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基于CATIA的船体曲线曲面光顺方法研究

基于CATIA的船体曲线曲面光顺方法研究

作者：李井义武汉理工大学

学位级别：硕士

船舶作为一种重要的水面交通运输工具,要求其具备特定的航海性能;与飞机、汽车等产品相比其外表面形状更为复杂,船体曲线曲面光顺是保证其各项流体性能的基础。CATIA作为一款集设计与制造于一体的三维辅助设计软件,近年来,在船舶设计制... 详细信息

船舶作为一种重要的水面交通运输工具,要求其具备特定的航海性能;与飞机、汽车等产品相比其外表面形状更为复杂,船体曲线曲面光顺是保证其各项流体性能的基础。CATIA作为一款集设计与制造于一体的三维辅助设计软件,近年来,在船舶设计制造领域的应用日益广泛,各大船舶企业也在逐步将自己的业务流程迁移到CATIA平台上。由于CATIA属于通用软件平台而非船舶设计制造专用软件,针对船舶设计与制造的相关功能并不完善,尤其没有提供用于船体放样工序的专用模块。目前多数船舶企业在利用CATIA进行生产设计时,通常采用导入其他三维设计软件光顺好的船体模型来开展后续工作,这不符合单一数据源的设计理念。因此,为了完善CATIA的船体光顺功能,实现统一数据源、避免跨平台数据交换所带来的误差。本研究结合曲线曲面光顺的一般原理和方法,开展了基于CATIA V5平台下的船体曲线曲面光顺方法研究。主要包括以下工作内容:1.以型线图为输入数据构建船体线框模型。利用CATIA提供的二次开发接口,将型线图中的型值由二维点转换为三维,并通过样条特征插值实现空间船体型线的自动生成;同时模拟手工创建艏圆弧过程,将圆心线和切点线相互关联,使调整两者中任意一条曲线的型值点位置时另一条曲线能够自动调整。2.将基于圆率和小波的局部光顺法相结合,提出基于CATIA的曲线曲面局部光顺数学模型。该模型将曲线的光顺分为粗光顺和精光顺两个步骤,在粗光顺阶段采用基于圆率的光顺方法进行型值序列光顺;在精光顺阶段采用基于小波的局部光顺方法,利用小波将曲线分解为低频和高频部分,然后根据光顺准则确定坏点位置,并修改对应的小波系数,最后利用小波重构技术实现曲线光顺;对于曲面光顺,则是将曲面离散为网格曲线,再利用光顺曲线的方法光顺网格线,最终实现对曲面的光顺。3.光顺系统构建与集成。以本文构建的光顺数学模型为理论依据,结合CATIA二次开发接口和第三方开源库,在CATIA平台下实现光顺算法封装和曲线曲面光顺功能的集成。为验证本研究方法的可靠性,分别以曲线曲面实例和15000吨的散货船对所构建的光顺模型和光顺系统进行验证。在结合圆率和基于小波局部光顺方法的情况下,曲线达到光顺的同时能够保持关键点位置不变;此外,通过光顺曲面离散后的网格曲面能够消除曲面的褶皱。光顺系统能够通过型线图创建船体线框模型,并在此基础上实现对实船模型的光顺处理。结果表明,以圆率和小波局部光顺法相结合的光顺模型为基础,利用二次开发技术进行定制开发,能够在CATIA平台下实现对船体曲线曲面的光顺。

关键词：曲线曲面光顺船体模型重构 CATIA caa二次开发

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基于特征分离的飞机结构件特征识别技术研究

计算机与数字工程 2023年第10期51卷 2452-2456页

作者：刘振宇曹珍珍杨青平茅健张立强上海工程技术大学机械与汽车工程学院上海201600 成都永峰科技有限公司技术中心成都610000

为了有效识别并分离出飞机结构件的加工特征,论文通过定义飞机结构件的加工特征面,利用caa二次开发技术,将加工特征定义为加工特征与辅助特征两种类型。利用邻接矩阵面节点间连接弧的凹凸性定义加工特征与辅助特征,并进行分离;将加工特... 详细信息

为了有效识别并分离出飞机结构件的加工特征,论文通过定义飞机结构件的加工特征面,利用caa二次开发技术,将加工特征定义为加工特征与辅助特征两种类型。利用邻接矩阵面节点间连接弧的凹凸性定义加工特征与辅助特征,并进行分离;将加工特征离散为点云数据,并采用DBSCAN算法对加工特征进行区分,得到单一特征与相交特征点云数据;输入点云数据至DGCNN模型的分类分割网络,实现单一特征的分类与相交特征的分割。开发CATIA应用插件对该方法进行验证,结果表明该方法能够准确识别出结构件中的复杂特征。

关键词：飞机结构件 caa二次开发特征分离 DBSCAN算法 DGCNN算法

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飞机接头零件快速测量技术研究

机械工程师 2023年第4期 1-3,7页

作者：浦江涛葛英飞南京工程学院机械工程学院南京211167

对航空接头类零件测量要求多、测量效率低等问题进行研究,为航空接头类的不同测量方式提出相应的解决方案。对于使用三坐标测量前人工生成测点信息过程的繁琐、人为干预多等问题,根据接头零件的不同特征,通过caa二次开发的方式设计了不... 详细信息

对航空接头类零件测量要求多、测量效率低等问题进行研究,为航空接头类的不同测量方式提出相应的解决方案。对于使用三坐标测量前人工生成测点信息过程的繁琐、人为干预多等问题,根据接头零件的不同特征,通过caa二次开发的方式设计了不同的测量辅助布点模块;对于使用通用量具人为采集数据、填写数据效率不高等问题,通过Qt设计了通用量具测量平台,实现了测量数据的快速采集。最终通过实例验证,该方案能在一定程度上解决既定问题,提高检测效率。

关键词： caa二次开发数字化检测通用量具

基于CATIA/caa的复杂边界平面和曲面自动布点技术研究

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制造业自动化 2017年第9期39卷 59-63,94页

作者：韩志仁王刚彩辉孟祥韬航空制造工艺数字化国防重点学科实验室沈阳110136 沈阳航空航天大学航空宇航工程学部沈阳110136 中航工业沈阳飞机工业(集团)有限责任公司沈阳110850 中航沈飞民用飞机有限责任公司沈阳110034

零件数字化测量和检验是数字化制造的一个重要环节,对于复杂边界平面、自由曲面、规则曲面如何快速确定反映测量面特征的最少的测量点是数字化检验的关键技术之一。根据复杂边界平面、自由曲面、规则曲面的特点,分别提出了测量布点的方... 详细信息

零件数字化测量和检验是数字化制造的一个重要环节,对于复杂边界平面、自由曲面、规则曲面如何快速确定反映测量面特征的最少的测量点是数字化检验的关键技术之一。根据复杂边界平面、自由曲面、规则曲面的特点,分别提出了测量布点的方法。结合质心法、曲率分区间布点法、顶点控制法,在CATIA的环境里,开发了自动布点功能,提高了数据的精确度和规范性,减轻了测量人员的工作负担,缩短了测量准备周期,使业务人员从繁重、重复的工作中解放出来,具有一定的工程使用价值。

关键词： caa二次开发复杂边界平面曲面布点

基于CATIA平台的汽车覆盖件模具非标斜楔智能辅助设计系统

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锻压技术 2017年第6期42卷 140-145页

作者：张希磊章志兵柳玉起华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室湖北武汉430074

采用CATIA caa二次开发技术开发了汽车覆盖件模具非标斜楔智能化设计系统。系统优化模板工艺元素替换过程,采用基于包容盒的闭合面方向判断方法与基于参考坐标系的平面方向判断方法,保证工艺替换的正确进行;优化非标斜楔标准件设计方式... 详细信息

采用CATIA caa二次开发技术开发了汽车覆盖件模具非标斜楔智能化设计系统。系统优化模板工艺元素替换过程,采用基于包容盒的闭合面方向判断方法与基于参考坐标系的平面方向判断方法,保证工艺替换的正确进行;优化非标斜楔标准件设计方式,采用基于标准件定位草图的标准件设计方法,实现标准件个数与位置的快速调整;结合CATIA全参数化模板,集成企业多年的非标斜楔设计经验与设计标准,保证非标斜楔设计的合理性与一致性。由企业实际应用统计,使用该系统后非标斜楔设计效率提高50%左右。

关键词：汽车覆盖件模具 CATIA caa二次开发工艺替换优化非标斜楔辅助设计系统

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三维线框模型生成全参数化模型方法研究

实验室研究与探索 2021年第2期40卷 49-53页

作者：曹荣崔进举何丽丝王德禹上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

针对船体母型船模型由原先的线框模型转化为CATIA全参数化模型的相关问题,以SPD设计软件输出线框模型数据为基础,运用CATIA caa二次开发技术手段,对转化生成全参数化模型方法进行了研究。开发软件工具高效处理面片模型,读取零件属性数据... 详细信息

针对船体母型船模型由原先的线框模型转化为CATIA全参数化模型的相关问题,以SPD设计软件输出线框模型数据为基础,运用CATIA caa二次开发技术手段,对转化生成全参数化模型方法进行了研究。开发软件工具高效处理面片模型,读取零件属性数据,以面片模型为基础,匹配属性数据作为输入参数,自动构建板架模型。实现了原有线框模型到CATIA平台全参数化模型的转化。

关键词：线框模型全参数化模型 caa二次开发数据转化

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飞机插配零部件数字化装配碰撞检测研究

机械设计与制造 2020年第2期 145-148页

作者：李丽娟李青政刘涛长春理工大学光电工程学院

现有大多数碰撞检测方法仅能通过包围盒检测出发生碰撞的零部件,无法给出具体干涉量实现精确检测。飞机部件点云数据在CATIA中进行装配和碰撞检测,可以提前发现配合问题指导后续装配,大幅提高飞机生产效率。鉴于此提出一种飞机插配部件... 详细信息

现有大多数碰撞检测方法仅能通过包围盒检测出发生碰撞的零部件,无法给出具体干涉量实现精确检测。飞机部件点云数据在CATIA中进行装配和碰撞检测,可以提前发现配合问题指导后续装配,大幅提高飞机生产效率。鉴于此提出一种飞机插配部件装配的碰撞检测方法。首先对零部件装配特征进行特征识别及坐标转换,利用包围盒法确定移动部件运动过程中的初步干涉关系,再用三维求交法计算出移动部件与固定部件的精确渗透深度,给出干涉分布。最后通过caa二次开发展示了该方法的有效性。

关键词：碰撞检测 caa二次开发包围盒数字化装配 CATIA

基于CATIA的板料成形全工序仿真前处理系统的设计和开发

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基于CATIA的板料成形全工序仿真前处理系统的设计和开发

作者：胡魁华中科技大学

学位级别：硕士

板料成形有限元数值模拟技术的应用,提高了汽车覆盖件的生产效率,推动了汽车工业的快速发展。但是传统的板料成形CAE软件一般都只针对单工序成形,CAD设计完成后,进行CAE分析需要数据转换,往往导致模型数据的丢失,增加数值模拟前处理的时... 详细信息

板料成形有限元数值模拟技术的应用,提高了汽车覆盖件的生产效率,推动了汽车工业的快速发展。但是传统的板料成形CAE软件一般都只针对单工序成形,CAD设计完成后,进行CAE分析需要数据转换,往往导致模型数据的丢失,增加数值模拟前处理的时间,影响成形模拟的精度。因此,为了满足汽车覆盖件流水线和多工序的生产需求,提高产品的生产效率,减少产品的生产成本,开发基于CAD平台的板料成形CAE系统,实现CAD和CAE技术的无缝集成,对汽车覆盖件的生产乃至整个汽车工业领域都有十分重要的意义。本课题来源于国家自然基金项目“面向自主设计的汽车覆盖件成形性快速仿真及工艺优化技术研究”（编号为50575080）和国家“863”计划“基于仿真的汽车零部件可成形性设计与工艺优化”（编号为2006AA04Z140）。课题采用caa二次开发技术,设计和开发出基于CATIA V5平台的汽车覆盖件全工序成形仿真前置处理系统。论文阐述了CAD/CAE技术的集成现状和发展趋势,结合CATIA二次开发工具和开发环境,讨论了系统的开发框架和设计思想。通过分析传统的专用板料CAE有限元软件和全工序模拟的功能需求特点,确立了系统的总体架构和工作流程。在紧密结合生产实际和充分发挥CAD平台的优势的前提下,实现模块化操作和节点式管理的设计特点。在此基础上,解决了虚拟装配技术、参数化关联设计技术、工具网格离散技术和属性存储技术等关键问题,实现汽车覆盖件全工序成形仿真前置处理系统的所有功能。基于CATIA平台开发的板料成形全工序仿真系统,实现了CAD和CAE的无缝集成。该系统可以设置真实的摩擦、压边力、拉深筋、切口线等实际工艺条件参数,对拉延、修边、翻边等成形工序进行快速准确的模拟,并可初步实现回弹预测功能。通过对典型的汽车覆盖件多工序成形展开模拟,充分体现了系统参数化、流程化和简单化的特点,验证了系统的准确性和稳定性。

关键词： CAD/CAE无缝集成汽车覆盖件全工序成形 caa二次开发

基于CATIA平台的修边线展开与翻边成形性仿真系统开发

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基于CATIA平台的修边线展开与翻边成形性仿真系统开发

作者：阚文军华中科技大学

学位级别：硕士

翻边成形工序是汽车覆盖件成形过程中的一个重要工序，在进行翻边成形前需要确定准确的修边线尺寸，避免翻边过程中出现起皱、破裂和回弹等成形缺陷，如果翻边设计不合理，会造成现场试模非常困难，因此正确预示修边线轮廓尺寸以及进行... 详细信息

翻边成形工序是汽车覆盖件成形过程中的一个重要工序，在进行翻边成形前需要确定准确的修边线尺寸，避免翻边过程中出现起皱、破裂和回弹等成形缺陷，如果翻边设计不合理，会造成现场试模非常困难，因此正确预示修边线轮廓尺寸以及进行翻边成形性分析一直是业界内一个棘手的难题。实际生产过程中一般采用反复试模的方法调整修改边线误差，需要消耗大量的人力、物力和财力，大大延长了模具产品的设计周期。为了辅助设计人员快速得出修边线尺寸并进行翻边成形性分析，提高产品设计、分析效率，开发基于有限元逆算法的CAD/CAE集成系统辅助优化翻边设计是十分必要的。本课题获得国家数控重大专项“C级轿车覆盖件整体侧围、翼子板和新型环保材料内饰件冲压成形模具”（No.2010ZX04014-072）项目资助。课题基于CATIA平台，采用其开放的caa二次开放方法，开发出基于CATIAV5平台的修边线展开与翻边成形性仿真系统，能够辅助设计人员快速得出修边线尺寸并进行翻边成形性分析，大大提高产品设计效率。基于CATIA平台的修边线展开与翻边成形性模拟系统TUW（Trimming-Unfolding-Wizard），充分利用CATIA特征属性定制功能，将中间数据以属性的形式存储在特定的特征节点上，方便在分析过程中对中间数据的读写及参数化更新。同时，在定义翻边区域和展开区域时采用关联复制拷贝技术，实现了分析数模与产品数模的同步更新，大大提高系统分析效率。系统采用四边形单元为主，三角形单元为辅的单元网格形式，准确的表达分析模型，同时也保证了系统的计算精度。针对不同的分析模型，提供了丰富的约束定义方法，快速灵活地实现约束定义过程。TUW实现了CAD建模平台与CAE分析平台的无缝集成，避免了传统CAE分析过程中数据丢失和精度损失问题。通过对实际汽车典型零件的修边线展开与翻边成形性分析，验证了系统的稳定性和准确性。

关键词： CAD/CAE无缝集成修边线展开翻边成形 caa二次开发