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      1. 您好:歡迎光臨余姚舜龍模具培訓學校!
                   
           

        UG WAVE技術在產品結構設計中的應用——舜龍UG培訓

        UG WAVE技術在產品結構設計中的應用

            NX被當今許多世界領先的制造商用來從事概念設計、工業設計、詳細的機械設計以及工程仿真和數字化的制造等各個領域,是當前世界主流CAD/CAM軟件之一。 洪都航空工業集團公司是國內探索CAD/CAM/CAE/CAT技術較早的單位之一。早在70年代初期,就在某飛機研制中建立了飛機的局部外形數學模型。1987年公司引進美國UGII軟件用于K8飛機研制。為了使更多的新品在設計制造中廣泛地應用CAD/CAM技術,公司從1997到2003年又連續多次從美國UGS公司引進了大型CAD/CAM軟件UGII和PDM軟件Teamcenter,裝機量達200多臺,在某高級教練機飛機的研制過程中,大量采用了UG進行數字化與制造。從理論外形建模到結構件、系統部件的三維模型詳細的關聯設計取得了良好的效果。


            從洪都集團以往的實踐來看,推廣應用CAD/CAE/CAM/CAT/PDM技術,是提高產品質量,增強企業應變能力和國際競爭能力的必備手段。飛機設計與制造過程的全過程采用 CAD/CAE/CAM/CAT/PDM技術進行設計制造對于提高飛機的制造質量、縮短飛機研制和批產制造周期具有重要意義。 


        2 .相關性設計的必要性

            在飛機型號研制過程中,實行并行工程是縮短研制周期、加快上市時間的關鍵,而并行工程實行的好與否關鍵在于從總體氣動外形設計與各個結構詳細設計、各個結構設計系統與輔助系統之間實現最大可能的關聯設計,甚至產品結構設計與工裝設計之間的最大可能的關聯設計。當前該型號的各功能部件設計之間的協調性主要是靠UG的關聯設計WAVE來保證和進行,同時關聯設計模塊UG WAVE的應用還是在PDM的環境支持下進行的。



        3.1 基本概念
            * 控制結構(Control structure):傳遞飛機全局性的參數、外形、基準位置等約束條件至零件進行詳細設計的樹狀結構,在Teamcenter Engineering中體現為產品裝配結構??梢杂卯a品結構編輯器(PSE)編輯。
            * 起始部件(Start Part):包含零件詳細設計所必需的各種約束條件(即link鏈接關系)的Ugpart文件。對于不同零件所需的不同約束條件,通過Copy Geometry to Part來包含不同的約束條件,可以通過引用集的區分不同的幾何體。
            * 鏈接零件(Link Part):產品結構樹和控制結構樹發生關聯的UG Part文件,在其中進行詳細設計,使其成為產品結構樹中的零件或部件。
         根據以下兩點決定不用Create Link Part,而采用Copy Geometry to part:
            * 根據保密要求只能提供必要的基準信息到具體的零件UG Part,而Create Link Part會將基準文件的所有信息一起鏈接到具體的零件UG Part;而采用CopyGeometry to part可以選擇部分基準信息鏈接到具體的零件UG Part。
            * Create Link Part會將基準文件的所有信息一起鏈接到具體的零件UG Part,這樣會將多余的基準信息傳遞到具體的零件UG Part,造成基準信息冗余,在進行WAVE Update時加大計算機系統負擔;而采用Copy Geometry to part可以選擇部分基準信息鏈接到具體的零件UG Part,確保具體的零件UG Part的數據量最小,提高計算機處理的效率。
            Start Part 與Part 之間的關聯:Copy Geometry to part。從Start Part通過選用不同的UG對象來生成不同的Linked Part 。
        3.2 WAVE控制結構體系
            WAVE的結構體系應采用自頂向下的設計方法,結構體系根據系統的復雜性來確定。
         
            以飛機L15為例:
         
            圖2 WAVE控制結構體系
            a) 各個WAVE結構采用UG Part來實現。(可以用或不用裝配的方式來體現結構,總體理論外形與子系統理論外形和子系統設計基準不需用裝配的方式來體現。)
            b) 各個WAVE LINK必須采用自頂向下的鏈接方式。以確保不會產生循環鏈接的情況發生。
            c) 功能級或部件級的WAVE結構中包括本功能或部件的幾何元素和設計基準。
            d) 部件級的WAVE結構并不是必須的。
        3.3 飛機產品結構體系
         
            圖3 飛機產品結構體系
            a) 零件中所需的設計元素(設計基準和外形曲面)從控制結構(WAVE源)中鏈接。
            b) 原則上詳細設計的零件與零件之間不進行WAVE鏈接。如需進行WAVE鏈接,應確保不會產生循環的鏈接情況發生。
        c) 幾何體的鏈接原則:統一、清晰。
        4 .WAVE應用在后機身的實例
            以L15后機身為例,介紹控制結構的構建方法:
            a) 先在Teamcenter Engineering中構建后機身WAVE總控PSE結構,它與UG中的裝配文件結構保持同步;
         
            b) 后機身WAVE總控文件L15_RearWAVE_CS由后機身外形鏈接L15_RearFuselage_Link(它是后機身外形是通過WAVE_Link的
         
            方式從理論外形中鏈接的)和L15_RearFuselage_Datums后機身設計基準(后機身中所用的設計基準在此文件中創建)組成;其中文件L15_ RearFuselage_Link和L15_RearFuselage_Datums是后機身子系統級控制。
         
        ) 根據建模功能需要,可以建立功能級WAVE結構控制,如:
            L15_RearFuselage_Kuang2        后機身框內形控制
           
            L15_RearFuselage_CH              后機身長桁控制
           
            L15_RearFuselage_CM            后機身艙門控制
            L15_RearFuselage_HBT           后機身后邊條控制 
         
            L15_RearFuselage_LBL            后機身兩邊梁控制
         
            L15_RearFuselage_CWZL        后機尾垂整流包皮控制
            L15_RearFuselage_KG             后機身口蓋
            L15_RearFuselage_ Kuang1      后機身框外形控制
            L15_RearFuselage_Datum_C    后機身長桁設計基準 
         
            L15_RearFuselage_wpk           發動機尾噴口控制
            下圖是后機身框內形控制,它可以用來控制從30框到39框的后機身框內形;
         
            下圖即在后機身內形控制下構建的其中一個整體框:
         
            d) 由于后機身艙門包括了前艙門,中艙門,后艙門以及有許多鎖扣位置,隔板,桁條等結構,針對后機身艙門控制的復雜性,還可以創建部件級的WAVE控制結構。
             L15_RearFuselage_CM         后機身艙門控制
            * L15_CM_CH_AXIS_LINE
            L15_RearFuselage_CM_HCM
            * L15_HCM_xiaxie_36_37
            * L15_HCM_xiaxie_37_38
            * L15_HCM_xiaxie_38_39
            L15_RearFuselage_CM_xincai
            * L15_RearFuselage_CM_zxc_1_2
            * L15_RearFuselage_CM_zxc_2_3
           * L15_RearFuselage_CM_zxc_3_4
            * L15_RearFuselage_CM_zxc_4_5
            * L15_RearFuselage_CM_xincai_1_2
            * L15_RearFuselage_CM_xincai_2_3
            * L15_RearFuselage_CM_xincai_3_4
            * L15_RearFuselage_CM_xincai_4_5
            通過上面幾種方法將各級控制幾何和設計基準構造出來:將整個后機身各個子系統、功能結構和部件結構的裝配傳遞關系明晰出來,將公共幾何在控制結構中構造出來,形成詳細設計的基礎。
            5 .后記
            通過實際項目的實踐,我們充分體會到了UG/WAVE的強大功能,以及對實際工程問題的適應性;如:
            a) WAVE符合我們傳統設計過程中的自頂鄉下的設計思路和設計方法;即先進行總體布置,再進行子系統和部件及零件設計;
            b) 由于根據總體布置設計、打樣設計階段和詳細設計階段的需求設計了整個WAVE結構,使任務分發成為可能;在設計過程中,設計主管負責WAVE結構的構建和公用幾何、設計基準的建立,并進行任務分發,一般設計人員進行詳細設計;使得大家的職責比較明確,工作比較順利;
            c) 真正用機身的理論外形和設計基準控制了整個后機身的其他子系統和部件的設計;而且是集中控制,如某個設計基準需要更改,我們現在只需要更改一個地方,其它部分均會自動更新;保證整個后機身結構的一致性,避免錯誤;
            d) 由于在后機身設計中有大量的公用幾何體,采用WAVE結構后,節省了大量的重復建模時間,且保證公用部分模型的一致性;也節省以后修改的時間;大大提高了設計的效率;
            e) WAVE的設計思路比較清晰,可以作為樣板供以后的項目參考使用;
            f) 為保證用WAVE方式設計的零部件能夠更新,要求必須用參數進行建模,建模過程比須清晰,也迫使大家提高了建模的水平;
            我們將進一步研究WAVE的應用技術,爭取實現整機的關聯設計和并行設計;為進一步提高的我國航空工業水平出一份力。 
         
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