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| UG在航空发动机外部管路设计中的应用 | |
| 西北工业大学 王鹏 | |
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摘要：论述了UG软件在航空发动机外部管路设计中的应用过程及优势。
关键词：航空发动机外部管路设计UG软件
1 引言
传统的航空发动机外部管路设计虽能达到设计目标，但存在周期长、反复多、成本高等弊端，而通过数字化的三维设计手段建立数字样机可以克服这些弊端，从而提高设计水平。
发动机外部有数以百计的导管和电缆以及各种形式的卡箍，导管空间走向非常复杂，因此敷管工作非常复杂。而且由于集成了全部发动机零组件，导管空间曲线的确定很困难。敷管时，要考虑导管和导管、导管和附件之间的最小距离要求以及飞机对发动机外廓尺寸限制。利用UG软件进行发动机外部管路设计，修改方便且直观，为数控弯管、图解目录和零组件的应力计算提供了精确的数字模型。
2 UG软件在航空发动机外部管路设计中的应用
2.1 虚拟装配
用UG软件构建航空发动机产品的全数字化模型，可以对整个产品、指定的子系统或零件进行可视化装配分析，并使产品的性能达到最优化。
UG软件拥有强大的装配功能，在进行大装配时，支持自底向上和自顶向下的设计技术。自底向上设计，即将大量零件同时调到工作面上，并在其基础上进行第2次建模，然后再装配；自顶向下设计，即由最终模型派生出其下一级子模型具有相关性的基本参数，然后进行子模型设计。装配模块具有高效、高容量的装配设计功能。利用WAVE技术实现在装配关系下自顶向下和自底向上的双向控制及双向优化。
航空发动机结构复杂，若要把按真实模型建模的零件装配起来，不但要确定零组件的关系，而且涉及到各种装配形式。UG软件可以满足航空发动机数字样机的设计要求，实现按1∶1的精确模型建模，进行装配尤其是大装配。
2.2 管路应用
在计算机上模拟完整的装配时，使用UG软件的特殊工具可简化复杂的三维路径。在最终的智能装配中，可以进行间隙分析和产品材料管理，也可以定制部件、设计规则和管线材的标准等。
利用UG软件在计算机上敷设导管时，当发动机附件和导管相关的零组件安装到位后，要确定出导管的起点和终点位置。在确定导管空间位置时，要先确定导管的走向和导管经由路径中有伸根的卡箍。集成的并行工程的原则是让用户在设计过程中的任何时间都能方便地改变管路装配布局。
2.2.1 外部管路敷设过程
首先确定出导管中心线的起始点和终止点及空间走向，然后选择导管的外径、壁厚和材料，即完成了三维空间导管的敷设。
如果2根或更多导管之间需要用卡箍相连，要先确定2根导管间的距离，以保证导管和卡箍相匹配。可用平行偏置管线路径(ParallelOffsetPath)来偏移导管中心线，以保持2根导管间的中心距满足要求；也可以先装卡箍，然后再确定第2根导管的位置。
当导管中心线不能满足要求时，可以通过TransformPath来移动或复制管线的线段或控制点来改变管线走向和形状，从而改变导管形状。在改变导管形状的过程中还要不断的改变坐标来适应导管控制点定位时的要求；也可以通过SubdivideSegment在原有的路径上插入分割点，把原有的路径分成几段，可按比例分割或平均分成几等分。
在导管的敷设过程中可以采取自顶向下或自底向上的单一模式或混合模式。
2.2.2 外部管路路径的确定
确定外部管路路径的方法如下：
(1)由数控弯管机加工时所产生的中间文件转化生成。如将数控弯管机生成的中间文件IGES格式导入UG软件中，通过UG软件管路模块中的创建路径，按照原有的直线和圆弧来生成路径。
(2)通过坐标按坐标位置来确定路径。
(3)通过UG软件管路模块中的HealPath来自动生成。首先确定需要连接的2个部件，然后确定StartandEndＬengths，再选择生成管路的方法。
(4)通过ParallelOffsetPath来偏移导管中心线生成。
在导管路径上生成导管时，从预先定义的数据库中选择导管的外径、壁厚和材料，通过AssignStoCｋStｙle来指定生成导管的显示形式，可以为简单的圆柱形的导管形式，也可以显示为管线形式。发动机外部管路示例如图1，2所示。
2.2.3数据的生成和转换
通过UG软件生成的导管可以实现CAD/CAM一体化，模型的三维数据可以直接输送到数控机床上进行生产，保证了管路制造精度高，装配无应力，提高了发动机外部管路的工作可靠性和寿命。
另外，导管数据可以转换为其他格式直接应用到一些专用软件中，进行静应力分析等。 （图片） （图片） | |
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