飞机起落架模型建立及着陆性能仿真分析［Ｄ］．哈尔滨：哈尔滨工程大学，２００７．［２］王海涛．基于ＣＡＴＩＡ的离心风机参数化设计系统初步研究［Ｄ］．西安：西北工业大学，２００４．［３］王金凤，吴建军，卜昆．ＣＡＴｌＡ环境下参数化设计［Ｊ］．电脑编程技巧与维护，１９９９（５）．［４］孙正兴，张福炎，蔡士杰．基于特征参数化设计中的尺寸约束及其表示［Ｊ］．机械设计，１９９８（５）．［５］王永辉．ＣＡＴｌＡＶ５在汽车零件逆向开发中的应用［Ｊ］．现代制造工程，２００６（１）．［６］尤春风，等．ＣＡＴＩＡＶ５机械设计［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２００２．［７］潘地林，陈清华，方贤进，等．ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ程序设计［Ｍ］．合肥：中国科学技术大学出版社，２００５．［８］胡挺，吴立军．ＣＡＴＩＡ二次开发技术基础［Ｍ］．北京：电子工业出版社，２００６．ＣＡｒＩ＇ＩＡ．Ｖｉｓｉｂｌｅ＝ＴｒｅｅＥｎｄⅡＯｎＥｒｒｏｒＧｏＴ００６）用ＶＢ创建外筒零件的一个特征模块——中部耳片的参数化界面。创建如图７所示中部耳片参数化界面，在ＶＢ中写入参数化建模的代码，点击创建，即可在ＣＡＴＩＡ中生成中部耳片的模型，如需修改尺寸，可在图７所示界面中修改，点击创建，即可生成新的中部耳片。图７中部耳片参数化界面４结语本文研究课题来源于某航空国防企业《起落架高效数控加工系统的研究》项目，针对起落架零件在传统建模过程中存在的周期长、效率低的问题，利用作者简介：李海滨，副教授，研究方向为ＣＡＤ／ＣＡＭ。作者通讯地址：西北工业大学５５２信箱转４１７室（西安７１００７２）Ｅ—ｍａｉｌ：ｗｈｘｉａ４５７４＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｒｎ．ｃｎ收稿日期：２００８—１１－２０（上接第１４８页）［１５］ＳｈａｗＭＣ，Ａｖｙａｓ．Ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｃｈｉｐｆｏｒｍａｔｉｏｎｗｉｔｈｈａｒｄｔｕｒｎｉｎｇ［２０］王西彬．超高速切削技术及其新进展［Ｊ］．中国机械工程，２００１（１１）．ｓｔｅｅｌ［Ｊ］．ＡｎｎａｌｓｏｆｔｈｅＣＩＲＰ，１９９８，４７（１）：７７—８２．［１６］王敏杰．金属动态力学性能与热塑剪切失稳的正交切削方法研究［Ｄ］．大连．大连理工大学，１９８９．［１７］马晓云，林建平．淬硬模具钢ＳＫＤ６１的高速铣削加工研究［Ｊ］．机械工程材料，２００４，２８（６）．［１８］周丹，张彦博．高速切削技术的现状与未来［Ｊ］．攀枝花学院学报，２００４，２１（１）．［１９］于启勋，刘滨，马丽林．高速切削的机理与实验研究［Ｊ］．现代制造工程，２００８（６）：１—７．４０［２１］曾宝平，王成勇，邓敏和，等．淬硬钢的高速切削加工［Ｊ］．机电工程技术，２００２，３１（６）．作者简介：尹晓霞。在读硕士研究生，主要研究方向：高效精密深孔加工技术研究。吴伏家。中北大学教授。闰利青，江西洪都航空工业集团助理工程师。Ｅ—ｎｌｉａｌ：ｙｘｘ２４０１＠１６３．ｃｏｎ收稿日期：２００８—１１－２４万方数据以CATIA为平台的起落架零件参数化建模技术研究
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：引用次数：
李海滨， 杨义虎， 朱姗姗， 邱元庆， LI Hai-bin， YANG Yi-hu， ZHU Shan-shan，QIU Yuan-qing
西北工业大学机电学院,西安,710072现代制造工程
MODERN MANUFACTURING ENGINEERING2009，(7)0次
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