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UGWAVE技术在产品结构设计中的应用
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内容提示：NX被当今许多世界领先的制造商用来从事概念设计、工业设计、详细的机械设计以及工程仿真和数字化的制造等各个领域，是当前世界主流CAD/CAM软件之一。洪都航空工业集团公司是国内探索CAD/CAM/CAE
1.前言
NX被当今许多世界领先的制造商用来从事概念设计、工业设计、详细的机械设计以及工程仿真和数字化的制造等各个领域，是当前世界主流CAD/CAM软件之一。洪都航空工业集团公司是国内探索CAD/CAM/CAE/CAT技术较早的单位之一。早在70年代初期，就在某飞机研制中建立了飞机的局部外形数学模型。1987年公司引进美国UGII软件用于K8飞机研制。为了使更多的新品在设计制造中广泛地应用CAD/CAM技术，公司从1997到2003年又连续多次从美国UGS公司引进了大型CAD/CAM软件UGII和PDM软件Teamcenter，装机量达200多台，在某高级教练机飞机的研制过程中，大量采用了UG进行数字化与制造。从理论外形建模到结构件、系统部件的三维模型详细的关联设计取得了良好的效果。
从洪都集团以往的实践来看，推广应用CAD/CAE/CAM/CAT/PDM技术，是提高产品质量，增强企业应变能力和国际竞争能力的必备手段。飞机设计与制造过程的全过程采用CAD/CAE/CAM/CAT/PDM技术进行设计制造对于提高飞机的制造质量、缩短飞机研制和批产制造周期具有重要意义。
2.相关性设计的必要性
在飞机型号研制过程中，实行并行工程是缩短研制周期、加快上市时间的关键，而并行工程实行的好与否关键在于从总体气动外形设计与各个结构详细设计、各个结构设计系统与辅助系统之间实现最大可能的关联设计，甚至产品结构设计与工装设计之间的最大可能的关联设计。当前该型号的各功能部件设计之间的协调性主要是靠UG的关联设计WAVE来保证和进行，同时关联设计模块UGWAVE的应用还是在PDM的环境支持下进行的。
3.自顶向下的WAVE设计方法
3.1基本概念
控制结构（Controlstructure）：传递飞机全局性的参数、外形、基准位置等约束条件至零件进行详细设计的树状结构，在TeamcenterEngineering中体现为产品装配结构。可以用产品结构编辑器（PSE）编辑。
起始部件（StartPart）：包含零件详细设计所必需的各种约束条件（即link链接关系）的Ugpart文件。对于不同零件所需的不同约束条件，通过CopyGeometrytoPart来包含不同的约束条件，可以通过引用集的区分不同的几何体。
链接零件（LinkPart）：产品结构树和控制结构树发生关联的UGPart文件，在其中进行详细设计，使其成为产品结构树中的零件或部件。
根据以下两点决定不用CreateLinkPart，而采用CopyGeometrytopart：
根据保密要求只能提供必要的基准信息到具体的零件UGPart，而CreateLinkPart会将基准文件的所有信息一起链接到具体的零件UGPart；而采用CopyGeometrytopart可以选择部分基准信息链接到具体的零件UGPart.
CreateLinkPart会将基准文件的所有信息一起链接到具体的零件UGPart，这样会将多余的基准信息传递到具体的零件UGPart，造成基准信息冗余，在进行WAVEUpdate时加大计算机系统负担；而采用CopyGeometrytopart可以选择部分基准信息链接到具体的零件UGPart，确保具体的零件UGPart的数据量最小，提高计算机处理的效率。
StartPart与Part之间的关联：CopyGeometrytopart.从StartPart通过选用不同的UG对象来生成不同的LinkedPart.
3.2WAVE控制结构体系
WAVE的结构体系应采用自顶向下的设计方法，结构体系根据系统的复杂性来确定。
a）各个WAVE结构采用UGPart来实现。（可以用或不用装配的方式来体现结构，总体理论外形与子系统理论外形和子系统设计基准不需用装配的方式来体现。）
b）各个WAVELINK必须采用自顶向下的链接方式。以确保不会产生循环链接的情况发生。
c）功能级或部件级的WAVE结构中包括本功能或部件的几何元素和设计基准。
d）部件级的WAVE结构并不是必须的。
3.3飞机产品结构体系
a）零件中所需的设计元素（设计基准和外形曲面）从控制结构（WAVE源）中链接。
b）原则上详细设计的零件与零件之间不进行WAVE链接。如需进行WAVE链接，应确保不会产生循环的链接情况发生。
c）几何体的链接原则：统一、清晰。
4.WAVE应用在后机身的实例
以L15后机身为例，介绍控制结构的构建方法：
a）先在TeamcenterEngineering中构建后机身WAVE总控PSE结构，它与UG中的装配文件结构保持同步；
b）后机身WAVE总控文件L15_RearWAVE_CS由后机身外形链接L15_RearFuselage_Link（它是后机身外形是通过WAVE_Link的
方式从理论外形中链接的）和L15_RearFuselage_Datums后机身设计基准（后机身中所用的设计基准在此文件中创建）组成；其中文件L15_RearFuselage_Link和L15_RearFuselage_Datums是后机身子系统级控制。
根据建模功能需要，可以建立功能级WAVE结构控制，如：
L15_RearFuselage_Kuang2后机身框内形控制
L15_RearFuselage_CH后机身长桁控制
L15_RearFuselage_CM后机身舱门控制
L15_RearFuselage_HBT后机身后边条控制
L15_RearFuselage_LBL后机身两边梁控制
L15_RearFuselage_CWZL后机尾垂整流包皮控制
L15_RearFuselage_KG后机身口盖
L15_RearFuselage_Kuang1后机身框外形控制
L15_RearFuselage_Datum_C后机身长桁设计基准
L15_RearFuselage_wpk发动机尾喷口控制
由于后机身舱门包括了前舱门，中舱门，后舱门以及有许多锁扣位置，隔板，桁条等结构，针对后机身舱门控制的复杂性，还可以创建部件级的WAVE控制结构。
L15_RearFuselage_CM后机身舱门控制
L15_CM_CH_AXIS_LINE
L15_RearFuselage_CM_HCM
L15_HCM_xiaxie_36_37
L15_HCM_xiaxie_37_38
L15_HCM_xiaxie_38_39
L15_RearFuselage_CM_xincai
L15_RearFuselage_CM_zxc_1_2
L15_RearFuselage_CM_zxc_2_3
L15_RearFuselage_CM_zxc_3_4
L15_RearFuselage_CM_zxc_4_5
L15_RearFuselage_CM_xincai_1_2
L15_RearFuselage_CM_xincai_2_3
L15_RearFuselage_CM_xincai_3_4
L15_RearFuselage_CM_xincai_4_5
通过上面几种方法将各级控制几何和设计基准构造出来：将整个后机身各个子系统、功能结构和部件结构的装配传递关系明晰出来，将公共几何在控制结构中构造出来，形成详细设计的基础。
5.后记
通过实际项目的实践，我们充分体会到了UG/WAVE的强大功能，以及对实际工程问题的适应性；如：
a）WAVE符合我们传统设计过程中的自顶乡下的设计思路和设计方法；即先进行总体布置，再进行子系统和部件及零件设计；
b）由于根据总体布置设计、打样设计阶段和详细设计阶段的需求设计了整个WAVE结构，使任务分发成为可能；在设计过程中，设计主管负责WAVE结构的构建和公用几何、设计基准的建立，并进行任务分发，一般设计人员进行详细设计；使得大家的职责比较明确，工作比较顺利；
c）真正用机身的理论外形和设计基准控制了整个后机身的其他子系统和部件的设计；而且是集中控制，如某个设计基准需要更改，我们现在只需要更改一个地方，其它部分均会自动更新；保证整个后机身结构的一致性，避免错误；
d）由于在后机身设计中有大量的公用几何体，采用WAVE结构后，节省了大量的重复建模时间，且保证公用部分模型的一致性；也节省以后修改的时间；大大提高了设计的效率；
e）WAVE的设计思路比较清晰，可以作为样板供以后的项目参考使用；
f）为保证用WAVE方式设计的零部件能够更新，要求必须用参数进行建模，建模过程比须清晰，也迫使大家提高了建模的水平；
我们将进一步研究WAVE的应用技术，争取实现整机的关联设计和并行设计；为进一步提高的我国航空工业水平出一份力。 来源: 《建筑中文网》.
NX被当今许多世界领先的制造商用来从事概念设计、工业设计、详细的机械设计以及工程仿真和数字化的制造等各个领域，是当前世界主流CAD/CAM软件之一。洪都航空工业集团公司是国内探索CAD/CAM/CAE/CAT技术较早的单位之一。早在70年代初期，就在某飞机研制中建立了飞机的局部外形数学模型。1987年公司引进美国UGII软件用于K8飞机研制。为了使更多的新品在设计制造中广泛地应用CAD/CAM技术，公司从1997到2003年又连续多次从美国UGS公司引进了大型CAD/CAM软件UGII和PDM软件Teamcenter，装机量达200多台，在某高级教练机飞机的研制过程中，大量采用了UG进行数字化与制造。从理论外形建模到结构件、系统部件的三维模型详细的关联设计取得了良好的效果。
从洪都集团以往的实践来看，推广应用CAD/CAE/CAM/CAT/PDM技术，是提高产品质量，增强企业应变能力和国际竞争能力的必备手段。飞机设计与制造过程的全过程采用CAD/CAE/CAM/CAT/PDM技术进行设计制造对于提高飞机的制造质量、缩短飞机研制和批产制造周期具有重要意义。
2.相关性设计的必要性
在飞机型号研制过程中，实行并行工程是缩短研制周期、加快上市时间的关键，而并行工程实行的好与否关键在于从总体气动外形设计与各个结构详细设计、各个结构设计系统与辅助系统之间实现最大可能的关联设计，甚至产品结构设计与工装设计之间的最大可能的关联设计。当前该型号的各功能部件设计之间的协调性主要是靠UG的关联设计WAVE来保证和进行，同时关联设计模块UGWAVE的应用还是在PDM的环境支持下进行的。
3.自顶向下的WAVE设计方法
3.1基本概念
控制结构（Controlstructure）：传递飞机全局性的参数、外形、基准位置等约束条件至零件进行详细设计的树状结构，在TeamcenterEngineering中体现为产品装配结构。可以用产品结构编辑器（PSE）编辑。
起始部件（StartPart）：包含零件详细设计所必需的各种约束条件（即link链接关系）的Ugpart文件。对于不同零件所需的不同约束条件，通过CopyGeometrytoPart来包含不同的约束条件，可以通过引用集的区分不同的几何体。
链接零件（LinkPart）：产品结构树和控制结构树发生关联的UGPart文件，在其中进行详细设计，使其成为产品结构树中的零件或部件。
根据以下两点决定不用CreateLinkPart，而采用CopyGeometrytopart：
根据保密要求只能提供必要的基准信息到具体的零件UGPart，而CreateLinkPart会将基准文件的所有信息一起链接到具体的零件UGPart；而采用CopyGeometrytopart可以选择部分基准信息链接到具体的零件UGPart.
CreateLinkPart会将基准文件的所有信息一起链接到具体的零件UGPart，这样会将多余的基准信息传递到具体的零件UGPart，造成基准信息冗余，在进行WAVEUpdate时加大计算机系统负担；而采用CopyGeometrytopart可以选择部分基准信息链接到具体的零件UGPart，确保具体的零件UGPart的数据量最小，提高计算机处理的效率。
StartPart与Part之间的关联：CopyGeometrytopart.从StartPart通过选用不同的UG对象来生成不同的LinkedPart.
3.2WAVE控制结构体系
WAVE的结构体系应采用自顶向下的设计方法，结构体系根据系统的复杂性来确定。
a）各个WAVE结构采用UGPart来实现。（可以用或不用装配的方式来体现结构，总体理论外形与子系统理论外形和子系统设计基准不需用装配的方式来体现。）
b）各个WAVELINK必须采用自顶向下的链接方式。以确保不会产生循环链接的情况发生。
c）功能级或部件级的WAVE结构中包括本功能或部件的几何元素和设计基准。
d）部件级的WAVE结构并不是必须的。
3.3飞机产品结构体系
a）零件中所需的设计元素（设计基准和外形曲面）从控制结构（WAVE源）中链接。
b）原则上详细设计的零件与零件之间不进行WAVE链接。如需进行WAVE链接，应确保不会产生循环的链接情况发生。
c）几何体的链接原则：统一、清晰。
4.WAVE应用在后机身的实例
以L15后机身为例，介绍控制结构的构建方法：
a）先在TeamcenterEngineering中构建后机身WAVE总控PSE结构，它与UG中的装配文件结构保持同步；
b）后机身WAVE总控文件L15_RearWAVE_CS由后机身外形链接L15_RearFuselage_Link（它是后机身外形是通过WAVE_Link的
方式从理论外形中链接的）和L15_RearFuselage_Datums后机身设计基准（后机身中所用的设计基准在此文件中创建）组成；其中文件L15_RearFuselage_Link和L15_RearFuselage_Datums是后机身子系统级控制。
根据建模功能需要，可以建立功能级WAVE结构控制，如：
L15_RearFuselage_Kuang2后机身框内形控制
L15_RearFuselage_CH后机身长桁控制
L15_RearFuselage_CM后机身舱门控制
L15_RearFuselage_HBT后机身后边条控制
L15_RearFuselage_LBL后机身两边梁控制
L15_RearFuselage_CWZL后机尾垂整流包皮控制
L15_RearFuselage_KG后机身口盖
L15_RearFuselage_Kuang1后机身框外形控制
L15_RearFuselage_Datum_C后机身长桁设计基准
L15_RearFuselage_wpk发动机尾喷口控制
由于后机身舱门包括了前舱门，中舱门，后舱门以及有许多锁扣位置，隔板，桁条等结构，针对后机身舱门控制的复杂性，还可以创建部件级的WAVE控制结构。
L15_RearFuselage_CM后机身舱门控制
L15_CM_CH_AXIS_LINE
L15_RearFuselage_CM_HCM
L15_HCM_xiaxie_36_37
L15_HCM_xiaxie_37_38
L15_HCM_xiaxie_38_39
L15_RearFuselage_CM_xincai
L15_RearFuselage_CM_zxc_1_2
L15_RearFuselage_CM_zxc_2_3
L15_RearFuselage_CM_zxc_3_4
L15_RearFuselage_CM_zxc_4_5
L15_RearFuselage_CM_xincai_1_2
L15_RearFuselage_CM_xincai_2_3
L15_RearFuselage_CM_xincai_3_4
L15_RearFuselage_CM_xincai_4_5
通过上面几种方法将各级控制几何和设计基准构造出来：将整个后机身各个子系统、功能结构和部件结构的装配传递关系明晰出来，将公共几何在控制结构中构造出来，形成详细设计的基础。
5.后记
通过实际项目的实践，我们充分体会到了UG/WAVE的强大功能，以及对实际工程问题的适应性；如：
a）WAVE符合我们传统设计过程中的自顶乡下的设计思路和设计方法；即先进行总体布置，再进行子系统和部件及零件设计；
b）由于根据总体布置设计、打样设计阶段和详细设计阶段的需求设计了整个WAVE结构，使任务分发成为可能；在设计过程中，设计主管负责WAVE结构的构建和公用几何、设计基准的建立，并进行任务分发，一般设计人员进行详细设计；使得大家的职责比较明确，工作比较顺利；
c）真正用机身的理论外形和设计基准控制了整个后机身的其他子系统和部件的设计；而且是集中控制，如某个设计基准需要更改，我们现在只需要更改一个地方，其它部分均会自动更新；保证整个后机身结构的一致性，避免错误；
d）由于在后机身设计中有大量的公用几何体，采用WAVE结构后，节省了大量的重复建模时间，且保证公用部分模型的一致性；也节省以后修改的时间；大大提高了设计的效率；
e）WAVE的设计思路比较清晰，可以作为样板供以后的项目参考使用；
f）为保证用WAVE方式设计的零部件能够更新，要求必须用参数进行建模，建模过程比须清晰，也迫使大家提高了建模的水平；
我们将进一步研究WAVE的应用技术，争取实现整机的关联设计和并行设计；为进一步提高的我国航空工业水平出一份力。 来源: 《建筑中文网》.
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200808/11227.htm
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