飛機方向舵前緣段裝配型架的設計開題報告選題依據及意義在航空工業(yè)復合材料數字化生產線中，工藝裝備的快速設計是實現復合材料構件設計制造的關鍵環(huán)節(jié)。骨架是型架的基體，骨架的快速和合理設計決定了型架設計周期和質量。傳統(tǒng)的型架骨架設計方法針對特定用途和特定型號產品進行專門設計，沒有充分利用已有的型架骨架及其設計經驗，這樣設計過程中產生了大量繁雜的重復工作，致使設計周期延長，從而影響整個產品的設計周期。此外，型架的剛度是影響型架定位準確度的主要因素之一，由于型架骨架是靜不定結構，計算非常復雜，設計時是根據經驗選擇梁和柱的剖面形狀和尺寸進行估算的，再增加保險系數來保證工裝的剛度和強度，這常常使得型架的骨架過于笨重，造成材料的浪費，占地面積過大，雖然有限元分析方法被引入到型架的穩(wěn)定性（變形）分析中，但現在的分析是針對某個型架骨架做具體分析，當型架結構、所受載荷和約束相似時，仍然要對其每個都按照“設計3D模型－有限元分析－修改設計－有限元分析”的過程進行設計，在建模和有限元分析過程中進行了大量的重復性工作，影響了型架設計的效率，研究對相似型架骨架的快速分析方法對提高型架設計效率有實際意義。國內外研究概況及發(fā)展趨勢1.國內研究現狀國內對飛機裝配型架CAD技術的研究進行了多年，取得了一些成果，裝配型架CAD技術的研究與系統(tǒng)實現是適應飛機產品CAD技術的應用和發(fā)展而發(fā)展的，有些CAD技術及系統(tǒng)已成功運用到實際設計生產中，包括洪都航空工業(yè)集團公司與華中科技大學合作基于AutoCAD平臺開發(fā)的FIXCAD系統(tǒng)；成飛公司與北京航空航天大學合作從系統(tǒng)底層進行開發(fā)的FixCAD系統(tǒng)，以及對CATIA軟件進行二次開發(fā)得到的輔助設計系統(tǒng)，西北工業(yè)大學、南京航空航天大學都對此做過大量探索。（1）洪都航空工業(yè)集團公司與華中科技大學合作開發(fā)了飛機型架參數化設計系統(tǒng)FIXCAD，系統(tǒng)的開發(fā)平臺是AutoCADR14ForDos，利用ADS開發(fā)工具以及WATCOMC/386、AUTOLISP開發(fā)語言在微機上進行開發(fā)，該系統(tǒng)開發(fā)的出發(fā)點是二維CAD軟件，由于開發(fā)平臺的局限性，導致該設計系統(tǒng)的設計結果不具備三維直觀性，缺乏剛度穩(wěn)定性檢測等功能。（2）北京航空航天大學與成飛公司合作研制了FixCAD系統(tǒng)，系統(tǒng)從底層進行開發(fā)，采用C和Fortran兩種語言編程，它從型架的專業(yè)設計需求出發(fā)，對系統(tǒng)功能進行了針對性開發(fā)，缺少了通用機械CAD系統(tǒng)的通用性，但針對型架設計工作比通用機械CAD效率要高，系統(tǒng)首先將飛機設計系統(tǒng)中的飛機產品數字樣機外形數據轉化為系統(tǒng)定義的理論圖模型，型架各組件設計從理論圖模型獲得設計數據，總體設計、骨架、卡板、零件設計為系統(tǒng)的子系統(tǒng)，對標準件和型材通過數據庫進行管理，系統(tǒng)輸出的數據為型架的二維圖紙。（3）西北工業(yè)大學的余功炎等設計開發(fā)了“工裝快速設計支持系統(tǒng)”，此系統(tǒng)是基于CATIA軟件平臺，運用CATIA的二次開發(fā)工具CAA(ComponentApplicationArchitecture，組件應用構架)，以VB為開發(fā)語言開發(fā)的，系統(tǒng)實現了飛機產品設計和型架設計在同一個軟件平臺上進行，無需數據的轉換，提高了數據傳輸的效率和質量。除上述三個系統(tǒng)外，南京航空航天大學的蔣紅巖、李洋、梅繁等對型架的可重復利用、骨架元件自動裝配和骨架元件建模做過研究，并通過對CATIA進行二次開發(fā)得到型架輔助設計系統(tǒng)，包括型架骨架庫、典型零件庫、卡板庫、快速裝配、型架結構推理等功能，設計數據直接取之于CATIA模型，無需平臺轉換，保證了數據傳遞的質量和效率。2.國外研究現狀（1）夾具結構自動布局的理論和方法AmyJ.C.Trappey應用空間投影計數法(ProjectiveSpatialOccupancyEnumerationPSOE)對工件總體結構進行簡化，在幾何推理方法基礎上，應用PSOE建立搜索策略得到夾具的布局。應用此原理方法建立的系統(tǒng)可作為CIMS的一部分，可對CAD數據庫進行直接訪問，得到零件幾何形狀信息。（2）夾具設計專家系統(tǒng)P.M.Ferreira等開發(fā)了AIFIX專家系統(tǒng)，適用于常規(guī)的機械加工。輸入了有關毛坯、刀具和機床的信息后，在確定定位方案前提下，產生并評價不同的夾具設計。AIFIX有兩個子系統(tǒng)，一個用以產生合理的工件定位，另一個是夾具的綜合。此系統(tǒng)較全面地考慮了有關影響夾具設計的各種相關因素，但是此系統(tǒng)只根據工件幾何特征來定位，未考慮其尺寸和公差，只適用于平面形狀的簡單零件。（3）實用夾具CAD系統(tǒng)的開發(fā)HuoJL和P.M.Grippo等基于GT（成組技術）交互生成夾具裝配圖的方法開發(fā)了CAD-MFS夾具系統(tǒng)。系統(tǒng)包含3部分：①Build-Your-Own，在給出定位方案后，可用以繪制零件圖；MFS-Select，是數據庫調用工具，用戶可通過其檢索夾具元件并顯示到屏幕上；③FixtureLibrary，是夾具和所含零件圖形庫，零件和夾具均以編碼形式存貯或檢索。YM.Rong等開發(fā)了計算機輔助孔系組合夾具設計系統(tǒng)CAMFD，系統(tǒng)是在對組合夾具使用性能如精度、剛度、穩(wěn)定和干涉等深入研究基礎上建立的，具有多項校驗功能。研究內容及實驗方案本文的主要內容如下：第一章緒論。概述飛機裝配型架設計的過程和裝配型架計算機輔助設計的發(fā)展現狀，及課題來源和研究的意義、方法。第二章飛機裝配型架骨架CAD系統(tǒng)方案設計。介紹快速設計方法的內容及發(fā)展，并把快速設計方法的思想應用到型架骨架的設計中，結合企業(yè)的實際需要及型架骨架的設計特點給出本文系統(tǒng)的設計方案、開發(fā)模式及系統(tǒng)流程。第三章飛機裝配型架骨架的成組重用和創(chuàng)成設計。把型架骨架抽象為線框模型，建立基于成組技術的裝配型架骨架線框庫，提出基于“層面分解驅動”的參數化方法，并據此方法設計骨架線框，從而實現骨架線框的設計重用；設計線框編輯工具輔助骨架線框的編輯；給出創(chuàng)成式線框創(chuàng)建方法和工具；設計型材掃掠工具及相交處理工具。第四章飛機裝配型架骨架CAD系統(tǒng)實現。介紹系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境及開發(fā)工具，并給出系統(tǒng)的總體框架，用系統(tǒng)對“某飛機方向舵前緣段裝配型架骨架”進行了設計。第五章總結與展望。概括了整個課題研究取得的成果，展望該課題進行進一步研究的方向和思路。目標、主要特色及工作進度1.工作目標及設計重點本文結合國內某航空企業(yè)裝配工裝設計的實際需求，應用骨架抽象－線框模型－掃掠實體的骨架設計思想，對骨架的成組重用、創(chuàng)成設計、線框編輯、掃掠相交處理等技術進行了研究。給出了基于“層面分解驅動”的骨架線框參數化驅動方法，并應用到骨架線框模型的設計中。把骨架線框分為相似線框和主體線框，并按照成組技術對它們進行存庫管理，以實現對裝配型架骨架的成組重用。研究了飛機裝配型架骨架的創(chuàng)成設計技術，給出了兩種創(chuàng)成設計方法，即基于飛機產品特征點的骨架線框構造方法和基于空間點陣的骨架線框構造方法。歸納了常用的骨架線框編輯（修改）類型，基于CATIA開發(fā)了骨架線框編輯工具集，包括：連接線編輯工具、中線連接工具和等分線連接工具，提高了骨架線框編輯效率。2.工作進度2019年12月4日～12月31日確定指導教師，擬定畢設題目。2019年1月6日～1月15日進入畢業(yè)設計選題系統(tǒng)進行選題。2019年1月16日～1月20日與導師見面，聽取開題指導，明確指導方式和聯系方式。收集、查閱有關資料，撰寫開題報告，參加開題報告會。2019年1月21日～2月1日撰寫中期報告，提交中期評議表。2019年2月2日～3月1日完成論文初稿并交給指導教師審閱。修改初稿并經認可后完成論文正式稿，準備答辯。五、參考文獻[1]吳璇,張宏博,鄭聯語.飛機裝配型架骨架優(yōu)化布局方法研究與應用[J].航空制造技術,2018,61(18):74-81.[2]劉建業(yè).飛機裝配型架典型結構剛度快速計算系統(tǒng)開發(fā)[D].沈陽航空航天大學,2018.[3]黃曜峰.飛機裝配型架快速設計技術研究與實現[D].南京航空航天大學,2016.[4]徐健宇.基于參數化有限元分析方法的裝配型架優(yōu)化[J].能源研究與信息,2014,30(03):182-185.[5]周婷,曹巍,鄭國磊,邱益.飛機裝配型架骨架的關聯設計原理及算法[J].航空制造技術,2014(08):32-35+41.[6]李慶利.飛機裝配型架快速設計技術研究與實現[D].南京航空航天大學,2012.[7]StiffnessofPosturalAlignmentSystemBasedon3-AxisActuatorsforLargeAircraftComponents[J].ChineseJournalofMechanicalEngineering,2010,23(04):524-531.[8]王亮,李東升,羅紅宇,靳陽.飛機裝配數控柔性多點工裝技術及應用[J].北京航空航天大學學報,2010,36(05):540-544.[9