飞机口盖设计说明书.docx

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1、飞机几何造型技术课程设计说明书学院专业班级学号姓名指导教师负责教师2023年7月摘要通过对飞机机身舱门开口处的分析，为其设计口盖，舱门口盖同时作为飞机的外形，对整体气动布局和密封性要求非常严格，在设计中对口盖的整体尺寸以及曲面布局进行了合理的设计，对口盖与机身开口的连接边缘曲线部分进行了拟合提取，实现接口处的密封性和气动布局统一。为更好的呈现设计结构，借助计算机辅助工艺，运用CAT1A软件的模型建立和装配对实体进行模拟仿真。装配后的模型显示该装置具有较好的气动外形，且和机身开口部分的配合较为紧密。关键词：飞机机身舱门口盖；CAT1A建模；计算机辅助工艺目录第一章绪论11.1 数字化设计概括11

2、.2 CATIA软件的应用21.3 CATIA功能模块简介3第二章某型飞机机身舱门口盖工艺分析52.1 结构工艺性分析52.2 结构的整体分析52.3 3口盖的类型选择62.3.1 口盖的特征62.3.2 盖的分类62.3.3 结构设计要求72.3.4 口盖结构形式的确定7第三章某型飞机机身舱门口盖详细设计93.1 外形尺寸的总体要求93.2 外形尺寸的整体设计93.2.1 平面外形的尺寸设计9322曲面外形的尺寸设计10第四章三维模型的建立114.1 主平面零件的三维模型设计114.1.1 平面草图的绘制114.1.2 建立平面实体模型114.2 主曲面零件的三维模型设计134.2.1 曲面

3、草图的绘制134.2.2 建立曲面实体模型134.3 其他零件的模型建立144.4 零件装配164.4.1 导入零件164.4.2 创建约束17总结19参考文献20第一章绪论1.1 数字化设计概括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。采用数字化设计制造是保证飞机快速研制的必要手段。美国联合攻击战斗机(JSF)是体现数字化设计制造技术应用水平的典型实例，说明了数字化设计制造技术在提高飞机产品质量、缩短研制周期方面至关重要的作用和地位。中国航空工业第一集团公司为

4、了完成信息化建设，迎接国际航空市场激烈的竞争和挑战，提出了基于信息技术、实现跨越式发展的战略构想。数字化产品定义技术面向从设计、分析、制造、装配到维护、销售、服务等全生命周期的各个环节，用于描述和定义产品全生命周期的数字化过程中所应包含的信息，及信息间的关联关系，使其成为计算机中可实现、可管理和可使用的信息。在数字化技术和制造技术融合的背景下，并在虚拟现实、计算机网络、快速原型、数据库和多媒体等支撑技术的支持下，根据用户的需求，迅速收集资源信息，对产品信息、工艺信息和资源信息进行分析、规划和重组，实现对产品设计和功能的仿真以及原型制造，进而快速生产出达到用户要求性能的产品整个制造全过程。其内涵

5、包括三个层面：以设计为中心的数字化制造技术、以控制为中心的数字化制造技术、以管理为中心的数字化制造技术。数字化制造技术发展方向，是利用基于网络的CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM集成技术，实现产品全数字化设计与制造在CAD/CAM应用过程中，利用产品数据管理PDM技术实现并行工程，可以极大地提高产品开发的效率和质量，企业通过PDM可以进行产品功能配置，利用系列件、标准件、借用件、外购件以减少重复设计，在PDM环境下进行产品设计和制造，通过CAD/CAE/CAPP/CAM等模块德集成，实现产品无图纸设计和全数字化制造；CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM技术与企业资源计划、供应管理、客

6、户关系管理相结合，形成制造企业信息化的体构架。虚拟设计、虚拟制造、虚拟企业、动态企业联盟、敏捷制造、网络制造以及制造全球化，将成为数字化设计与制造技术发展的重要方向。制造工艺、设备和工厂的柔性、可重构性将成为企业装备的显著特点。数字化制造将成为21世纪企业装备的显著特点。将数字化技术用于制造过程，可大大提高制造过程的柔性和加工过程的集成性，从而提高产品生产过程的质量和效率，增强工业产品的市场竞争力。1.2 CATIA软件的应用法国DaSSaU1tAViation是世界著名的航空航天企业。CATIA是法国Dassau1tSystem公司的CAD/CAE/CAM一体化软件，居世界CAD/CAE/C

7、AM领域的领导地位，广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子电器、消费品行业，它的集成解决方案覆盖所有的产品设计与制造领域，其特有的DMU电子样机模块功能及混合建模技术更是推动着企业竞争力和生产力的提高。CATIA提供方便的解决方案，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。CATIA源于航空航天工业，是业界无可争辩的领袖。以其精确安全，可靠性满足商业、防御和航空航天领域各种应用的需要。在航空航天业的多个项目中，CATIA被应用于开发虚拟的原型机，其中包括Boeing飞机公司（美国）的Boeing77

8、7和Boeing737,Dassau1t飞机公司（法国）的阵风（RafaIe）战斗机、Bombardier飞机公司（加拿大）的G1oba1Express公务机、以及1ockheedMartin飞机公司（美国）的Darkstar无人驾驶侦察机。Boeing飞机公司在Boeing777项目中，应用CATIA设计了除发动机以外的100席的机械零件。并将包括发动机在内的100%的零件进行了预装配。Boeing777也是迄今为止，唯一进行100%数字化设计和装配的大型喷气客机。参与Boeing777项目的工程师、工装设计师、技师以及项目管理人员超过1700沈阳航空航天大学课程设计说明书（论文）2人，分布

9、于美国、日本、英国的不同地区。他们通过1400套CATIA工作站联系在一起，进行并行工作。Boeing的设计人员对777的全部零件进行了三维实体造型，并在计算机上对整个777进行了全尺寸的预装配。预装配使工程师不必再制造一个物理样机，工程师在预装配的数字样机上即可检查和修改设计中的干涉和不协调。Boeing飞机公司宣布在777项目中，与传统设计和装配流程相比较，由于应用CATIA节省了50%的重复工作和错误修改时间。尽管首架777的研发时间与应用传统设计流程的其他机型相比，其节省的时间并不是非常的显著，但Boeing飞机公司预计，777后继机型的开发至少可节省50%的时间。CATIA的后参数化

10、处理功能在777的设计中也显示出了其优越性和强大功能。为迎合特殊用户的需求，利用CATIA的参数化设计，Boeing公司不必重新设计和建立物理样机，只需进行参数更改，就可以得到满足用户需要的电子样机，用户可以在计算机上进行预览。1.3 CAT1A功能模块简介创成式工程绘图GDR：CATIAV5可以利用3D机械零件模型和装配体生成相关联的工程图。同时还可以输出DXF格式的数据文件。(2)交互式工程绘图ID1：高效、直观的交互式绘图系统，进行产品的3D设计。(3)线框和曲面造型WSF：在零件设计的初始阶段，生成线框类结构元素作为零件设计产品的补充。(4)创成式外形设计GSD：CATIA外形设计模块

11、基于线框与多个曲面特征结合，可设计复杂的外形。(5)创成式零件结构分析GPS：CAT1A可以带给用户对外形设计进行有限元分析与校验的能力。(6)实施渲染RT1：CAT1A可以让设计师对其设计应用色彩渲染效果和材料规格进行说明。(7)运动机构模拟KIN：通过调用系统提供的大量已有的大量关节连接方式或通过自动转换装配约束条件而产生关节连接，KIN可以对任何规模的电子样机进行机构定义。(8)空间分析SPA：CATIA可以进行电子样机的干涉分析检查、断面分析和3D几何尺寸比较等验证。(9)知识工程顾问KWA：CAT1A可以将隐式的设计转化为嵌入整个设计过程的显示知识。(10)目标管理器COM：CAT1

12、A提供了所有产品人-机对话和现实管理等所必需的公共功能和整个基础架构。di)Catia-Cadam接口CCi：catia提供了catiaV5工程图与CAD/CAM工程图之间的交换接口。(12)CAT1ATGES接口：CATIA支持中性数据格式IGESV5.3版本，具有IGES元素名字和CATIA几何元素表示之间的名字匹配管理功能。此次课程设计主要使用了机械设计和形状模块组，其中如图1.1所示，主要运用到了机械设计模块的零部件设计，装配件设计和工程制图。如图1.2所示，主要运用到了形状模块的创成式曲面设计。CAT1AV5-Product2.CATProduct图1.2形状模块第二章某型飞机机身舱

13、门口盖工艺分析2.1 结构工艺性分析由于飞机内部系统复杂，往往有一些系统组件需要设计安装在机身蒙皮上，这必然会在机身蒙皮上形成开口，同时又由于飞机气动设计的要求，这些系统开口必须以口盖的形式封闭起来。因此,在机身蒙皮设计时系统口盖的设计显得尤为重要.由于此机身舱门口盖主体部分为平滑曲面，因此其外层主要受到由于其气动外形而产生的阻力和摩擦力，其内层通过斜接的方式与内部的一系列零件连接起来，主要受到剪切应力和挤压应力。由于主体面是复杂曲面，加工时可选择拉形生产工艺。各个部分通过钾钉连接且曲面复杂不易配合，所以要预先设置坐标定位孔方便后续的定位和装配。2.2 结构的整体分析如图2.1所示，口盖主要由

14、一系列曲面板材和支撑零件配合而成，主要受力部位为各零件贴合和连接部位，其中定位件为最简单受力件，其材料主要是高强度铝合金。图2.1结构图2.3 口盖的类型选择2.3.1 口盖的特征口盖作为机体结构的一部分，主要起到机体维形和快速维护机载设备功能的作用，现阶段口盖的设计形式主要集中在整体机加口盖、厚板化铳口盖、钾接组合口盖、复合材料蜂窝芯口盖等几种形式。如图2.2为机身上部分口盖的口盖是设备或系统检测、更换、维修的通道，有的口盖还要作为人员进出通道，密切关系到部队/用户对飞机的使用维护。维修性好坏首要问题是可达性，而衡量飞机可达性的具体指标是用飞机的开敞率来表示，即飞机表面可打开的舱盖和口盖净开

15、口面积占飞机表面积的百分比，也就是飞机开敞率的高低标志着飞机可达性的好坏。开敞率高的飞机不仅便于拆装、检查，还可大大缩短排除故障的时间，从而提高飞机的良好率、出勤率。2.3.2 口盖的分类口盖的类型多种多样，按照不同的依据，有不同的划分方式。首先，按照其与机体的连接方式不同，可以分为开口口盖、连接口盖、合页口盖、钱链口盖等。另外按照拆卸难易程度不同，可分为快卸口盖和非快卸口盖。其中，快卸口盖指的是通过简单操作（例如转动旋钮或按压开关）就能打开或关闭的口盖；非快卸口盖与机体的连接则要强很多，需要工程师依次打开多个连接点，才能将口盖拆卸下来。最后，依据口盖是否为承力件，可将其分为承力口盖和非承力口盖两种。成立口盖作为主要载荷传递路径设计，需要承受弯矩、剪力、扭矩等各种形式的载荷，其特点是与机体紧密连接，使用频率不高；而非承力口盖则不需要承受这样的载荷，通常用在需要经常开启使用的地方，其与机体的连接关系也相对较弱。2.3.3 结构设计要求根据飞机结构设计准则及总体技术方案，口盖结构应按以下要求进行设计：（1）保证飞机具有良好的气动外形。（2）满足结构功能、强度、刚度、稳定性、重量要求。（3）防止雨水或腐蚀性液体进入机体内部。（4）满足雷电防护要求。（5）满足机载设备的维护性要求。（6）满足制造装配工艺性要求。2.3.4