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 姓名 郭芷岑 扌指导教师 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_匚日起至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•从零开始一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 郭芷岑学生签名摘要本文分析了某机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 99 1 1809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 1 23. 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性 184.4.建立主视图 18总结 20参 考文 献 21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 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) 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； CATIA 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：遊匚工厂 黑如工 ►宁模型 •加工^裁手端程= ►厶机工程学役计与耳祈 ►豐件 *1. Product 11 Q2. CATFartSS.CATPart3 Part3 .匚ATFart1 Parti .CrtTPartS Parts .匚ATPart團田图 1.2.1 CATIA 模块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k▲堑析与访真kAEC工厂kk宇模型k卜加工的数字凉程厶机工程談遼计与分析►►V 1 Product!1_ poushi. CATDrawing2 zhuangpei. CATDrawing3 Drawing094, C ATtXawingi Drawinal .CATDrawina5Pdrt30.CATPart退出Eart Design瞬癖E件设计莹團绘制器Prodjct Functional Tolerancing AnnotationDesignCore & Cavity DesignHealhg AssistantMold Toolinq DesignStructure Design贰0 Funt±ional Molded Partaerospace 5heet Metal Desl口「i5hg.et Metal Design5heet Metal Produ匚tlo「i> Composites DeslqnWireframe and Surface DesignGenerative Sheetmet-al Design1 Functional Tolcrancing Annotation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：图1.2.3选择图纸大小第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。
riFEV-lft^- |R-nHZ制|开灯R：棺鼻週攵韩 Wl II田ttA XU W wo Mb呂珂也 J暹事惜LI J 6 M丰盏萋件i燧件li)卜詡走fM漳I牛u)卜:巒萼將r零件则*窃弄栖帰PHk訂、㈣誓的国件U)卜盏印仙let] Y atq«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：析图2.2.1腹板2、角材如图2.2.2所示:图2.2.2角材3、T型材如图2.2.3所示:订砂D心I砸血沁卿吊iurweif- i r^rifiv*> fPT«*H-izr^ipr«.1.1) !刊nwneln erf 毎 |¥哥(Svmmefrr oF ^1^6-.1.1)!Srrmwtry o*^^7 (Symmelrr of ^1^71.1) I SpTiMKby M 爭件2 (SVihlh^if of 萋件2.1.1) ；盟卑「世吧■悴让右迎目 Q W、氓旦口曰」 & ”琲a 轨不中导此咲.益E7!辺艮U刃症zCl辭 Aerospace Sheet Metal Design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I ◎矍件设计进行设计制作，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模型第3章三维建模及装配3.1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'童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行绘制绘制出腹板如图3.1.2所示0 wta er™* 蔺3ft fllB 祝田 XA ED口 ■Mfc0’ -矽4同3鱼 色覆勺j w j 虽”购 —7-15輕 冷鱼 釵亜击令1k电二曰代厲鬲田 • /二 鞘图3.1.1零件设计模块图3.1.2腹板草图3.2建立实体模型「・［、3.2.1工具到对在草图编辑器之后，使用D退出草图工作页面使用如下图 草图进行处理并生成所需要的3D零件图形。
Pa rtDesi gn F© 4脇sm ◎ 1^1半几何体3臥图3.2.1常用工具栏变掛特证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3.3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：nfrastructure［已匚h已nicalD已引口 nShapeAnalysisSmulationAECPlantNCManuFacturirigMUNavigatorEquipments□PManufacturingVNCSaFeworkKnowledgeENOVIAV5VPM1 Product 1 .CATPraduct1 Product l.CATF'raduct2 Drawing.CATDrawing3 Drawing3. CATDrawing士标题栏.jpg5 ProductZ. CATPraduct退出图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”，然后单击按钮田选取现有部件，系统弹出“文 件选择”对话框如图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立件选择口Recent酸ST] A说明书.Tn「四苣聖谟il理程买琐省导书,」aa处Dra^inq3.pq3蓟Driv'irgl，'丁•TDfnwi「g Dr=n/iirg/i.i_^TDr=iwirri我"电摑网上绑罢Dr M'i「q .CAID-o/vinc1-1 ra-p^r-l z m'Har:I-3 CA7PartI-4 CaiPartl b 3 Par: 画 If CAlPatt 蜀卜7 ra-pmParta.CflTPartroitc-.c^TrotPart 10 CaTPartl-aitll m Par:Pradudtl,PsductZrrr罠型:CATIA零坤修改日期 2011-12-22 20 41A J-； 50.5 KC咿产品1 丰嚨零件1 （零件1.1） 丰臓霎件2（霎件2.1） 丰囁零件3（零件乳1） 牛巒零件4 （零件4.1） 丰萝5零件5（零件5.1） 丰嚨零件6 （零件6.1） *萝5零件7（零件九）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、面约束等点击图标场,即约束相合的 零件，线和轴，线和点都可用此约束，点击图标於即约束面与面的接触等，点 击图标即偏移约束，点击图标咒1即操作移动。
之后装配成的基本实体如下 图3.5. 1所示：3.5.1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'9,系统弹出装配对称向导对话框 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363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装配对称向导图3.6.2更新的装配对称向导图3.6.3装配对称结果亍嘶零件1〔零件1.1）怦零件2（零1^2.1）*癮等件弓舞件3.1）零件4 （零件4.1） 丰鼎零件5（零件5」） 丰嗨零件6 （零件6」） 杠静零件7 （零件了一i） 料電 Symmetry of 零件5 [S/mmetry oF 零件3.1.i） I nS S/mmetry of 零件6 （Symmeby of 零件6.1.1） 中■嚨 Symmetry of 零件了 [Symmetry oF 零件7.L.1）Symmetry of 零件2 （Symmeby of 零件£l.i）「约束 装配特征 lications图3.6.5最终产品装配实体第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。
Ew*«*i卜 D^IW丽狮S4.am+.让显制田r^im yr;. iPT-tAKii rMPr«*ici|岁■就配待rEM rHtoqDai^riJ葡 ^luAua C«n^y mLmi 阳'：15能綱＞4P i'X＜ LCflMi ；i'D«i^i屈百 E—Q＜』r4^dPEiit* UvSIHMr蝉 9■现 HtiaiPiTdLiHwirff Gn»^b«i Evi^i 弩餌AWiiH凶I[kHijPUP^mhKiu^iJS.X tM 删=wn Ufa甘轨田4■吁和龍盂出E.；亚”—9W0 iFMftLX^TPredd: lFmidtLX^TPnodd: gCRdrvq.CAIDrvivq 3 Drarir^J .CAI ft- iraEi! w EPrKkxU.'^TFiMfccI：*參叙入（■««?! 阵 U^UHiRjp审3 mMuMEnckfid Tmram^i 良由你証如!鋼屯冃 Q逵御V沆卫誉S J 口 ”旳mfiWEBsiT图4.1.1工程制图模块图4.1.2新绘图创建4・2设置初始的作图环境通过工具栏的图标曲「恋盘爛J对目宴丄创 ，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设置新几何对象的特性选择graphic proper ties工具栏的线宽、线型进行设置，如图4.3.1所示1 W1—■■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 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！参考文献[1] 胡海龙.CATIA V5 R18基础设计，清华大学出版社，2010.[2] 马铁林.从零开始一CATIA机械设计基础培训教程，人民邮电出版社，2004.[3] 曾洪.CATIA机械设计从入门到精通，中国青年出版社，2004.。