43CATIA在飞机铁鸟台架设计中的应用
摘 要：为解决传统铁鸟台架设计可修改性差，设计工作量大等困难，针对铁鸟台架的钢架结构特点，提出一种采用CATIA 结构设计（SR1）模块来设计铁鸟台架的方法，给出了CATIA在铁鸟台架设计中的应用思路，并对其中关键技术的详细方法和步骤做出说明。在某型飞机铁鸟台架设计中的实践表明，该方法能缩短设计周期，节省设计成本。关键词：CATIA；铁鸟试验；结构设计中图分类号：V216
文献标识码：
A 文章编号：1007-5453（2015）08-0043-05
李长春*，袁闻起，范平
上海飞机设计研究院，上海 200210
“铁鸟”（Iron Bird ）是飞机研制过程中，飞行控制系统、液压起落架系统和电气系统共用的综合试验平台。铁鸟试验用来测试各系统及系统的综合功能、性能指标是否满足设计要求，是飞机系统综合优化设计和适航取证必不可少的试验环节。传统的铁鸟台架零件设计采用CATIA 零件设计（PDG ）模块，主要使用草图拉伸等命令来绘制三维样机，每根型材都需要重新绘制截面，重复工作量大，而且不便于修改，统计物料清单（Bill of Material ，BOM ）也非常困难。针对铁鸟台架的钢架结构特性，本文给出了采用结构设计（SR1—Structure Design 1）模块来进行铁鸟台架设计的思路。
1 铁鸟台架设计应用思路
铁鸟台架主要为被试系统提供模拟机上的安装支撑条件，满足必要的强度和刚度要求，具有外形尺寸大（与真实飞机大小相同）、零部件多、试验件安装精度要求高的特点。通常，铁鸟台架上主要安装被试系统的试验件、配套结构件、和包括活动机构加载设备在内的各种试验设备。台架主要采用低碳钢型材、板材等焊接、螺接而成，是一个无蒙皮钢架结构。图1是国外某型飞机的铁鸟台架模型图。
CATIA 结构设计模块（SR1)为用户提供简单快速的建模方法。它在内部仅保留了钢架结构的走向，对于具体使用的型材、板材的型号规格，则由用户自行指定，便于修改。由于型材、板材均已标准化，通过结构设计模块可方便地生成
收稿日期： 2015-03-17； 退修日期： 2015-04-04； 录用日期： 2015-04-26*通讯作者. Tel .: ************ E-mail : ********************
引用格式： LI Changchun, YUAN Wenqi, FAN Ping. Application of CATIA in design of Iron Bird structure [J]. Aeronautical Science & Technology, 2015, 26(08): 43-47. 李长春，袁闻起，范平. CATIA在飞机铁鸟台架设计中的应用 [J]. 航空科学技术, 2015, 26(08): 43-47.
包含重量、型材长度、型材种类等信息的报表，为采购、制造
提供了极大的便利。
通过对铁鸟台架及CATIA 软件结构设计模块特性的研究，提出了铁鸟台架设计的解决方案，整体思路如图2所示。
2 建立主模型
所谓主模型是铁鸟设计中的一些点、线、面组成的铁鸟台架的骨架，主要包含铁鸟原点坐标、分段信息、地面参考平面、铁鸟平台高度等。它的作用类似于飞机结构设计时的总古筝好学吗
Aug. 15 2015 Vol. 26 No.08 43-47
航空科学技术
Aeronautical Science & Technology
图1 铁鸟台架
Fig.1 Iron Bird
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体外形。在后续采用自顶向下方法[1]设计时，可直接引用主模型。铁鸟台架主模型如图3所示。
详细说明如下：
（1）在CATIA 中绘制所用型材的截面。绘制时，要考虑模型的参数化，参数命名要易于理解。在截面图中，还要定义锚点（Anchor Point ），锚点要利于实际使用，通常，要将锚点定义在几何中心、型材截面的四个角、以及型材截面边缘的中点，如图4所示。
图2 利用SR1模块进行铁鸟设计的解决方案Fig.2 Iron Bird design solution with SR1
3 建立型材库
铁鸟主要由型材和板材组成。建立统一的型材库有利于设计的标准化，减少采购、加工等方面的成本。
型材库的建立是一个参数化[2,3]生成的过程。CATIA 不允许用户直接修改型材的截面，对参数化截面必须先进行解析，然后将路径存放于结构规范目录里，并在资源文件中指定才可使用。板材建库则十分简单，只需修改板材厚度库文件即可。型材建库的流程如表1所示。
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图3 铁鸟台架主模型
Fig.3 Master model of Iron Bird
序号流程
1建立参数化截面模型
2建立参数表
3将参数化模型解析为普通模型4按章节建立型材库目录5修改资源管理文件6
创建新的CATIA 运行环境
表1 型材建库流程
Table 1 Flow path of creating ction bar library
眉毛有痣好吗（2）然后在Excel 表格中创建设计表（Design Table ），输
入必要的参数，如图5所示。
图4 建立参数化截面模型
Fig.4 Create the parameterized ction
重力迷宫（3）由第（2）步创建的设计表驱动，生成每个系列下不同尺寸的型材截面。
（4）在CATIA 目录编辑器（Catalog Editor ）中，建立目录列表，如图6所示。并将第（3）步中生成的零件系列添加入目录中。
（5）修改资源管理文件。资源管理文件（Project Resources Management ，PRM ）是用来管理CATIA 各模块运行时所使用的资源的*.xml 文件，位于Dassault Systemes\B18\intel_a\startup\EquipmentAndSystems\ProjectData 目录下。用户可以在该文件中定义型材目录的位置、用户字典、零件默认颜色等。
图5 型材截面参数表
Fig.5 Parameter table for ction
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（6）打开C AT I A 环境编辑器，或直接打开环境文件（环境文件的存放位置由软件安装时指定，默认存放于C:\DocumentsandSettings\AllUrs\Application Data\DassaultSystemes\CATEnv ），指定所用资源文件存放的位置。
至此，进入SR1模块后，就能看到所建立的型材类型及型材，如图7所示。
图6 目录列表Fig.6
Content list
图7 型材库的使用
移山倒海Fig.7 Using the ction bar library
实际绘制网状钢架结构时，可采用先在GSD(Generative Shape Design)模块中利用线框绘制好网状骨架，再在每根骨架中添加合适的型材类型的方式来设计，可修改性较好[4]
。
4 创建小组件
铁鸟上除了网状钢架结构还有少量具有相同特征的小组件(Small Asmbly)。例如，在台架的每个立柱处，都有4片或8片支撑组件，如图8所示。为了进一步简化立柱模型的建立，可利用用户自定义特征（UDF ）技术[5]先建立起小组件的模型，存入StructureDetailingFeatures.catalog 库中，
使用时只
图8 铁鸟台架立柱
Fig.8 Vertical support of Iron Bird
需指定型材的端部作为输入，即可自动调用装配模板中已保存的特征，并在模型中实例化。掺和怎么读
利用UDF 建立小装配件时，需要先从型材引用一些必要的参考元素，然后将这些参考元素作为外部参考，绘制用户自定义特征，实例化后即可添加至库目录。具体操作方法如下：
（1） 定义输入几何元素。从要建立小装配件的原始模型中提取必要的线、面等几何元素，并将其与原始模型隔离，以此作为后续的参考元素。
（2） 在定位草图(Positioned Sketch)上绘制自定义特征的轮廓。自定义特征必须在定位草图上绘制，才能正确生成装配模板。
（3） 将绘制的轮廓转换为小组件。此步骤是在SR1模块中完成，将第2）步中的轮廓生成薄板。
（4） 创建装配模板。在插入->文档模板创建对话框
中，选择输入的元素并为其命名。保存模板并将其添加入特征库。
5 创建报表
小米性能模式
报表对于铁鸟的生产有着很重要的意义。汇总和统计零件数量、各种型材的用料长度和重量、型材总
尺寸、铁鸟总重等信息。使用SR1模块进行铁鸟设计时，因为制作型材库时已将材料信息统一加入各型材，因此能很方便地提取重量等信息。而且，SR1模块还能自动计算截面名称、重心、长度、重量等信息。生成的报表可提交给工厂，方便成本估算，采购等。
创建报表前需要定义输出属性，定义的方法如下：在Tools->Report->De fine ，打开报表定义对话框，选择好
李长春 等: CATIA在飞机铁鸟台架设计中的应用
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字典、类型和想要输出的属性，将其保存为xml 文件，即完成报表的定义，图9定义的BOM 表中输出了型材名称、长度、重心、材料、数量等信息，并统计了各种型材的使用数量。
7 应用
本文所用方法在某型飞机铁鸟台架设计中得到了实践。通过建立统一的型材库，使得研制线条上的设计、工艺、采购等部门得以协同工作。当台架需要修改时，仅需通过修改构造线框，重新对线框赋予恰当的型材截面，即可完成。若需修改型材截面则更为方便，只需选中需修改的型材，右键选择Define ，即可进行重新指定截面、修改截面尺寸等操作。当型材修改完毕后，刷新即可自动更新开孔、型材对接端处理。丰富的命令使得设计工作非常轻松。铁鸟台架样机局部图如图11
所示。
生成报表时，只需点击Tools->Report->Generate 即可输出报表，如图10所示。
图9 定义报表
Fig.9
Report definition
6 制定二维图标准
为了保证CATIA 生成的二维图具有规范性，符合航空业的一般制图规范，需要制定绘图标准来有效管理CATIA 图样的绘制。二维图规范包含：图幅、字体、线型、线宽、颜色、剖面符号等。CATIA 将绘图标准保存为一个*.xml 文件来进行管理。它的制定方法是以管理员身份进入CATIA ，然后对各种标准进行修改，完成后保存为*.xml 文件。
图10 输出报表
Fig.10 开学典礼作文
Report export
8 结论
本文针对铁鸟的钢架结构特点，提出利用C AT I A Structure Design 模块来进行铁鸟的设计，并开展了建立铁鸟型材库、创建小组件、创建报表、制定二维图绘图规则等关键技术的研究。在某型飞机铁鸟台架设计中的实践表明，该方
法能极大地提高设计效率，显著降低后期修改的工作量，有效地降低了设计成本，在其他钢架结构产品设计中也具有显著的应用和推广价值。
参考文献
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图11 铁鸟台架样机（局部）
Fig.11 Iron Bird digital mock-up (in part)
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作者简介
李长春(1984－ ) 男，硕士研究生，工程师，主要研究方向：飞机液压系统安装设计。Tel ：***********
*
E-mail ：********************
袁闻起(1979－ ) 男，高级工程师，主要研究方向：飞机液压系统试验。
范平(1979－ ) 男，高级工程师，主要研究方向：飞机液压系统设计。
Received: 2015-03-17; Revid: 2015-04-04; Accepted: 2015-04-26*Corresponding author. Tel. :************E-mail:********************
Application of CATIA in Design of Iron Bird Structure
LI Changchun*, YUAN Wenqi, FAN Ping
Shanghai Aircraft Design and Rearch Institute, Shanghai 200210 ,China
Abstract: In order to simplify the design process of Iron Bird structure and make the modification of model is available, this paper propod a method for designing Iron Bird structure bad on CATIA SR1. Introduced the steps and methodology in detail. This methodology had been applied in the desi
gn process of an Iron Bird, which shows that it may simplify the design process, shorten the design period and save cost of designing.Key Words: CATIA; Iron Bird test; structure design
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李长春 等: CATIA在飞机铁鸟台架设计中的应用
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