1.前言

NX被當今許多世界領(lǐng)先的制造商用來從事概念設(shè)計、工業(yè)設(shè)計、詳細的機械設(shè)計以及工程仿真和數(shù)字化的制造等各個領(lǐng)域，是當前世界主流CAD/CAM軟件之一。洪都航空工業(yè)集團公司是國內(nèi)探索CAD/CAM/CAE/CAT技術(shù)較早的單位之一。早在70年代初期，就在某飛機研制中建立了飛機的局部外形數(shù)學(xué)模型。1987年公司引進美國UGII軟件用于K8飛機研制。為了使更多的新品在設(shè)計制造中廣泛地應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)，公司從1997到2003年又連續(xù)多次從美國UGS公司引進了大型CAD/CAM軟件UGII和PDM軟件Teamcenter，裝機量達200多臺，在某高級教練機飛機的研制過程中，大量采用了UG進行數(shù)字化與制造。從理論外形建模到結(jié)構(gòu)件、系統(tǒng)部件的三維模型詳細的關(guān)聯(lián)設(shè)計取得了良好的效果。

從洪都集團以往的實踐來看，推廣應(yīng)用CAD/CAE/CAM/CAT/PDM技術(shù)，是提高產(chǎn)品質(zhì)量，增強企業(yè)應(yīng)變能力和國際競爭能力的必備手段。飛機設(shè)計與制造過程的全過程采用CAD/CAE/CAM/CAT/PDM技術(shù)進行設(shè)計制造對于提高飛機的制造質(zhì)量、縮短飛機研制和批產(chǎn)制造周期具有重要意義。

2.相關(guān)性設(shè)計的必要性

在飛機型號研制過程中，實行并行工程是縮短研制周期、加快上市時間的關(guān)鍵，而并行工程實行的好與否關(guān)鍵在于從總體氣動外形設(shè)計與各個結(jié)構(gòu)詳細設(shè)計、各個結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)與輔助系統(tǒng)之間實現(xiàn)最大可能的關(guān)聯(lián)設(shè)計，甚至產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計與工裝設(shè)計之間的最大可能的關(guān)聯(lián)設(shè)計。當前該型號的各功能部件設(shè)計之間的協(xié)調(diào)性主要是靠UG的關(guān)聯(lián)設(shè)計WAVE來保證和進行，同時關(guān)聯(lián)設(shè)計模塊UGWAVE的應(yīng)用還是在PDM的環(huán)境支持下進行的。

3.自頂向下的WAVE設(shè)計方法

3.1基本概念

控制結(jié)構(gòu)（Controlstructure）：傳遞飛機全局性的參數(shù)、外形、基準位置等約束條件至零件進行詳細設(shè)計的樹狀結(jié)構(gòu)，在TeamcenterEngineering中體現(xiàn)為產(chǎn)品裝配結(jié)構(gòu)。可以用產(chǎn)品結(jié)構(gòu)編輯器（PSE）編輯。

起始部件（StartPart）：包含零件詳細設(shè)計所必需的各種約束條件（即link鏈接關(guān)系）的Ugpart文件。對于不同零件所需的不同約束條件，通過CopyGeometrytoPart來包含不同的約束條件，可以通過引用集的區(qū)分不同的幾何體。

鏈接零件（LinkPart）：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹和控制結(jié)構(gòu)樹發(fā)生關(guān)聯(lián)的UGPart文件，在其中進行詳細設(shè)計，使其成為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹中的零件或部件。

根據(jù)以下兩點決定不用CreateLinkPart，而采用CopyGeometrytopart：

根據(jù)保密要求只能提供必要的基準信息到具體的零件UGPart，而CreateLinkPart會將基準文件的所有信息一起鏈接到具體的零件UGPart；而采用CopyGeometrytopart可以選擇部分基準信息鏈接到具體的零件UGPart.

CreateLinkPart會將基準文件的所有信息一起鏈接到具體的零件UGPart，這樣會將多余的基準信息傳遞到具體的零件UGPart，造成基準信息冗余，在進行WAVEUpdate時加大計算機系統(tǒng)負擔；而采用CopyGeometrytopart可以選擇部分基準信息鏈接到具體的零件UGPart，確保具體的零件UGPart的數(shù)據(jù)量最小，提高計算機處理的效率。

StartPart與Part之間的關(guān)聯(lián)：CopyGeometrytopart.從StartPart通過選用不同的UG對象來生成不同的LinkedPart.

3.2WAVE控制結(jié)構(gòu)體系

WAVE的結(jié)構(gòu)體系應(yīng)采用自頂向下的設(shè)計方法，結(jié)構(gòu)體系根據(jù)系統(tǒng)的復(fù)雜性來確定。

a）各個WAVE結(jié)構(gòu)采用UGPart來實現(xiàn)。（可以用或不用裝配的方式來體現(xiàn)結(jié)構(gòu)，總體理論外形與子系統(tǒng)理論外形和子系統(tǒng)設(shè)計基準不需用裝配的方式來體現(xiàn)。）

b）各個WAVELINK必須采用自頂向下的鏈接方式。以確保不會產(chǎn)生循環(huán)鏈接的情況發(fā)生。

c）功能級或部件級的WAVE結(jié)構(gòu)中包括本功能或部件的幾何元素和設(shè)計基準。

d）部件級的WAVE結(jié)構(gòu)并不是必須的。

3.3飛機產(chǎn)品結(jié)構(gòu)體系

a）零件中所需的設(shè)計元素（設(shè)計基準和外形曲面）從控制結(jié)構(gòu)（WAVE源）中鏈接。

b）原則上詳細設(shè)計的零件與零件之間不進行WAVE鏈接。如需進行WAVE鏈接，應(yīng)確保不會產(chǎn)生循環(huán)的鏈接情況發(fā)生。

c）幾何體的鏈接原則：統(tǒng)一、清晰。

4.WAVE應(yīng)用在后機身的實例

以L15后機身為例，介紹控制結(jié)構(gòu)的構(gòu)建方法：

a）先在TeamcenterEngineering中構(gòu)建后機身WAVE總控PSE結(jié)構(gòu)，它與UG中的裝配文件結(jié)構(gòu)保持同步；

b）后機身WAVE總控文件L15_RearWAVE_CS由后機身外形鏈接L15_RearFuselage_Link（它是后機身外形是通過WAVE_Link的

方式從理論外形中鏈接的）和L15_RearFuselage_Datums后機身設(shè)計基準（后機身中所用的設(shè)計基準在此文件中創(chuàng)建）組成；其中文件L15_RearFuselage_Link和L15_RearFuselage_Datums是后機身子系統(tǒng)級控制。

根據(jù)建模功能需要，可以建立功能級WAVE結(jié)構(gòu)控制，如：

L15_RearFuselage_Kuang2后機身框內(nèi)形控制

L15_RearFuselage_CH后機身長桁控制

L15_RearFuselage_CM后機身艙門控制

L15_RearFuselage_HBT后機身后邊條控制

L15_RearFuselage_LBL后機身兩邊梁控制

L15_RearFuselage_CWZL后機尾垂整流包皮控制

L15_RearFuselage_KG后機身口蓋

L15_RearFuselage_Kuang1后機身框外形控制

L15_RearFuselage_Datum_C后機身長桁設(shè)計基準

L15_RearFuselage_wpk發(fā)動機尾噴口控制

由于后機身艙門包括了前艙門，中艙門，后艙門以及有許多鎖扣位置，隔板，桁條等結(jié)構(gòu)，針對后機身艙門控制的復(fù)雜性，還可以創(chuàng)建部件級的WAVE控制結(jié)構(gòu)。

L15_RearFuselage_CM后機身艙門控制

L15_CM_CH_AXIS_LINE

L15_RearFuselage_CM_HCM

L15_HCM_xiaxie_36_37

L15_HCM_xiaxie_37_38

L15_HCM_xiaxie_38_39

L15_RearFuselage_CM_xincai

L15_RearFuselage_CM_zxc_1_2

L15_RearFuselage_CM_zxc_2_3

L15_RearFuselage_CM_zxc_3_4

L15_RearFuselage_CM_zxc_4_5

L15_RearFuselage_CM_xincai_1_2

L15_RearFuselage_CM_xincai_2_3

L15_RearFuselage_CM_xincai_3_4

L15_RearFuselage_CM_xincai_4_5

通過上面幾種方法將各級控制幾何和設(shè)計基準構(gòu)造出來：將整個后機身各個子系統(tǒng)、功能結(jié)構(gòu)和部件結(jié)構(gòu)的裝配傳遞關(guān)系明晰出來，將公共幾何在控制結(jié)構(gòu)中構(gòu)造出來，形成詳細設(shè)計的基礎(chǔ)。

5.后記

通過實際項目的實踐，我們充分體會到了UG/WAVE的強大功能，以及對實際工程問題的適應(yīng)性；如：

a）WAVE符合我們傳統(tǒng)設(shè)計過程中的自頂鄉(xiāng)下的設(shè)計思路和設(shè)計方法；即先進行總體布置，再進行子系統(tǒng)和部件及零件設(shè)計；

b）由于根據(jù)總體布置設(shè)計、打樣設(shè)計階段和詳細設(shè)計階段的需求設(shè)計了整個WAVE結(jié)構(gòu)，使任務(wù)分發(fā)成為可能；在設(shè)計過程中，設(shè)計主管負責WAVE結(jié)構(gòu)的構(gòu)建和公用幾何、設(shè)計基準的建立，并進行任務(wù)分發(fā)，一般設(shè)計人員進行詳細設(shè)計；使得大家的職責比較明確，工作比較順利；

c）真正用機身的理論外形和設(shè)計基準控制了整個后機身的其他子系統(tǒng)和部件的設(shè)計；而且是集中控制，如某個設(shè)計基準需要更改，我們現(xiàn)在只需要更改一個地方，其它部分均會自動更新；保證整個后機身結(jié)構(gòu)的一致性，避免錯誤；

d）由于在后機身設(shè)計中有大量的公用幾何體，采用WAVE結(jié)構(gòu)后，節(jié)省了大量的重復(fù)建模時間，且保證公用部分模型的一致性；也節(jié)省以后修改的時間；大大提高了設(shè)計的效率；

e）WAVE的設(shè)計思路比較清晰，可以作為樣板供以后的項目參考使用；

f）為保證用WAVE方式設(shè)計的零部件能夠更新，要求必須用參數(shù)進行建模，建模過程比須清晰，也迫使大家提高了建模的水平；

我們將進一步研究WAVE的應(yīng)用技術(shù)，爭取實現(xiàn)整機的關(guān)聯(lián)設(shè)計和并行設(shè)計；為進一步提高的我國航空工業(yè)水平出一份力。