飞机隔框CATIACAD课程设计Word格式.docx

1、课 程 设 计 任 务 书院（系） 航空航天学部 专业 飞行器制造工程专业（航空维修）班级 04030501 学号 2010040305015 学生姓名 刘华星 课程设计题目 某机机身14478站位面框CAD设计 课程设计时间 2013 年 11 月18 日至 12 月 6 日 地点 校内 课程设计内容及要求：内容：1.了解飞机CAD建模规则，了解飞机数字化设计制造方法；2.了解飞机结构；3.熟悉CATIA软件；4.确定某机机身14478站位面（站位点）框相关参数；5.采用飞机数字化设计路线，对某机机身14478站位面（站位点）框结构进行设计；6.绘制二维装配图1份（不要求打印）；7.完成论文

2、1篇，要求不少于5000字。毕业设计步骤：1 调研，即查找相关书籍、期刊资料；2 建立CAD数模；3 撰写课程设计论文；4 申请答辩。参考文献：1 尤春风. CATIA V5 高级应用M. 北京:清华大学出版社,20052 曾洪江. CATIA V5 机械设计从入门到精通M, 北京:中国青年出版社,2004.73 程宝渠.飞机制造协调准确度与容差分配M.北京航空工业出版社,1985.5 4 王云渤等. 飞机装配工艺学M. 国防工业出版社,1990年8月5 唐荣锡. 计算机辅助飞机制造M. 北京:国防工业出版社,1993月指导教师签字 2013 年 11 月 18 日沈阳航空航天大学课程设计摘

3、要某机身14478站位面（站位点）框CAD课程设计，是在飞机数字化技术的基础上，运用飞机构造学、材料力学、互换性与技术测量等知识，查询飞机设计手册、机械设计手册，利用CATIA V520软件进行绘制以及装配设计机身14478站未眠隔框。本次的隔框设计是在环形铝合金框基础上设计的普通框，设计标准是既要满足装配工艺性的要求又要满足互换性的要求。在此次的建模设计中，通过先设计结构树，然后在零件模块和产品模块中，从草图绘制器开始，创建隔框外形、减轻孔等结构，同时可以结合一个实体多个特征完成零件的制作，将创建的不同零件按照配合关系装配在一起形成产品。这个课程设计整体体现了数字化制造的方便快捷性，同时显示

4、出了CATIA软件在飞机制造行业的应用优势和光明的前景。关键词：数字化制造技术；CATIA；隔框；结构工艺性目 录1 绪论11.1 数字化技术发展及前景11.2 CATIA软件的使用22 框的分析42.1 框的分类分析42.1.1 普通隔框42.1.2 加强隔框52.2 框的连接分析62.3 框的受力分析63 装配设计93.1 框的设计93.1.1 偏移面的截取93.1.2 隔框外形设计93.1.3 工艺孔和减轻孔103.1.4 桁条缺口113.1.5 隔框的剖面形状和厚度123.1.6 部分隔框之间的连接133.2 角片的设计143.3 隔框的装配与协调153.3.1 隔框的装配成型153.

5、3.2 各零件之间的协调153.4 工程制图出图164 总结17参考文献18I1 绪论隔框不仅将乘客、货物等有效载荷以及机载设备等飞机本身质量力通过shear tie传递给机身蒙皮，还通过隔框自身平面刚度使部分机身增压载荷得以自平衡。此外，隔框还为机身蒙皮、长桁以及纵梁提供了横向支撑，提高了蒙皮、长桁以及纵梁结构的抗失稳能力。数字化设计的引进，从根本上提高了产品设计制造的效率，同时对产品的优化也有了很大的帮助，CATIA作为产品数字化的一种途径，其精确安全，可靠性满足商业防御和航空领域应用的需要，同时其具有实时渲染模式、强大的曲面功能、简便的实体功能、强大直观的目录树管理等特点；目前CATIA

6、在航空、航天领域的装机量已经达到本行业所有装机量的60%，CATIA软件的广泛使用召唤我们对其熟练应用，并且去发展它。1.1 数字化技术发展及前景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了完成信息化建设，迎接国际航空市场激烈的竞争和挑战

7、，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。其内涵包括三个层面：以设计为中心的数字化制造技术、以控制

8、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。数字化制造技术的未来发展方向，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、客户关系管理相结合，形成制造企业信息化的体构架。

9、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1 张汉茹.飞机数字化建模技术基础.沈阳航空工业学院出版社.2007年8月。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软件的使用CAD/CAM即计算机辅助设计与制造,其含义是指产品设计和制造人员根据产品设计和制造流程,在计算机系统的支持下,进行设计和制造的一项技术。一般

10、讲,一个完整的CAD/CAM系统是由计算机、外围设备及附加生产设备等硬件和控制这些硬件运行的指令、程序即软件组成。CATIA是法国Dassault System公司的CAD/CAE/CAM一体化软件，居世界CAD/CAE/CAM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2 尤春风. CATIA V5 高级应用M. 北京:CATIA包括了机械设计，曲面造型，工程分析，电子设计，人机工程等一百多个模块。在世界CAD/CAB/CAM领域中处于领先地位。CATIA被广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子、

11、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，满足了工业领域各类大、中、小型企业的需要。尤其在航天业，有八成以上的厂商使用CATIA软件。波音飞机公司使用了CATIA完成了整个波音777的零件设计和电子装配，创造了业界的奇迹，从而确定了CATIA在CAB/CAM/CAD行业中的领先地位。由于CATIA模块很多，我们不能每个都学会，在我们常用的基础模块包括：基础结构设计（Infrastructure）、机械设计（Mechanical Design）、外形设计（Shape）、工程分析3 李学志. CATIA V5实用教程.清华大学出版社.2004机械设计（Mechanical D

12、esign）是我们学习的重点，包括常见的部件设计、装配设计、草图、工程图等4 曾洪江. CATIA V5 机械设计从入门到精通M.北京:2 框的分析2.1 框的分类分析机身隔框与机翼翼肋的作用相似，它是机身上的横向受力构件，从受力的观点来看，隔框分为加强隔框和普通隔框两类5 冯元生.飞机结构设计.国防工业出版社.19852.1.1 普通隔框普通隔框：它的作用是保持飞机外形，支持蒙皮，提高蒙皮的稳定性，以利于承受局部空气动力载荷，它所承受的载荷不大，一般采用板材分段弯制而成，其外缘形状以机身截面相似，内缘往往以机身内部布置相协调，这样內，外缘之间的距离是变化的，为了保证隔框的强度，内，外缘隔框都

13、有翻边，另外，为了减轻重量，框的腹板上都有许多开孔。由于普通框的整体刚性较差，装配时通常将普通框的一部分与桁条和蒙皮先组成壁板，然后在部件装配和总装配时形成整体的隔框。根据14478站位点的机身结构，普通框复合要求，所以选用普通框。见图2.1和2.2图2.1 普通隔框图图2.2 普通框形状2.1.2 加强隔框加强隔框：它除了具有普通隔框保持气动外形的作用之外，更主要的作用是承受框平面内的集中载荷，并传给机身蒙皮，所以它是一个在集中力和分布剪流作用下平衡的平面结构，与普通框相比，它的尺寸和重量都比较大。加强框的结构形式与机身外形、内部装载布置、集中力大小、性质以及支持它的机身结构的特点有密切关系

14、。若加强框兼做增压座舱的气密端框，则增压载荷也会影响框的结构形式。由此可见，影响加强框结构的因素是多种多样的，为了适应不同的需要，加强框有多种结构形式。但是从受力形式上看，加强框基本分为整体式、环式两大类6 王志谨. 飞机结构设计.国防工业出版社.2002年8月6。（如图2.3）图2.3 加强框分类2.2 框的连接分析飞机隔框的连接分为内部连接和外部连接，隔框在外部与机身蒙皮、桁条等结构相连接，在隔框内部，隔框的各个部分之间通过T型角材连接接头连接，并且在框的一面有角片连接，以便能和不同类型的桁条连接在一起。如图2.4 图2.4 桁条种类和连接方式1蒙皮；2桁条；3框；4弯边；5角片出于结构上和工艺上的考虑，选用如下图所示的桁条形式来连接。选取HB0-31-83如图2.5中A类图2.5 选定的桁条剖面形状2.3 框的受力分析普通框用来维持机身的截面形状。一般沿机身周边空气压力为对称分布，此时空气动力在框上自身平衡，不再传到机身的其他结构上去。普通框都设计成环形框，当机身为圆截面时，普通框的内力为环向拉应力；当机身截面有局部接近平直段时，