【正文】 的扭矩，后墻則還有封閉機翼內(nèi)部容積的作用[50]。參數(shù)化設計技術是新一代智能化、集成化CAD建模系統(tǒng)的核心技術之一，也是當前CAD建模技術的研究的前沿方向。這使得對某些參數(shù)變量進行修改比較大的值時，某些特征會出現(xiàn)嚴重變形，甚至使該特征和與它相關聯(lián)的其它特征出現(xiàn)約束錯誤，出現(xiàn)失真的特征，造成模型信息的錯誤傳輸。MBD技術通過在三維模型上定義完整的產(chǎn)品定義信息，替換過去依靠二維圖樣飛機定義方式，即將制造信息和設計信息（三維尺寸標注及各種設計信息和產(chǎn)品結構信息）共同定義到產(chǎn)品的三維數(shù)字化模型中，他涉及到設計、工藝、工裝等參與飛機研制的全部過程都能夠在直觀、語義信息豐富的三維可視化環(huán)境下進行并進行研制和溝通交流，保證涉及數(shù)據(jù)的唯一性。對飛機結構件來說，梁、肋、框、長桁、接頭等典型結構件構成了飛機主要結構，所以可以將典型結構件進行分類，將設計規(guī)范、標準通過參數(shù)形式編入設計表中，建立起結構件模板，或借助CATIA二次開發(fā)功能建立結構件模板庫，方便設計員在進行結構設計時按照要求調(diào)用不同的模板零件，既簡化了設計過程，又規(guī)范了建模操作，大大提高了工作效率。本文開發(fā)的系統(tǒng)的體系結構采用兩層 C/S 模式的體系結構，邏輯上分為三層:即數(shù)據(jù)庫層、中間邏輯實現(xiàn)層和表現(xiàn)層(或應用層)，中間邏輯實現(xiàn)層和表現(xiàn)層組成客戶端，其框架所示。在該體系結構中，數(shù)據(jù)源主要由兩個數(shù)據(jù)庫表構成：MBD幾何信息庫和MBD非幾何信息庫。2. 提高了可靠性，降低了出錯率。在本章中，首先建立了模板庫的管理對象——參數(shù)化模板，模板庫系統(tǒng)需要有能夠快速檢索到目標模板，并根據(jù)實際需求為模板選擇合適的信息進行實例化，所以為了滿足以上需求，就必須對系統(tǒng)的管理對象進行合理化的參數(shù)化建模，并為其建立信息表，這就是本章所研究的內(nèi)容。模板庫的建立與使用也是全三維參數(shù)化系統(tǒng)二次開發(fā)中的基礎工作之一。參數(shù)有主要參數(shù)與次要參數(shù)之分，主要參數(shù)是用來控制模型的幾何尺寸與拓撲關系，當主要參數(shù)改變時模型的形狀發(fā)生較大的改變。A模塊，就可以對尺寸、幾何公差、粗糙度、注釋信息等在三維模型上進行標注，；對于另一類信息的建立就需要插入幾何圖形集并對各自命名，如Standard Notes、Material Description，然后進入知識工程模塊，選擇資源管理器命令就可以新建各種類型的參數(shù)，參數(shù)類型分為：實型、整數(shù)、字符串、布爾型、長度、角度、質(zhì)量、密度等幾種，根據(jù)非幾何信息類型的就可以分別創(chuàng)建不同非幾何信息。一是通過三維建模軟件對參數(shù)化模型的分析來獲取產(chǎn)品和零件的信息，這種方式首先要了解參數(shù)化模型特征樹結構層次，由于不同的參數(shù)化模型有不同的特征樹結構，而且還包含一些的特殊數(shù)據(jù)，加之參數(shù)化模型的特征樹的結構本身就非常龐大，這樣分析起來難度很大，而且還容易造成遺漏和錯誤。對于CATIA二次開發(fā)過程來說，讀取零部件特征信息是首要前提，如果不能事先遍歷出特征樹Part下的各個信息，讓計算機讀懂每個MBD的信息，就無法在以后MBD模型的參數(shù)驅(qū)動中實現(xiàn)MBD修改參數(shù)的賦值、刪除、修改等設計步驟，完成對MBD模型的參數(shù)化驅(qū)動，依據(jù)對模型特征樹的分析，： MBD模型信息提取流程圖在具體對MBD模型參數(shù)提取的過程中，參考CAA V5 Encyclopedia下Mechanical Modeler的使用實例方法，分離零件樹下MBD參數(shù)各個包含關系，研究其獲取部分的接口函數(shù)之間的附和關系（）以及函數(shù)運用的先后順序，提取MBD參數(shù)的步驟應分為以下幾個階段： 獲取CATIFrmEditor然后獲取當前激活的Part然后獲取該Part的CATIPrtContainer然后獲取CATIPrtPart①首先獲取基準要素，依靠CATIDescendants函數(shù)先尋找Engineering Geometry的幾何圖形集，找到該幾何圖形集后繼續(xù)依靠CATIDescendants去獲取CATISpecObject，就可以獲取基準要素；②在獲取模型的主要參數(shù)，依靠CATIDescendants函數(shù)先尋找參數(shù)集CATICkeParmFactory，然后讀取里面的主要參數(shù)；③最后獲取模型的全部參數(shù)，獲取CATICkeParmFactory最后獲取參數(shù) 接口函數(shù)之間關系即先打開MBD模板，然后讀模型（用CATIPrtContainer獲取模型），然后讀Factory（用CATICkeParmFactory_var獲得），然后讀取參數(shù)跟參數(shù)值。 CATIProduct_var spRefProduct =iObjectGetReferenceProduct()。 rc = pDoc QueryInterface (IID_CATITPSDocument, (void**) amp。// Retrieve tolerances count in set unsigned int ToleCount = 0。... // Dump tolerance informations CAATpiDumpCATITPSSemanticValidity (piCompOnTole, pStream)。list)。 } return spRootCont。由于CATIA 軟件使模型和數(shù)據(jù)產(chǎn)生了分離，所以它有幾個顯著的缺點的：①由于數(shù)據(jù)在外部存儲所以它的安全性不能得到保障；②對一些要求不能隨便修改的數(shù)據(jù)如桁條容易造成修改；③當要添加數(shù)據(jù)時難以保證添加數(shù)據(jù)的正確性。 piPrtContainerOnRootRelease()。//從Factory賦值，到提取參數(shù)值：CATICkeParmFactory_var spCkeFact=spPartConatiner。 piToleList Item (ToleIdx, amp。 piSet GetTPSs(amp。標注集是尺寸、公差、粗糙度等的集合，它們在CATIA軟件中有專門的接口函數(shù)，所以對這類非幾何信息應該單獨提取，： MBD模型信息提取流程圖即先打開模型，然后利用CATIDocument獲取CATITPSDocument，CATITPSDocument是進入三維標注的入口，然后獲取CATITPSList標注集，在然后就可以分別進入不同的接口函數(shù)去讀取所需要的信息。 ……//獲取模型特征樹Part的PartContainer：CATIPrtContainer_var JDCreateDftCmd::GetPrtContainer(CATIProduct_var iObject){ HRESULT rc。為了快速生成梁類零件的參數(shù)化模型，首先需要觀察CATIA零件特征樹Part下特征信息，運用CAA API函數(shù)借助visual c++平臺，遍歷零件特征樹Part下的主要的設計參數(shù)、所有參數(shù)以及基準要素，提取“］”形梁模型的MBD特征信息，： 特征樹提取的特征樹Part下的每個特征參數(shù)包含的信息為：1) 特征參數(shù)在特征樹Part下的位置順序。(4)在入庫完成后將彈出所示信息，提示用戶信息已經(jīng)全部入庫。 基準要素(3)梁的非幾何信息的建立對“］”形梁的非幾何信息主要是兩部分：一是標注集的建立，另外是對除標注集以外的其它信息，如Standard Notes、Part Notes、Annotation Notes、Material Description等建立。參數(shù)化設計的本質(zhì)是基于約束的產(chǎn)品描述方法，用一組參數(shù)約束幾何實體的一組結構尺寸，數(shù)與尺寸之間顯式對應，以表格形式表示。最后，通過程序參數(shù)賦值到模型模板的表達式中驅(qū)動模型更新，完成設計并發(fā)布審核。第4章 基于MBD的參數(shù)化模板庫的建立與管理MBD技術是當今數(shù)字化發(fā)展方向的一個重要方面，它改變了傳統(tǒng)的信息表達方法，適應了數(shù)字化設計制造的發(fā)展要求，參數(shù)化模板庫是實現(xiàn)快速建模的一個非常重要的手段，因此建立基于MBD的參數(shù)化模板庫就成為本文研究的方向。這種流程具有如下優(yōu)點：1. 降低工作量，提高效率減少。使用模板庫工具的流程為：先從零件三維模板庫中選出符合要求調(diào)用MBD模板，然后從模板的參數(shù)表中提取信息，使之與模型中的可變信息進行匹配，再將值賦給模型，最后生成設計需要的模型。(3)數(shù)據(jù)庫模塊要求輸入的MBD信息可以保存到數(shù)據(jù)庫中，并能夠?qū)崟r更新到零件參數(shù)化設計界面中，這些設計數(shù)據(jù)能夠通過數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)共享，能夠保證飛機結構件的設計更加科學和規(guī)范。(2)全參數(shù)尺寸約束主要考慮模型整體的改變，一般涉及到過程設計情況，全約束，全參數(shù)數(shù)據(jù)相關有利于用代數(shù)方程組求解。構造約束指的是多個特征參數(shù)之間的拓撲約束關系，如相交、相合、對稱等；尺寸約束則是通過三維標注表示的約束，如距離尺寸、角度尺寸、半徑尺寸等。雖然傳統(tǒng)的參數(shù)化在對模型的快速建立方面有著重大的意義，但是在設計方面卻明顯有著以下幾點不足：(1)參數(shù)的自定義變量只能驅(qū)動模型特定參數(shù)的幾何尺寸，即通過編輯公式來修改零件參數(shù)的幾何尺寸，而零件外部形狀不能隨著改變，即零件模型的組成特征已經(jīng)基本給定,幾乎不能改變。參數(shù)化設計是CAD建模技術在實際應用過程中提出并得到迅速發(fā)展的、有著強大實際應用價值的技術。(4) 縱墻也是有腹板和緣條組成。翼梁的典型結構形式主要有6種[47]，現(xiàn)代機翼一般采用腹板式金屬翼梁，緣條多由厚壁開口型材制成，具有規(guī)則的截面形狀；腹板則按照受力要求，分布在緣條延伸方向。飛機結構件的結構特點如下：(1)結構大型化：在現(xiàn)代飛機的設計中，大量采用大型整體結構件，這樣可以減輕飛機整體重量，減少結構件零件數(shù)量，提高零件強度和可靠性，大大提高了飛機的制造質(zhì)量。建立典型結構件模板庫方便設計人員在進行結構設計時能夠根據(jù)需求調(diào)用不同的模板零件，快速的建立MBD模型，這樣既簡化了設計過程，又規(guī)范了建模操作，大大提高了工作效率，對于飛機設計具有非常重要的意義。 在此，就將二次開發(fā)的按鈕和菜單與操作命令之間建立了響應。將CmdModule 設置為啟動項目。 SetAddinMenu(pMyTlb, pMyContainerMbr)。//下拉菜單2SetAccessNext(pCmdMenu1,pCmdMenu2)。菜單的定義： NewAccess(CATCmdContainer,pMyContainerMbr,MyContainerMbr)。CATIAfrGeneralWksAddin是一個通用的Addin。前者是創(chuàng)建一個新的模塊，在這個模塊中除了標準的命令，其余均由用戶開發(fā)。在CAA架構的支撐之下，Dassault Systemes系統(tǒng)可像搭積木一樣建立起來，這種結構非常適宜于系統(tǒng)的壯大和發(fā)展[45]。實際上 RADE 是以Microsoft Visual Studio C++.NET為載體，在C++.NET環(huán)境中增加了CAA的開發(fā)工具。COM技術作為一種軟件架構具備了更好的模塊獨立性和可擴展性，使CAA的程序設計更加容易且趨于標準化。對于大部分人來說，不是一個理想的開發(fā)工具。現(xiàn)在有許多標準件庫的建立使用該功能。設計人員也可以通過學習算法將好的設計經(jīng)驗寫入設計參數(shù)變量檢驗庫，或由設計參數(shù)變量檢驗庫通過學習算法自動學習知識。這樣我們就可以通過對參數(shù)尺寸變量值的范圍、特征之間的關聯(lián)關系等方法來確定某些特征是否被激活，是否需要進行參數(shù)化設計。知識工程的研究使人工智能的研究從理論轉向了實際應用，從基于推理的參數(shù)化模型轉向基于知識的參數(shù)化模型，是新一代計算機的重要理論基礎 [31]。從DassaultSystem成立，CATIA軟件版本經(jīng)歷了V1版本，V2版本，V3版本，V4版本，V5版本，2010年又發(fā)布了V6版本。所有的捕獲信息組織在標注集下的捕獲分類節(jié)點中，以達到方便管理和后續(xù)使用的目的[24]。視圖方式為有利于標注信息的組織與管理，而捕獲則有利于標注估息的快速查找與顯示。 Annotation Set定義⑥ 其它除了以上以外在MBD數(shù)據(jù)集中還有Approval Status、標準件等。下面分別對非幾何信息作介紹：① Standard NotesStandard Notes不是用于描述零件，而是對知識產(chǎn)權和有關管理信息的說明，標準說明定義的具體內(nèi)容由設計公司決定。 MBD數(shù)據(jù)集的內(nèi)容 MBD模型信息在MBD數(shù)據(jù)中有2類數(shù)據(jù)：一類數(shù)據(jù)是幾何信息，也就是產(chǎn)品的設計模型；另一類是非幾何信息，它存放于規(guī)范樹中。各工廠也根據(jù)全三維技術的發(fā)展，構建了適宜全三維研制的工程制造體系。它既能保證數(shù)據(jù)的唯一性，又能使三維實體模型作為生產(chǎn)制造過程中唯一依據(jù)[910]。3. 研究模板信息的提取與管理研究MBD模板的幾何信息與非幾何信息的提取技術，并且根據(jù)實際要求，將模板信息重新歸納分類，保存到數(shù)據(jù)庫中。因此，為了縮短飛機研制周期，提高飛機研制質(zhì)量，有必要以三維數(shù)模為載體，借鑒國外發(fā)達航空制造企業(yè)MBD技術的成功應用經(jīng)驗，結合飛機數(shù)字化制造流程，開展適合于我國國情的飛機三維數(shù)字化設計制造技術應用研究[8]。波音787的協(xié)同研制工作順利進行，為波音取得了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，而且?guī)恿似渌w機設計制造公司也開始研究MBD的實施與應用。數(shù)字化定義技術的發(fā)展從手工繪圖到二維CAD的應用，到二維加三維設計模式，再到三維建模技術，實現(xiàn)了從平面投影技術到全三維實體模型數(shù)字樣機以及完整數(shù)字化產(chǎn)品定義的轉變。研究基于MBD的設計制造技術對提高飛機結構件設計質(zhì)量、數(shù)控加工效率、縮短飛機研制周期具有重大意義。 飛機整體結構示意圖另外，在飛機設計制造過程中，管理也是非常重要的環(huán)節(jié)，在管理中出現(xiàn)的如串行生產(chǎn)組織方式、信息化孤島等問題也將影響飛機的制造過程，這些問題如得不到及時解決也將阻礙企業(yè)的發(fā)展。基于MBD的飛機結構件建模及數(shù)據(jù)管理技術作者：日期：第1章 緒論近年來,特別是進入20世紀90年代以來，數(shù)字化技術在全世界制造企業(yè)，尤其是在大型