CATIA在飛机模型CADCAM一体化制造中的应用.doc

CATIA在飞机模型CAD/CAM一体化制造中的应用飞机模型在参展、装饰和收藏等领域有着众多应用。本文结合某型单发涡桨轻型多用途通用飞机模型的制作，阐述了飞机模型的一般知识、制作过程和CATIA在飞机模型CAD/CAM一体化制造中的应用。 　　某型单发涡桨轻型多用途通用飞机是在研的主要用于中短途货物运输及短程客运、快递服务新机型，如图1。可通过改装完成空中摄影、农林飞行以及医疗救护等多种作业。某型单发涡桨轻型多用途通用飞机模型是北方某主机厂为推出新型通用飞机而精心打造的一款静态展示用飞机模型，其CAD/CAM一体化模型制造技术在飞机模型制造领域颇具代表性，现就结合其制造过程介绍一下CATIA在飞机模型CAD/CAM一体化制造中的技应用。 　　一、飞机模型概述 　　飞机模型是以真实或在研某种飞机为原型，按一定比例缩小制作，用于展览、装饰、欣赏和收藏目的，一般不可以飞行的航空静态展示产品，它不同于模型飞机。飞机模型按是否能透视内部结构分为解剖型飞机模型和非解剖型飞机模型;按飞机的种类可分为运输机模型、战斗机模型、攻击机模型、轰炸机模型、直升机模型和特种飞机模型等; 按飞机模型材质可分为树脂飞机模型、玻璃钢飞机模型、塑料飞机模型和金属飞机模型等。按照比例也分为10多cm，20多cm，30多cm，40多cm，直至一米多的模型。有的飞机模型还有很强的纪念意义，比如北京2008年奥运会火炬传递圣火号飞机模型、吉祥号飞机等。 　　许多飞机模型集成了当今先进的设计和制造技术，本身也是当今模型制造业科技发展的体现。每一个飞机模型都是按比例把各式飞机缩小制造成的模型，表面打磨喷漆，精细亮泽，有的飞机模型内部结构(如发动机、仪表板、座椅和驾驶舵等部件)也被仿造得维妙维肖。由于制造过程复杂，产量较低，当一种模型发行销售以后，随着时间的推移和人们认识水平的不断提高，收藏模型的人越来越多，人们手上的模型也会得到升值。 　　二、模型制造现状 　　传统的模型制造技术主要是根据设计图样，用仿形加工、成形磨削以及电火花加工方法等方法制造模具样板工装，以之辅助模型生产。传统模型制造的质量严重依赖于人为因素，整体水平不易控制;模型制造过程采用串行方式，易造成设计与制造脱节，重复劳动多，加工周期长。模型制造只能通过制造完成后才可对模型进行质量评价，此时若返修，成本较高。 　　随着当今科技的快速发展，模型CAD/CAM一体化制造技术已得到广泛应用，辅以模型制造的计算机仿真技术，所见即所得，大大减少了模型制造中的错误，缩短了模型的制造时间，提高了模型制造的效率。 　　模型CAD/CAM一体化制造技术整合了工艺验证过程，通过模型生产过程的虚拟加工进行工艺验证，考核工艺合理性和适应性，以保证模型生产中的产品质量，生产成本较低，同时优化了模型制造人员的工作条件。 　　三、模型的制作过程 　　模型制作类似于产品的制造过程，首先要有模型数据输入。传统模型生产数据的输入，往往是模型的设计图样、关键特征截面尺寸及其他技术要求;模型CAD/CAM一体化制造技术要求建立的模型三维立体计算机数模，可根据飞机的相关理论尺寸数据，选用相应的三维软件建模。建立的三维立体计算机数模的外型效果应由有关部门专家组成审查组进行审查，数模有问题的地方应在下一步前进行修改，修改后的数模再由审查组进行第二轮审查，最后确认无误后，将修改好的三维数模做为最终结果，并作为模具、工装和样板等设计及加工的依据。 　　模型制造的工艺方案制订，主要是模型的分解以及连接方式的选择、内部结构、内饰及机身彩绘等。模型分解是以飞机的结构为依据，一般可分解为发动机、机身、机翼、水平尾翼(包含升降舵)、垂直尾翼(包含方向舵)、螺旋桨、起落架、座椅及内饰等几部分，各部分可分别制造后再组装。各分解部 分在制造时，为保证模型外形，需要辅助模具和样板等。 　　以机身为例，为使模型能够真实 地体现实际机身的外型效果，表面圆角和过渡等都应按机身外蒙皮实际尺寸制作。为保证飞机模型机身外形，可以以三维CAD立体计算机数模为基础，以机身 对称平面为分界面，分为两个半机身， 采用数控机床加工半机身模具，再以半机身模具制造半机身，最后再将半机身 对接组装成整个机身模型。 　　飞机模型其他部分的制造可参照机 身模型的制造方法，不过应尽量减少辅 助模具的制造，以降低模型制造成本。 另外为减轻模型重量，机翼、水平尾翼和垂直尾翼等可采用空心或夹心、夹层 结构。 　　辅助模具主要是用于机身、机翼 和螺旋桨等带有复杂曲线外形部件的生产。对于机翼外形要求不严格的飞机模 型的制造，可省去机翼制造辅助模具， 代之以按样板制造。辅助模具、样板的制造数据均取自于三维CAD立体计算机数模，并在进行数控加工前，采用虚拟模拟加工的方法，以保证制造的精确性和 可行性。