1、飞机 CAD/CAM 课程设计9911809 翼肋的 CATIA 设计院系 航空航天工程学部专业 飞行器制造工程 班号 84030102 学号 2008040301042 姓名 郭芷岑 指导教师 王巍 沈阳航空航天大学2011 年 12 月 20 日沈 阳 航 空 航 天 大 学飞机 CAD/CAM 课程设计任务书航空航天工程学部 学院 飞行器制造工程 专业班级 84030102 姓名 郭芷岑 课程设计题目： 9911809 翼肋的 CATIA 设计 课程设计时间： 2011 年 12 月 5 日起至 2011 年 12 月 23 日课程设计的内容及要求：（一）主要内容：1、 调查研究，收集与
2、课题有关的各种资料；2、 认真阅读分析与课题有关的飞机理论图、结构图或者工装结构图，了解相关部件的外形特点和构形规律；3、 熟练使用 CATIA 软件并了解其设计思想；4、 用 CATIA 对所给组合件进行三维立体建模，并进行数字化预装配；5、 用 CATIA 软件绘制所给组合件的工程图；6、 选某一机加零件，利用 CATIA 软件模拟数控加工过程，并生成NC 程序；7、 编写课程设计说明书（不少于 4000 字） ；8、 交源程序光盘一张；（二）基本要求1、 独立完成调查、研究和资料收集工作；2、 通过飞机图或者工装结构图深入了解飞机部件的外形特点及构形规律；3、 将所建立的组合件所有数学模
3、型和电子版组合件工程图刻成光盘上交，用 1#图纸打印所给结构的工程图；4、 要求课程设计说明书文理通顺、结构完整（不少于 4000 字） 。（三）主要参考书1、 王云渤.飞机装配工艺学M.北京:国防工业出版社,1990.2、 尤春风.CATIAV5 机械设计M. 北京:清华大学出版社,2003.3、 马铁林.从零开始CATIA 机械设计基础培训教程M.北京:人民邮电出版社,2004.4、 曾洪.CATIA V5 机械设计从入门到精通M.北京:中国青年出版社, 2004.（四）评语（五）成 绩 指导教师 王巍 负责教师 学生签名 郭芷岑 沈阳航空航天大学课程设计说明书 摘要I摘要本文分析了某机
4、9911809 肋的结构特点，运用 CATIA 软件对该零件进行绘制以及装配。在 CATIA 中，实体模型的建立是从草图绘制器开始的。然后根据草图创建特征，同时可以结合一个实体多个特征完成零件的制作。而将创建的不同零件按照配合关系装配在一起则成了产品。9911809 肋由多个零件组成，由多次装配形成。装配设计模块的主要作用就是将零件通过约束条件组合，形成完整的产品，最后生成二维工程图，并且可以对此产品进行标注等工作。整个过程体现了 CATIA 软件的优越性，区别于传统绘制，明显的显现出了 CATIA在飞机制造行业的应用范围及前景。关键字：CATIA，肋，装配，工程图沈阳航空航天大学课程设计说明
5、书 目录II目录第 1 章 CATIA 的简介 11.1 CATIA V5 简介 11.2 CATIA V5 模块总览 .1第 2 章 某机 9911809 翼肋结构工艺分析 52.1 图纸结构的整体分析 52.2 9911809 肋的装配件分析 .5第 3 章 三维建模及装配 93.1 在零件设计模块中建立草图 .93.2 建立实体模型 103.3 进入 CATIA 装配模块 123.4 插入产品 123.5 创建约束 .133.6 装配对称 .14第 4 章 绘制工程图 174.1 从 Start 菜单进入绘制工程图的环境 .174.2 设置初始的作图环境 .184.3 设置新几何对象的特
6、性 .184.4. 建立主视图 18总结 20参 考 文 献 21沈阳航空航天大学课程设计说明书 第 1 章 CATIA 的简介1第 1 章 CATIA 的简介1.1 CATIA V5 简介CATIA 是法国达索系统公司推出的一个庞大的系统软件，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、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
7、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。CATIA V5 版本是 IBM 和达索系统公司长期以来在为数字化企业服务过程中不断探索的结晶。围绕数字化产品和电子商务集成概念进行系统结构设计的CATIA V5 版本，可为数字化企业建立一个针对产品整个开发过程的工作环境。在这个环境中，可以对产品开发过程的各个方面进行仿真，并能够实现工程人员和非工程人员之间的电子通信。产品整个开发过程包括概念设计、详细设计、工程分析、成品定义和制造乃至成品在整个生命周期中的使用和维护。1.2 CATIA
8、V5 模块总览(1)创成式工程绘图 GDR ；CATIA V5 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 外形设计模块基于线框与多个曲面特征结合，可设计复杂的外形。沈阳航空航天大学课程设计说明书 第 1 章 CATIA 的简介2(5)创成式零件结构分析 GPS；CATIA 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)
9、实施渲染 RT1；CATIA 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；CATIA 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；CATIA 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。(11)CATIA-CADAM 接口 CC1；CAT
10、IA 提供了 CATIA V5 工程图与 CAD/CAM 工程图之间的交换接口。(12)CATIA-IGES 接口；CATIA 支持中性数据格式 IGES V5.3 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。(13)CATIA V4 集成器 V4I；CATIA 提供了 CATIA V4 和 CATIA V5 之间的转换接口。如图 1.2.1 所示：图 1.2.1 CATIA 模块沈阳航空航天大学课程设计说明书 第 1 章 CATIA 的简介3此次课程设计大部分使用的是机械设计模块组，在这里主要介绍一下机械设计模块。如图 1.2.2，其包含了草图设计、零件设
11、计、装配设计、3D 功能公差标注、焊接设计、模具设计、结构设计、工程制图、修复助手、钣金设计、航空钣金设计、钣金加工、复合材料设计、线架与曲面设计等模块。在本次课程设计过程中用到了这些模块中的草图设计、零件设计、装配设计，完成平显支架安装夹具三维实体的创建以及装配。图 1.2.2 机械设计模块图在 点 击 绘 图 后 进 入 绘 图 界 面 ， 在 选 择 好 纸 张 大 小 后 就 可 以 进 行 绘 图 了 ，如 图 1.2.3 所 示 ：沈阳航空航天大学课程设计说明书 第 1 章 CATIA 的简介4图 1.2.3 选择图纸大小沈阳航空航天大学课程设计说明书 第 2 章 某机 99118
12、09 翼肋结构工艺分析5第 2 章 某机 9911809 翼肋结构工艺分析2.1 图纸结构的整体分析如图 2.1.1 所示，在 9911809 翼肋主要由腹板、下缘条、角材等组成。图 2.1.1 9911809 肋总体结构2.2 9911809 肋的装配件分析由于零件全部由钣金零件构成，故主要受力部位为钣金零件贴合与连接部位，其中定位件角材与工件的翻边部位是最简单的结构受力件，其材料主要是高强度铝合金。1、腹板，如图 2.2.1 所示:沈阳航空航天大学课程设计说明书 第 2 章 某机 9911809 翼肋结构工艺分析6图 2.2.1 腹板2、角材如图 2.2.2 所示：图 2.2.2 角材沈阳
13、航空航天大学课程设计说明书 第 2 章 某机 9911809 翼肋结构工艺分析73、T 型材如图 2.2.3 所示：图 2.2.3 T 型材4、带孔零件如图 2.2.4 所示：图 2.2.4 带孔零件沈阳航空航天大学课程设计说明书 第 2 章 某机 9911809 翼肋结构工艺分析8该框上所有零件都可以在 CATIA 中用钣金成形模块 或零件设计模块 进行设计制作，本次设计以上所展示的零件采用零件设计模块来实现 3D 建模。利用 CATIA 的该模块可以在统一的草图上快速地建立所有零件的 3D 模型。沈阳航空航天大学课程设计说明书 第 3 章 三维建模及装配9第 3 章 三维建模及装配3.1
14、在零件设计模块中建立草图在 CATIA 中，实体模型的建立是从草图编辑器 开始的。然后根据草图创建特征，同时可以结合一个实体多个特征完成零件的制作。而将创建的不同零件按照配合关系装配在一起则成了产品。草图的绘制流程如下:（1） 确立草图绘制的基准面。在特征树中，有三个基准面可供选择。（2） 利用工具条，如直线工具，圆工具，绘制草图。（3） 使用草图绘制模块中的工具（如延伸工具，裁剪工具）对复杂草图进行编辑和约束。（4） 退出草图绘制模块，返回 3D 特征造型区，生成实体和曲面。此次 3D 模型的建立主要使用零件设计这个模块，如图 3.1.1 所示，为使装配过程更有条理，所有零件采用统一的草图进
15、行绘制。绘制出腹板如图 3.1.2 所示。图 3.1.1 零件设计模块沈阳航空航天大学课程设计说明书 第 3 章 三维建模及装配10图 3.1.2 腹板草图3.2 建立实体模型在草图编辑器之后，使用 退出草图工作页面使用如下图 3.2.1 工具到对草图进行处理并生成所需要的 3D 零件图形。图 3.2.1 常用工具栏沈阳航空航天大学课程设计说明书 第 3 章 三维建模及装配11选取需要做凸台的外沿部分，利用 命令，设置好凸台参数，完成凸台。定义凸台参数见图 3.2.2，最终效果图见图 3.2.3。图 3.2.2 定义凸台参数图 3.2.3 腹板效果图这样，我们就完成了实体模型的创建，这里以一个
16、腹板为例说明了实体建立的大致步骤，根据这个步骤我们，可以快速的在零件设计模块中建立好其他的零件，为装配做好准备。沈阳航空航天大学课程设计说明书 第 3 章 三维建模及装配123.3 进入 CATIA 装配模块9911809 肋由多个零件组成，由多次装配形成。而每一次装配又涉及到涉及到多个零件。装配件设计模块的主要作用就是将零件通过约束条件组合，形成完整的产品，并且可以对此产品进行标注等工作，装配的重点在于如何适当地利用约束，装配设计模块主要界面如下图 3.3.1：图 3.3.1 装配件设计模块3.4 插入产品选择结构树中的“产品 1”，然后单击按钮 选取现有部件，系统弹出“文件选择”对话框如图
17、 3.4.1，从对话框中依次选择各零件，然后单击“打开”按钮。新部件随即添加到结构树中，如图 3.4.2。沈阳航空航天大学课程设计说明书 第 3 章 三维建模及装配13图 3.4.1 文件选择图 3.4.2 结构树3.5 创建约束装配过程常用的命令为相合约束、面约束等。点击图标 ，即约束相合的零件，线和轴，线和点都可用此约束，点击图标 即约束面与面的接触等，点击图标 即偏移约束，点击图标 即操作移动。之后装配成的基本实体如下图 3.5.1 所示：沈阳航空航天大学课程设计说明书 第 3 章 三维建模及装配143.5.1 基本装配实体3.6 装配对称选择要对称的零件，单击“对称”图标 ，系统弹出装
18、配对称向导对话框如图 3.6.1 所示，选择好对称平面，然后弹出更新的装配对称向导对话框如图3.6.2 所示，同时在几何图形区域中高亮显示对称的部件和平面。在“选择部件的对称类型”区域中选择“镜像，新组件” ，完成后系统弹出“装配对称结果”对话框，显示装配对称的结果信息，如图 3.6.3 所示，关闭后即完成了装配对称操作，在结构树种显示相应的装配特征信息，如图 3.6.4 所示。最终产品装配实体如图 3.6.5 所示。图 3.6.1 装配对称向导沈阳航空航天大学课程设计说明书 第 3 章 三维建模及装配15图 3.6.2 更新的装配对称向导图 3.6.3 装配对称结果图 3.6.4 结构树沈阳
19、航空航天大学课程设计说明书 第 3 章 三维建模及装配16图 3.6.5 最终产品装配实体沈阳航空航天大学课程设计说明书 第 4 章 绘制工程图17第 4 章 绘制工程图4.1 从 Start 菜单进入绘制工程图的环境装配完成之后，利用 CATIA 的工程制图模块进行由 3D 到 2D的转换，如图 4.1.1 和图 4.1.2 所示为工程制图模块的进入界面。图 4.1.1 工程制图模块图 4.1.2 新绘图创建沈阳航空航天大学课程设计说明书 第 4 章 绘制工程图184.2 设置初始的作图环境通过工具栏的图标 ，显示栅格、打开栅格捕捉、显示约束和建立约束关系等设置初始的作图环境。4.3 设置新
20、几何对象的特性选择 graphic properties 工具栏的线宽、线型进行设置，如图 4.3.1 所示。图 4.3.1 线宽、线型设置4.4. 建立主视图投影最后得到的效果如图 4.4.1 所示。沈阳航空航天大学课程设计说明书 第 4 章 绘制工程图19图 4.4.1 工程图其主要装配工程图如图 4.4.2 所示。图 4.4.1 主要装配工程图至此，完成了 CATIA 的 3D 模型的建立，以及 2D 平面图的绘制和编辑。沈阳航空航天大学课程设计说明书 总结20总结CATIA 课程设计使我逐渐更多的掌握了 CATIA 软件的基本操作方法，了解到了该软件的设计思想。通过这次课程设计，我从对
21、CATIA 只有初步的认识到现在可以独立的完成飞机钣金件的三维造型与装配，也学会了用 CATIA 绘制工程图。可以说短短的几天里我学会了许多许多知识，受益匪浅。同时，我也感受到了自己对CATIA 的了解还很肤浅，有很多功能还不会使用，这也坚定了我继续努力学习 CATIA 的决心。在以后的日子里在老师同学的帮助下我一定会更加完善的掌握 CATIA 软件的各种模块。最后诚挚地感谢王老师在这期间对我悉心教导！沈阳航空工业学院课程设计说明书 参考文献21参 考 文 献 1 胡海龙CATIA V5 R18 基础设计，清华大学出版社，20102 马铁林从零开始CATIA 机械设计基础培训教程，人民邮电出版社，20043 曾洪CATIA 机械设计从入门到精通，中国青年出版社，2004
