(页数:52 字数:15892) 摘要:运用CATIA软件建立SD998框和装配型架的立体模型并进行装配。对SD998框进行结构分析；确定协调方案；建立框和型架的零、部件立体模型；对型架零部件的立体模型进行装配；对框和型架进行预装配，在装配的过程中检查装配的正确性即有没有干涉现象发生并解决，及时发现协调问题并进一步处理；对预装配进行经济技术分析。
关键词：分析 建模 装配 协调
ABSTACT
This paper discussed the method of establishing the solid model of the SD998 frame and it’s assembling frame through software CATIA. The structure analysis of the SD998 frame, fixing on the harmonic project, establishing solid models of the frame pieces, assembling the models, preassembling the frame and it’s assembling frame, checking the accuracy of the assembling (namely checking whether there is any clash) and solving, discovering the harmonic problem in time and deal with it, analyzing the economy and technology of preassembly.
Keywords: Analysis, Model-establishing, Assemble, Harmony




第一章 绪论
进入二十一世纪后，计算机水平得到了突飞猛进的发展，计算机在人们生活中所占的地位也越来越高，应用也越来越广，随之而来的一系列应用软件也应之出现，他们使的人们的工作进行的更便利。
本书就是介绍应用CATIA软件对波音SD998框和其装配型架进行建模以及装配。应用了CATIA技术进行三维实体设计，实现了以数字量传递的协调方法进行工装制造，节省了大量的模拟量移形用工装（包括标准工装和过度模型）、部分生产用工装和检验工装，减少了大量的形状尺寸和尺寸传递的中间环节，最重要的是能够运用CATIA对建立的实体模型进行预装配，这样能够及时的发现型架零件中出现干涉的情况，这就避免了资源和时间的浪费，它还能大大地缩短产品的设计周期。
全书共分六章。第二章是对SD998框进行工艺分析。第三章运用CATIA进行建模。第四章是把先前建立的工装立体模型进行装配。第五章是对零件和工装进行预装配。第六章进行了经济技术分析。

目录

第一章 绪论
进入二十一世纪后，计算机水平得到了突飞猛进的发展，计算机在人们生活中所占的地位也越来越高，应用也越来越广，随之而来的一系列应用软件也应之出现，他们使的人们的工作进行的更便利。
本书就是介绍应用CATIA软件对波音SD998框和其装配型架进行建模以及装配。应用了CATIA技术进行三维实体设计，实现了以数字量传递的协调方法进行工装制造，节省了大量的模拟量移形用工装（包括标准工装和过度模型）、部分生产用工装和检验工装，减少了大量的形状尺寸和尺寸传递的中间环节，最重要的是能够运用CATIA对建立的实体模型进行预装配，这样能够及时的发现型架零件中出现干涉的情况，这就避免了资源和时间的浪费，它还能大大地缩短产品的设计周期。
全书共分六章。第二章是对SD998框进行工艺分析。第三章运用CATIA进行建模。第四章是把先前建立的工装立体模型进行装配。第五章是对零件和工装进行预装配。第六章进行了经济技术分析。


第二章 SD998框工艺性分析
2.1 SD998框结构分析
SD998框属于波音某机一个加强框，整体结构简图如图2.1所示。
图2.1
该框为组合式环式加强框，主要由内外缘条、腹板和支柱铆接而成。主体形状由6块腹板形成，腹板周围由3个外缘条和3个内缘条包围，中间是大量的槽形件、T形件和角材与腹板铆接在一起。此外还有若干加强板、连接角片和抗剪角片。腹板和外缘条为钣金件，内缘条由挤压型材制成，槽形件由钣弯型材制成，T形件由挤压型材制成。另外在框的6号腹板上有两个接头，为机加件，与腹板焊接在一起，接头是为框和其他部位连接而设置的。除接头外，其他零件都是铆接在一起的。
SD998框主要由003、004和005外缘条，007、008和009内缘条，011、013、014、015、016和017腹板，019、035、036、037、038、039、040、115和116T形件，021、023、024、025、026、027、028、029、030、031、032、033和034槽形件，041、042、043、044、045、046、050、051和052角材，053、054、055、056、059、060、61、062、063、064、147和153连接角片，121、123、125、127、129、131、133、135和137加强板铆接而成。
2.2 结构工艺性分析
为了便于飞机获得最佳的经济效益，降低生产成本，缩短生产制造周期，节约原材料，提高劳动生产率，改善工人劳动条件等，必须对产品进行工艺性审查。工艺性审查是设计工作的重要内容。是设计工作不可逾越的程序。产品图纸工艺性审查的主要内容如下：
1．产品结构与系统的工艺分离面的划分，能满足批生产的要求，各部件﹑组合件的连接方式是否合理，设计补偿是否充分。
2．尺寸标准﹑容差的选择和分配，设计基准能否满足加工要求，装配可达性，开敞性是否良好。
3．同类型零件﹑组合件的尺寸，规格形状是否满足标准化﹑通用化﹑系列化的要求。
4．标准件的品种﹑规格是否合理。
5．产品结构的继承性是否良好。
6．新工艺﹑新技术﹑新材料的选用与工艺研究是否相协调。
2.3 协调方案
在飞机制造中，过去传统采用的模线样板-（局部）标准样件协调系统，它的特点是：采用相互联系的制造方法，通过实体的模拟量（模线、样板、标准样件）在制造过程中传递产品的形状和尺寸，来达到生产工艺装备之间的协调性和零件、装配件及部件的互换性。这种协调系统的主要问题是：
1． 工艺装备的制造应该严格按协调路线规定的先后次序进行，平行作业受到很大限制；
2． 模线、样板、标准样件和生产工艺装备制造中，手工劳动量占很大比重，生产周期长，制造费用大；
3． 生产工艺装备和零件制造的尺寸传递过程的环节多、路线长，每个环节的移形误差大，难以提高产品的制造精确度。
因此，在飞机制造中迫切需要采用新的技术以改变这种情况。计算机和数控技术已经出现，他们就在飞机制造中展示出广阔的发展前景，经过多年的发展，到目前为止，计算机辅助与制造技术在飞机制造中已用于许多方面，并取得了显著的技术经济效果，归纳起来有下面几个方面：
1． 用计算机建立飞机外形和内部结构的几何模型，和作为飞机制造过程中各个环节应用的统一的几何数据库，并通过数控绘图机绘制理论模线、结构模线和飞机生产图纸，大大提高了理论模线，结构模线和飞机生产图纸的质量和效率。
2． 在工艺装备制造方面，形状和协调关系的复杂的组合件的标准样件、装配型架上内形卡板和外形卡板等，都可采用数控加工和数控测量。工艺装备数控加工所需的有关形状和尺寸的几何数据，可以直接从飞机的几何数据库中提取，这就提高了工艺装备的制造准确度和协调准确度，提高加工的效率，缩短生产准备周期。
3． 在零件制造方面。由于现代飞机上采用了很多整体结构件，这些重要的零件也采用数控加工和数控测量，大大提高了零件加工的制造准确度和协调准确度，减少尺寸传递的中间环节。
经过上面的比较，决定采用数值量传递的协调路线，它的特点是，可以用独立制造的方法，通过建立统一的精确的飞机几何数据，将飞机外形和内部结构的几何信息直接传递给数据设备，进行飞机零件和工艺装备的数控加工。因此在数字量传递中可以省掉许多样板和标准工艺装备。数字量传递协调方法的原理图见下页图:


图2.2






第三章 零件和工装的建模
零件和工装的建模主要在机械设计中的Part design模块完成，下面将以压紧器为例来介绍这一模块的功能。压紧器主要由T形支座、底座支座、支臂、转接片、活动角片、螺柱等6部分组成，下面对其中的某几个零件进行建模。
3.1 T形支座的建模
点击快捷图标运行CATIA，进入操作界面，打开开始菜单，选机械设计中的Part design，进入零件设计模块。
选择一个平面，一般选择XY平面（也可以选其他平面），点 进入草图绘制器。由于零件的需要，支座的最初轮廓尺寸为35x40x8。点击轮廓工具条中的 绘制，第一点选在坐标原点，也可随便选择。然后再在工具条中填写高度和宽度，填写完后敲回车键，轮廓就绘制完成了
图3.1 图3.2
（见图3.1）。点击 退出草图绘制器，进，入实体建模，点击 对轮廓进行拉伸，出现图3.2对话框，拉伸厚度为8mm，点ok完成拉伸，草图就成为了立体模型。见图3.3。再点XY平面，然后点击 ，绘制中间的轮廓。如上次操作一样，点 ，根据夹具航标，中间轮廓厚为6mm，所以第一点坐标为（17，0），宽度6mm，高度35mm，如图3.4。点 退
图3.3 图3.4
出草图绘制工作台，进行拉伸。点 ，出现拉伸对话框，拉伸厚度为22mm，点ok完成拉伸。
下面就进行孔的加工了。T形支座与底座支座的连接采用销钉连接，所以孔为圆孔，没有螺纹。点击孔在支座的一个表面，然后点击 进行孔的草图绘制。这里需要注意的是孔的位置必需要严格要求，这是为了在后面的装配中避免孔不对应而产生干涉现象，从而导致零件成为废品。由于在CATIA中圆的绘制都是以半径确定的，所以在这里圆都用半径R表示。首先确定孔径，两个孔的半径相等，为R3.6mm，孔距为19mm，两孔离上表面13.6mm，确定这些参数后就开始画圆了。点击 里的 画圆。这时候会出现填写圆心坐标和半径的对话框，你可以通过上面的数据来计算出坐标，或者通过圆心约束来确定圆心的位置。即可以先随意的画两个R3.6的圆，然后再通过 约束确定圆心位置。比如说孔距，点 后再先后点两个圆的圆心，就会出现孔距，再点击这个数值，出现 对话框，这时只需把值填入即可，其他的也是如此。画好圆后，点 退出草图，然后就开始进行孔的形成。孔的形成有两个方法：一是先把圆画好，再通过 工具条中的 ，对零件进行凹坑成型。一是通过上述工具条中的 来成型。在这里主要讲解第一种方法，第二种方法在后面的螺纹形成会提到。点 后会出现如图3.5的对话框，深度（Depth）为6mm，点ok完成凹坑，如图3.6。下面开始对
图3.5 图3.6
中间凸出部分进行1/4圆凹坑。选中间凸出部分圆孔所在的表面，点 绘制1/4圆。圆弧半径为R10，与两边相切。圆弧是不能直接画出来的，可先画一个完整圆，然后再把多余的那3/4圆剪掉。画好后点 退出草图，进行凹坑。点击 后，出现如图3.5对话框，同样，深度（Depth）为6mm。这里需要注意的是1/4不时封闭曲线，所以在凹坑的时候要注
图3.7
意方向，如图3.7，LM1箭头所指向的方向是除去的部分，所以这里需要把方向改变一下，点击LM1箭头即可，点ok完成凹坑。其实这个操作可以用Dress up工具条 的 来实现。这里将详细介绍一下这个工具条的功能。

图3.8
首先 工具表示为对象倒圆角。单击该工具，弹出图3.8所示的界面。
 在 中设置圆角的半径。
 在 中设置需要倒圆角的锐角边。
 在 中设置圆角的类型，有两种类型可供选择， 表示圆角与周边相切， 表示不考虑相切。
 在 中设置需要保留的边，有时候半径过大，会影响到相邻不需要倒圆角的边，此时可以把改变保留。
 在 中设置停止倒圆角的元素。
然后 工具条表示用一个变化的倒角半径来进行倒角。单击该工具，弹出图3.9所示的界面。
该界面和前面的图3.8所示的边缘倒角界面有些相似，差别较大的是多了Point和Variation两项设置。 用来设置控制点，对每个控制点都可以设置一个不同的倒角半径。 用来设置倒角半径变化的规则，有立方变化 和线性变化 两种。

图3.9
接着 工具表示进行面与面之间的倒角，两个面相交（实际相交或理论上相交）的地方形成尖锐的夹角，利用这个工具，可以把这类尖角倒圆。单击该工具，弹出图3.10所示的界面。

图3.10
该界面中的各项的含义前面已经讲过，这里不在重复了。选中相交的两个面，设置好限制元素（如果需要的话）。单击 就可以了。
接着 工具表示在三个面之间进行倒角，点击弹出如图3.11所示的界面。

图3.11
 在 中设置三个面中位于两边的两个面。
 在 中设置中间的面，即将要发生变形（移去）的面。
在其中还可以设置限制元素，这里选择黑色的参考面作为限制元素。设置好以后，单击 ，就可以了。
点击 出现图3.8对话框，这时需要选择要倒圆角的边，选好后在对话框的半径那一栏填上圆角半径，点ok完成。然后再对其他地方倒圆角后（见图3.12），这样T形支座建模就完成了，如图3.13。

图3.12 图3.13
3.2 底座支座的建模
像上面的T形支座建模一样，底座支座也要经过一系列的步骤来完成。
首先选XY平面，点 进入草图绘制器，绘制支座的轮廓。选择轮廓工具条 中的轮廓 来绘制，先把轮廓的
图3.14 图3.15
大概形状画出来，尺寸先不要求，见图3.14。然后再通过约束 来确定其尺寸来达到想要的形状，见图3.15。点击 退出草图，点 进行拉伸，拉伸长度为12.8mm。下面进行凹坑，点底下一个面后点击 进入草图，画一长方形，高度为6mm，距下表面3.2mm，距右表面3.2mm。
图3.16
点 退出草图，进行凹坑，点击 后，出现对话框，这里由于深度不好确定，所以在Type里选择Up to next，见图3.16，点ok完成凹坑。点右表面，点击 进入草图，画一长方形，高度为6mm，具体尺寸见图3.17，点击 退出草图，点 ，Type设置如上次步骤一样，点ok完成。下面进行孔的加工，支座的孔是为了和T形支座连接和设置的，所以孔的半径和T形支座一样，均为R3.6，孔距也相同为19mm，孔距离下表面6.4mm。点孔所在的表面，点击 进入草图，画两个圆，参数设置
图3.17 图3.18
如上所述。点击 退出草图，点 ，这时Type设置改为原来的Dimension，深度为12.8mm，点ok完成。然后再对侧面倒圆角，具体操作见上节，注意这里的圆角半径为0.5mm。到这里，支座的建模就完成了，见图3.18。由于有了上一节的介绍，所以本节的有些操作就介绍得较简单。
3.3 支臂的建模
下面进行支臂的建模，上次的支座轮廓绘制是靠约束来绘制的，这次将不全用约束了，将一部分一部分的画，下图（图3.19）为支臂轮廓。

图3.19
选择XY平面，点击 ，进入草图绘制器。先画半圆，点击 ，圆心坐标为（7.95，0），R7.95mm。再点 中的线 ，横坐标为7.95mm，画条线段与圆相交，点 中的 把右半圆剪切掉，然后再把线段删掉，点击 ，圆心坐标为（7.95，0），R3mm。再点 画圆，圆心坐标为（95.3，0），R10mm。然后点 画线段，起点为左边的半圆一端点，线段为水平，终点在右边圆上，点 再画另一条线段，起点为左边半圆的另一端点，线段为水平，终点在右边圆上。点 中的 来过渡线段和右边圆，先后选择线段和圆，然后，半径为R10。这里要注意的是过渡的方向，如果方向不对的话，那就得不到想要的效果，当方向对后，在输入过渡半径，另一条线段也是如此，点 把过渡圆弧之间的圆弧剪掉。点 画圆，圆心坐标为（95.3，0），R3mm。点 画圆，圆心坐标为（125，3），R3mm，点 画圆，圆心坐标为（125，3），R5mm。点击 中的 工具条 中的双切线 ，在点最右边的R5圆，然后再点中间的R10圆，相切线为外相切线，共有上下两条，点 把相切线中间的圆弧剪掉，这样轮廓就完成了。
点击 退出草图，点 进行拉伸，拉伸长度为6.4mm。这样支臂建模就完成了。
3.4 转接片的建模
选择XY平面，点击 ，进入草图绘制器。点击 ，圆心坐标为（0，0），R6mm，点击 ，圆心坐标为（35，0），R6mm。点击 工具条中的双切线 ，为外相切线，上下两条，点 把相切线中间的圆弧剪掉。点 中的 工具条 中的打断 ，点上相切线，坐标为（8，6），在点 ，同样在上相切上，坐标为（27，6）点 把两点之间的线段剪掉。点 ，第一点坐标（8，6），第二点坐标（8，11），第三点坐标（27，11），第四点坐标（27，
图3.20
6），这样轮廓就完成了。点击 退出草图，点 进行拉伸，出现对话框，点击Thick，出现如图3.20对话框，可以看到，有两个拉伸，分别为LIM1和LIM2，可以直接点击LIM1或LIM2调整拉伸长度，也可以在对话框里填写拉伸长度。当然，也可以不点Thick，用单方向拉伸，这里我们使用双向拉伸，拉伸长度都为6.4mm，然后再点Thick，点ok完成。如果最后不点Thick的话，那就不是实体了，而是一个厚度为1mm的空壳，这点必须要注意。
选择XY平面，点击 ，进入草图绘制器。 上面的边距上表面3.2mm，其他边在实体外面。点击 退出草图，点 ，同样在对话框里点Thick后，出现的对话框里有两个凹坑，选深度都为3.2mm，这里要注意的是也要在点ok之前点击Thick，否则就成为厚度为1mm的凹坑。
点击 工具条中的 进行孔加工，然后再点想要加工孔的表面，出现图3.21对话框。这个工具的功能非常强大，在这里将详细分析讲解。

图3.21
该界面有Extension，Type和Definition这三个选项卡。
（1）Extension选项卡如图3.21所示。
 在最上面的下拉列表框中设置孔的类型，有Blind(盲孔)，以及Up To Next（到达最近的表面）,Up To Last（到达该实体的最后表面）,Up To Plane（到达下一个平面）和Up To Surface（到达下一层表面）。选中不同的选项，下面的内容设置会发生相应的变化，在右上角会有不同的图示，显示该种类型孔的大致形状。
 Diameter用来设置孔的直径。
 Depth用来设置孔的深度。
 Limit用来设置打孔深度的限制元素，该项在孔的类型为Up To Plane和Up To Surface时才能设置。
 在Offset中指定孔的底部离打孔限制元素（针对Up To Plane和Up To Surface）两种类型）和打孔端面（针对Up To Next和Up To Last两在种类型）的距离。当孔类型为Up To Next，Up To Last，Up To Surface时需要设置。
 单击Position Sketch下面的 按钮可以进入草图绘制，对孔的位置进行定位。在Bottom中设置孔底部的形状，有平底（Flat）和V形底（V-Bottom）两种形式。如果选择V-Bottom，则可以对底的锥度角进行设置。
 在Bottom中的设置孔的底部形状，只有Blind类型的孔才需要设置。
（2）Type选项卡如图3.22所示，用来对孔头的形式进行进一步设置。在最上面的下拉列表框中设置孔头的类型，对于每种类型的在右边会给出相应的图示，下面的设置内容会发生相应的变化，CATIA工作区中几何体上孔的形状也会发生相应的变化。

图3.22
 Diameter用来设置孔头的直径。
 Angle用来设置孔头底部锥度角。
 Anchor Point用来设置孔头定位点位置。

图3.23
（3）Thread definition选项卡如图3.23所示，用来对螺纹孔进行设置。
 Threaded选项表示是否将孔设置为螺纹孔。
 Thread Definition是对螺纹孔进行详细的设置。Type定义螺纹孔的类型， 表示无标准， 则表示该螺纹为细牙螺纹， 表示该螺纹为粗牙螺纹，Thread Diameter设置螺纹直径，Hole Diameter设置孔的直径，孔的直径必须比螺纹直径小，Thread Depth设置孔的深度，孔的深度必须比螺纹深度大，Pitch指定螺纹间距。Standards下面的 和 按钮可以增加和移去标准。 和 分别表示生成的螺纹是右旋还是左旋。
孔 的功能就介绍到这，下面就开始打孔。点击 ，再选择要打孔的表面，出现如图3.21对话框，由于要打的孔没有螺纹，且为圆柱孔，所以只要在第一个选项卡里设置就可以了，后两个不动。然后在点击如图3.21对话框中的 进入草图绘制，确定其孔的圆心。点击约束 ，再点圆心 ，点边上的半圆，把约束值设置为6mm，这样圆心的位置就固定好了，点击 退出草图，回到如图3.21对话框，由于要打的孔有上下两个板，所以选择Up To Last（到达该实体的最后表面），这样Depth选项就变成灰色的了，即不可以填写数值，Bottom选项也变灰色了，不需要选择。而Offset选项激活了，所以这个选项需要填写选择。这个选项的内容在前面只是初步介绍了，所以在这里再介绍一下。前面讲了，这个选项是孔的底部离打孔端面的距离，也就是说该实体的最后表面离孔端面的距离，如果数值为正的话，那就是孔穿过最后表面，如果数值是负数的话，那孔就不穿过最后表面，设置数值的绝对值就是最后表面离孔的距离。所以如果是打通孔的话一般设置为0mm就可以了。Diameter选项为孔的直径，为Φ6mm。这样参数就设置完了，这时可以点 先观察下，看看是不是符合，不符合的话再改，符合的话就点ok完成。另一端打孔的操作同上。再在上表面与侧面相交的两条线倒圆角，圆角半径为R2。这样转接片的建模就完成了。
3.5 螺柱的建模
选择XY平面，点击 ，进入草图绘制器。点击 ，圆心坐标为（0，0），R5mm，点击 退出草图，点 进行拉伸，拉伸长度为82mm。下面进行顶头的建模。选择YZ平面，点击 ，进入草图绘制器。点 画线段，起点（0，0），终点（5，0），点 画线段，起点（0，20），终点（12，20），点 画线段，起点（12，20），终点（5，0）。点 画一竖直轴线，水平坐标0mm。点击 退出草图，点 工具条中的 进行旋转，出现如图3.24对话框。在这里详细介绍一下该工具的功能。
这个 工具表示把一个Sketch对象绕一根轴旋转，从而建立一个旋转体。需要注意的是，旋转对象与该轴不能在同一个Sketch中，且不能与旋转对象相交，同时要求该Sketch对象是封闭的且不是自相交的。单击会出现图3.24界面。

图3.24 图3.25
 在Limits中设置旋转的起始角度和终止角度。
 在Profile中设置需要旋转的Sketch对象，然后进入草图绘制对它进行编辑。
 Axis设置旋转轴。
一般旋转轴都不需要设置，会自动默认旋转轴。点击之前绘制的草图，点预览，顶头就生成了，见图3.25，点ok完成。
接下来就是螺柱的螺纹生成了，螺柱的螺纹和孔的螺纹不一样，一个是外螺纹，一个是内螺纹，所以在生成螺纹时使用的工具也不一样。孔的螺纹生成在前面已经介绍了，螺柱的螺纹生成和孔德螺纹生成查不多，这里就不多介绍了。点击 工具条中的 ，出现如图3.26对话框

图3.26
这个界面在前面我们已经见过的螺纹孔和它相似，其实他们的操作也是一样的。不过，有一点要注意的是螺栓和螺纹孔的标准一样，也就是说螺距要一样，不然的话在你后面装配时会出现干涉。关于干涉，在后面的讲解中我将详细介绍，这里就不在多说。
图3.26中的 是表示螺纹的侧面， 则是指定螺纹的限位面。螺纹的长度按照标准上去取，螺距和先前螺纹孔的螺距是一样的，至于螺纹的旋向一般都是右旋。
当螺纹设置完后，螺栓的成型大体上就已经完成了，点ok完成。到这里螺柱的建模就完成了。
现在，本次毕业设计中要用到的建模方面的工具已经完全介绍完了，下面的活动角片、手柄、插销和圆柱销等其实都是用这些工具来完成的，这里就不在一一建模了。需要补充的是每建完一个模型保存时都要把它放在一个适当的位置，因为在装配时，你要去找你已经建完的模型，而且一旦该模型在装配时被使用后，你就不能在移动该模型了，所以你要有一个合理的保存方式，避免以后发生零件丢失的情况。

第四章 型架的装配
CATIA的装配设计工作环境可以方便地将绘制完成的零件组装在一起，从而形成一个完整的产品。在装配过程中还可以切换到Part design工作环境，对零件进行修改。修改完成后通过同步更新功能，可以使这种修改体现在装配图上。
运行CATIA V5软件，进入用户界面。单击工具菜单，从弹出的下拉菜单中选择选项菜单选项，以弹出选项对话框。在进行装配之前有些参数需要设置，主要需要确认和更改下列3项装配：
 选择左边列表项基础结构→产品结构中的高速缓存管理选项卡，使用高速缓存系统前的复选框处于未选中状态。改变此项装配，只有重新启动CATIA才能使之生效。
 选择左边列表项基础结构→产品结构中的产品结构选项卡，确认手工输入前的复选框处于未选中状态。
 选择左边列表项零件设计→装配件设计中的常规选项卡，确认更新后的复选框处于选中状态，且更新方式设为手动更新。
下面将介绍装配设计的各种工具的功能和使用方法。
4.1 装配特征
装配特征工具条为 ，该工具条只含有两个工具，利用这两个工具可以进行分割、打孔、布尔操作以及对称操作等。
在本次毕业设计中，这个工具条基本没有用到，这主要是初步运用CATIA，对于这个操作还不熟悉，运用得不是很灵活。这不说这个工具条不好使，而是经验不足，主要是在Part design中把零件全部设计建模完成，然后再调到装配设计中进行装配。其实这种方法很不实用，且容易出错，特别麻烦。最好是在装配的过程中进行零件设计建模，这样能发现问题及时解决，简单方便。由于是初步接触CATIA软件，所以只好先在Part design中设计建模，这样可以慢慢熟悉这个模块的功能，以便在装配时转到Part design能够很快的把零件修改好。
在这里还是要简单地介绍一下这个工具条的功能。
展开工具 为 ，包含5个工具，提供了分割、打孔、布尔操作等功能。
 工具表示切割装配件中的各个部件。这和Part design中的分割操作有类似之处。只是这里的切割可以切割装配件中的各个部件，这需要注意哪些是进行切割操作的对象，哪些不需要进行切割。
 工具表示在实体上打孔。具体设置和 的设置类似，在这里也不介绍了。
 工具表示在装配件中创建Pocket对象。Pocket对象的设置和前面Part design中的Pocket对象的设置类似，至于另一个对话框的设置在这里就不介绍了。
 添加工具 和除去工具 分别表示在装配件的各个部件之间进行加和减的操作。这些操作和Part design中的操作类似，只是多考虑了影响对象。
工具表示创建相对于某个面镜面对称得对象。这和Part design中的操作类似，在这里就不介绍了。
装配特征这个工具条在本次毕业设计中运用得不多，所以就介绍得较简单。在本次毕业设计中运用得较多的是约束工具，在下节将详细介绍这一工具条。
4.2 约束工具条
约束工具条为 ，一共包含10个工具，是装配工作环境中比较核心的工具条，它提供了创建各种约束的功能。所谓装配，简单说就是把预先设计好的部件集中到一起，按照一定的约束，组成机构和产品，约束的重要作用是显而易见的。
 一致性约束
点 直线 平面 几何面 球体 柱体
点
直线
平面
几何面
球体
柱体
表4.1
工具表示在两个或多个对象之间创建一致性约束（比如同轴），下面我们将可以建立一致性约束的元素列在表4.1中。我们这里约定凡有约束图标出现的单元格，代表这两种对象可以进行该种约束。
这里说一下平面（Plane）和几何面（Plane Face）之间的区别。平面是一个抽象的概念，是无限的。几何面是一个具体的几何体，是有限的。至于约束属性设置在这里就不介绍了，在后面的实例中将会提到。
 接触约束（Contact Constraint）
工具表示在两个或多个面对象之间创建接触约束，也就是面接触约束。可以创建该种类型约束的元素列举在表4.2中。
几何面 球面 柱面 锥面 环面
几何面
球面
柱面
锥面
环面
表4.2
 偏移约束（Offset Constraint）
约束表示在两个对象之间创建距离偏离约束。可以创建该种类型约束的元素列举在表4.3中。其实，偏移约束和面结束有点相似，因为当偏移量为0时也就变成了面接触了。
点 直线 平面 几何面
点
直线
平面
几何面
表4.3
 角度约束（Angle Constraint）
工具表示在两个几何对象之间创建角度约束，包括平行约束（0度约束）和垂直约束（90度约束）。可以创建该约束的元素见表4.4。
直线 平面 几何面 圆柱 圆锥
直线
平面
几何面
圆柱
圆锥
表4.5
 固定组件（Fix Component）
工具表示固定几个几何对象。该约束防止在更新文档以后对象位置发生变化。这种固定时根据组装的几何原点来定义部件的位置，也就是装配的绝对位置，此种固定方式又被称为Fix in space。还有一种固定方式是根据其他部件固定位置，也就是相对固定。比如说插入新的部件，定义新的部件和此固定部件的位置关系时，新的部件会以此部件为基准相对移动，而此固定部件的位置保持不变，相对固定又被称做Fix。
 整体固定（Fix Together）
工具表示把多个几何对象固定在一起组成一个整体（注意这些几何对象之间的相对位置并不发生变化，他们只是在逻辑上成为一个整体）。
 快速约束（Quick Constraint）
工具表示快速创建约束，所创建的约束类型根据当前所选取的对象以及相关环境参数的设置而定。
 柔性和刚性子装配（Flexible/Rigid Sub-Assembly）
工具表示柔性和刚性子装配，所谓子装配，就是指在包含在一个装配对象中的装配。刚性装配是在以前的版本中就有的，它的特点是把子装配看作一个整体来进行操作（比如移动操作），而不能仅操作子装配中的单个部件，当执行一个刚性子装配的拷贝时，如果该子装配或其拷贝的约束，相应的拷贝或子装配会发生相应的变化。柔性装配是CATIA V5R7版本中的新增功能，在柔性装配中，可以单独操作子装配中的某个部件。当改变子装配的拷贝的约束时，子装配部发生相应的变化。
 改变约束（Change Constraint）
工具表示改变约束的类型，选中需要改变类型的约束，之后单击该工具，在对话框中选中某种新的约束类型，点ok完成。但是这种改变可能会影响到其他的约束，所以一定要慎重。
 阵列重用（Reuse Pattern）
工具表示再次使用某个阵列方式生成对象。这和Part design中的 工具有类似之处，在这里就不介绍了。
约束工具条的10个工具就介绍到这，在本次毕业设计中主要运用的是前四种工具，下面就将以压紧器为例来介绍一下装配中需要注意的问题。
4.3 压紧器的装配
运行CATIA软件，自动进入装配设计界面，现在开始导入零部件。
单击产品结构工具 中的 工具，然后单击目录树最上端的 ，弹出文件选择对话框，定位到文件名为Txingzhizuo.CATPart文件，如图4.1。接着再点 ，单击
图4.1
，定位到文件名为dizuozhizuo.CATPart文件，这样两个零件就全导入了，下面就开始进行装配。
点约束工具条 中的 ，出现如图4.2对话框，该提示表示你开始使用约束工具条，选中Do not prompt in the future前的复选框，那下一次使用约束工具时就不会出现该提示框。
图4.2
先后选择两个孔的轴，见图4.3，该约束为同轴约束。如果两个件相离太远不便进行约束的话，可以运用界面右上角的指南针来进行操作。具体

图4.3 图4.4
方法是：将鼠标移动到指南针的中心红色的方块上，见图4.4。然后按住鼠标左键将它拖动到你要移动的零件上面见图4.4。自由旋转→移动顶端圆点；平移→抓住任一条线移动；c 旋转→ 抓住任一平面上的弧线转动；d平面移动→抓住任一平面移动；单一物体移动→放置其在物体上移动。
这里要注意的是约束要对应上，如果你的约束过多或冲突，知道具体是哪个约束发生冲突，或者是哪些约束是多余的，你也可以点 进入大的界面来进行更改。要说明的是，当一个约束不起作用时，该约束的颜色是黑色的，当一个约束发挥它的作用时它则是绿色的。这样你就可以根据约束的颜色来判断它是一个有用还是无用的约束了。当你把
图4.5
冲突或多余的约束删除后，点 （更新）就会出现图4.5所示的情况。

图4.6
那么当你点 时，它会弹出图4.6所示的界面。你可以点界面中的 来进行发生冲突的约束进行再编辑，如果你知道哪个约束多时，你也可以点 来进行直接删除。如果你想暂时把多余的或冲突的约束去掉它的约束性质，你也可以点 等到以后再对它进行处理。
这样同轴约束就完成了，但是仅有同轴约束还是不能固定两个零件的，所以在轴的方向上还需要固定，这就是下面要讲的面约束。
单击 工具选择你要使相接触的两个平面，如图4.7。确定接触约束后，点 （更新）你就可以看他们组装后的情况了，见图4.8。

图4.7 图4.8
T形支座和底座支座的装配就完成了，当然实际情况是运用销定位来完成装配的，现在只要把销装上就可以了。
其实，在进行接触约束时，完全可以用偏移约束来替代。具体操作如下：点 然后选取你要进行约束的两个平面，这时会出现图4.9所示的界面，将偏移量设置为0mm。然后点 （更新）这时你会见到图4.12界面。
同样，当你的约束过多或者冲突时，还是会出现图4.6所示的界面，还是可以有那几种选择。还有一个约束就是角度约束 了。如果两个平面平行，那设置角度时，如果是对两个相邻的面进行约束，则角度就设置为0度，当对两个体的不同平面约束时，你就要把角度设置为180度。如果垂直的话，那就把角度设置为90度，见图4.13。

图4.9。

图4.12 图4.13
压紧器其他零件的装配就不再介绍了，其操作与上述的T形支座和底座支座的装配相类似。
4.4 干涉分析
当装配完成后，必需要检查一遍，这就是下面要讲的干涉分析了。
单击空间分析工具条 中的碰撞 ，弹出如图4.14对话
图4.1
框，在弹出设置对话框的同时，还出现了冲突检测工具。对话框的设置一般采用默认的设置，在Type中的设置一般为Contact+Clash，当然也可以选择其他的选项。设置完成好后，单击应用按钮，会弹出如图4.15所示对话框。

图4.15 图4.16
在干涉分析结果对话框中，在Results中显示了属于设置类型中的干涉及属性。如果干涉结果很多，可以通过过滤器（Filter list）来选出关心的干涉结果，干涉结果的显示方式可以通过选择下面的选项卡进行设定。在列表框中选中某个干涉，会得到有关干涉的更多信息，如图4.16
根据检测后的干涉结果，在修改完成这些需要更改的约束后，再检测一遍，如果有干涉的话，那就还要更改，一直到没有干涉为止。这样压紧器就装配完成了，见图4.17。

图4.17
其他工装以及零件和工装的装配操作和上述相类似，就是约束和检测干涉不断重复进行的过程。一开始可能会慢点，到最后就会越装越快，解决相关的干涉也就越得心应手。
4.5 型架的装配
经过上几节的基本介绍，下面开始对型架进行全面的装配。
下面就开始对框架进行装配，先装配底下放置在地坪上的平板和角钢，这样可以确定一个平面，起到一个很好的定位作用，见图4.18。平板面即水平面，有了这个面做为基准，在装配其他零件的时候就轻松多了。下面接着装底下的钢管，先装连接两个角钢的钢管，钢管的位置不难确定，可以看到钢管下面有以之连接的板，点 ，钢管和板之间为同轴约束，另外一个约束为钢管和角钢的偏移约束 ，这样该钢管就装好了。另一端的底平板、角钢等的装配就不介绍了，参照上述步骤。现在
图4.18
该装确定竖直平面的底下钢管了，这个有点难度。初看一下，这里好像用不上 ，深究一下就会发现该钢管和之前装的钢管的连接处可以用同轴约束，可以看到该钢管的端部（即与其他钢管连接的部位）为一曲面，这个曲面也有一个轴线，这个轴线与和它连接的钢管的轴线同轴，这点比较难以发现。解决这个问题之后，装配起来就好办了，利用 工具先确定其水平位置，然后再用偏移约束 来确定其具体位置。装好这个钢管后再装其另一端的钢管和底下的其他零件，具体步骤和上面所述相类似，就不介绍了。装好底下部分后，接着进行确定竖直平面的其余三根钢管。由于有了前面的定位，这三根钢管的装配就简单多了。首先装竖直钢管，使用 和 约束，在使用 约束确定其与水平垂直就可以了，另一竖直钢管也是如此，至于最后一根钢管就更简单了，直接使用 让其与两竖直钢管连接就行了。
到这里框架就大体结构就装好了，剩下的零件装起来就简单了，但是由于数量多，在装配的时候也要注意。框架的其他零件的装配就不介绍了，步骤都大同小异。
框架装配好后，进行型架其他部分的装配。
本型架的主体为左右两个曲线板，也可以说是卡板，所以先装两个曲线板。曲线板和框架的斜钢管上的板焊接在一起，在装配的时候就是靠这些板来固定曲线板的位置，约束的时候采用 约束，其中的面约束也用偏移约束来代替，这样做是为了面接触时如发生干涉是不好修改，采用偏移约束的话只需要改变其偏移量即可，见图4.19。接头定位器也是型架的重要部分，它与框架的上钢管上的板焊接在一起，由板来固定定位器的位置，装配方式和曲线板类似。定位器主要分布在曲线板的内圈，和曲线板螺接在一起，压紧器和曲线板焊接在一起，挡块也是和曲
图4.19
线板焊接在一起，这些零件的位置需要具体的数据，根据框的相关的部分零件的位置来确定。考虑到曲线板的强度问题，所以在曲线板的背面安装几个加强筋，见图4.20，和曲线板焊接在一起。
这里要注意的是在装配定位器的时候要先装衬套，当然先装定位器的话到最后也不会出什么问题，但这样装的话可能就会忘了，毕竟要装的零件太多。也正由于要装的零件太多，所以特别要注意干涉分析，一般装5个零件左右就因该检查一次，这样改起来还简单一点，要不然干涉太多改的时候容易出错。

图4.20



第五章 零件和工装的预装配
从零件到产品有一个很重要的中间步骤，那就是装配。前面的型架就是为了零件的装配做准备，在本章中，将介绍零件和工装的预装配。
5.1 腹板的装配
在装配框之前，还有一个过程，那就是装配方案，即通常所说的工艺规程。考虑到零件的定位问题，本次毕业设计采用先装配腹板的方案。
腹板是SD998框的核心部件，如果把腹板定位好，那装其他的零、部件就轻松多了。该腹板的主要靠其工艺孔来定位，见图5.1，可以看到，
图5.1
每个腹板上都有工艺孔，这对定位来说就变得简单了，所以在设计曲线板的时候，在曲线板的相应位置也要设置孔。由于工艺孔在曲线板上都有相应的孔存在，所以在装配的时候主要靠 工具来约束。SD998框共有6块腹板，先装下面的1号腹板，用 约束后，再用偏移约束 让腹板和曲线板贴合，即偏移量为0mm。这样其他腹板就好装了，腹板之间和中间的连接件铆接在一起，所以装其他腹板先用 约束后，再用偏移约束 将腹板之间连接在一起就行了。
腹板的装配虽然简单，但非常关键，只有腹板装配好了后，在装框的其他零件时才轻松，对其他零件的定位才会准确。由于腹板的装配较简单，但要求严格，这就意味着在设计曲线板是要非常严格，对孔的位置精度要求非常高，在设计孔的时候难度较高。
5.2 缘条和其他零件的装配
在装配好腹板后，下面就接着装配缘条了，见图5.2。缘条共有3条外缘条和3条内缘条。缘条的定位主要靠曲线板上的挡块来实现，内、外缘条都是如此。缘条之间并不是连接在一起的，而是有段距离，缘条的端面是一个平面，且临近的缘条之间的端面时平行的，这样距离就可以确定下来，经测量为2mm。缘条和挡块的装配还是使用偏移约束 ，偏移量为0mm，缘条和腹板铆接在一起，所以缘条和腹板的装配用偏移约束 ，偏移量为0mm。缘条是左右对称的，故下缘条的端面离框架上钢管的中心平面1mm，使用偏移约束 ，偏移量为1mm。这需要在钢管的建模时在其中心设置一个平面，与钢管轴线垂直。
缘条的装配与腹板相比较麻烦些，因为约束的对象不是很具体，需要一个辅助平面，这种情况并不是很特殊，它在很多地方都会运用到。由于有了辅助平面的帮助，许多零件的装配因此变得简单多了。

图5.2
下面开始进行加强板的装配。本框共有9块加强板，正面6块，反面3块。加强板与腹板焊接铆接在一起，加强板和腹板上有相对应的孔，再装配的时候就用 来约束这些孔，然后再使用偏移约束 ，偏移量为0mm。加强板的装配比较简单，在装配的时候要注意每个加强板堵塞位置，不要弄错了位置，其中有几个加强板比较相似。
到这里框正面的零件就装配的差不多了，就剩下两个T形件，这两个T形件可以在最后装配，具体的装配步骤和后面的T形件相类似，故这两个T形件的装配就不介绍了。
接下来开始装配大量的槽形件、T形件和角材。这些零件数量较多，在装配的时候要格外的注意，见图5.3。
首先装配槽形件，槽形件共有13件，在框的下半部对称分布，和腹板铆接在一起。槽形件的定位较难，由于没有定位的部位，所以这里就需要做一些辅助工作。槽形件的定位主要是划线定位，即在腹板上划线，把槽形件在腹板上的具体位置通过原始图纸上的尺寸来划线确定，这要求在腹板建模的时候就应该把这些线给画好。有了这些线后就可以装配了，利用偏移约束 ，先后点槽形件和在腹板上相对应的线，偏移量为0mm。由于槽形件为对称分布，所以在装配的时候可以使用装配特征工具条 中 镜像工具，对称面为之前提到的框架上钢管的中心平面。当然，如果在零件建模的时候就把所有的槽形件建好了的话就没有这个操作的必要了。
槽形件的装配完成后，T形件和角材的装配就容易多了，和槽形件的装配一样，T形件和角材的定位也是划线定位。线画好后，装配的步骤和槽形件一样。
最后剩下的就是框的两个接头了，接头和腹板焊接在一起，主要是靠型架上的接头定位器来定位。接头的端部平面有两个孔，再装配的时候可以使用同轴约束，点 ，先后点接头上的孔的轴线和接头定位器上的孔的轴线。然后再使用偏移约束 ，先后点接头端部平面和定位器端部平面，偏移量为0mm。另一个接头的装配也是如此。

图5.3
到这里框就装配的差不多了，至于框的其他零件如连接角片、抗剪角片和垫片，在这里就不介绍了。
零件和工装的预装配时一个很重要的过程，整个过程有简单的也有复杂的，步骤繁琐，要求在装配的时候要集中注意力，且干涉分析要勤，这样做虽然麻烦，但能保证装配的准确性。
第六章 经济技术分析