一种飞机框肋类钣金零件工艺模型设计方法.docx

一种飞机框肋类钣金零件工艺模型设计方法专利名称：一种飞机框肋类钣金零件工艺模型设计方法一种飞机框肋类钣金零件工艺模型设计方法技术领域本发明属于飞机制造技术领域，具体涉及一种飞机框肋类钣金零件工艺模型设计方法背景技术：框肋零件是飞机钣金零件的主要零件，常用于机翼翼肋、机身隔框等处，大多与蒙皮搭接，担负着控制飞机外形、保证气动特性的作用，占飞机钣金件总量的50%以上零件腹板大多是平的或略带曲度，周围有弯边，弯边上经常有下陷和长桁缺口随着飞机外形的复杂度增加，弯边一般为具有变曲率变截面特征的曲面本发明所针对的零件腹板为平面 零件实例如图I所示框肋零件作为飞机结构组成的重要部分，直接影响着飞机的外形准确度和结构承载能力，其制造成为决定飞机整体性能的重要环节现代飞机的发展使得其外形变化更为复杂，同时对疲劳性能、飞行寿命的要求也越来越高,对钣金件的精度和质量提出了更高的要求这就要求制造出的钣金件可以尽可能接近最终形状，特别是要求尽量减少手工修整量，甚至不允许手工敲修，实现“一步法”成形，提高产品品质和外观，以达到钣金件精密成形的要求框肋零件主要采用橡皮囊液压成形方式进行生产制造橡皮囊液压成形具有成形效率高、成形零件表面质量好、成形模具为半模等优点，然而同样存在着钣金件成形共有的回弹、起皱和破裂问题。

其中，回弹问题是影响框肋零件成形质量的突出问题框肋零件成形回弹量的控制与材料性能、成形工艺参数等多种因素相关，通过对成形工艺过程进行相应的改进与控制虽然能在一定程度上减小板料的回弹量，但是并不能完全消除回弹，并且由于各种工艺参数对成形过程的影响机理复杂，对于参数值的确定不具有普适性因此，为了使板料在卸载后形状与所要求的零件形状一致，最有效地途径为修正模具形状模具设计的依据即为考虑了回弹补偿的零件工艺模型工艺模型作为工艺补偿参数的载体，可以便捷准确地将结构参数传递到成形模具上，是保证零件成形精度的关键而框肋零件单件数量少、品种多、尺寸变化大、结构特征难以参数化表达，也为框肋零件回弹修正中间态模型的确定，即框肋零件工艺模型定义，带来了困难实际生产中，橡皮囊液压成形框肋零件工艺模型设计及成形模具设计，并未考虑回弹预测与补偿，为防止干涉仅在下陷区进行了下陷加深处理；论文与期刊中，韩盛夏与闻红勇在对液压成形模具设计技术的研究时，都提出了对零件进行了截面离散，采用离散截面来表达液压成形零件的方法，弯曲类零件信息采用二维截面线包含的弯曲角度和弯曲半径来表示出来，但是仅止于对直线弯边类零件以及独立的各类规整弯边表达的研究，并未涉及变截面的弯边零件或弯边线曲率变化时弯边表达的研究，以及完整零件考虑回弹补偿的工艺模型设计的研究。

发明内容要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种飞机框肋类钣金零件工艺模型设计方法，根据零件的设计模型，设计出可以直接应用于模具工作型面设计的零件工艺模型技术方案一种飞机框肋类钣金零件工艺模型设计方法，其特征在于步骤如下步骤I构成工艺模型的参考模型步骤Ia 以腹板内表面Sw所在平面F ，与弯边设计参考面f相交，形成交线if ； 将平面Fffu沿法向向弯边方向平移h，得到平面F ，平移距离h =最大弯边高度+ (10 15) _ ;以F 与弯边设计参考面相交形成交线Zf ;以交线Zf与交线If截取弯边设计参考面，取两个交线之间的部分作为弯边分割参考面Sf1:所述i = I, 2,…，G ;步骤Ib :建立弯边设计参考面所对应弯边外表面*S」=1，2，…，Ci的投影分割扩展参考面，以及零件腹板内表面扩展分割面，所述Ci e N, I ^ Ci ^ (H-G+1)，且=Hι=1具体步骤如下步骤1:各弯边设计参考面Sf所对应弯边外表面^的周向最远端的两条边界线分别力P和Zfi，将其沿和@方向分别投影到弯边分割参考面上，形成投影线If和If， 投影线￡=、与交线Zf相交形成交点if1和if2 ,其中@和g分别为弯边外表面^和*^与设计模型中弯边设计参考面之间的偏移方向；步骤i1:将交点if和if沿交线if向外延至点if和/f，并过点if和if做交线If 的法平面A，使投影线if和ζ "在法平面f w和ifΛ之间，法平面if 1和ifΛ与弯边设计参考面#相交为交线if和Zf;步骤ii1:在交线￡f和交线Zf之间得到弯边分割参考面V，形成弯边投影分割扩展参考面K2，其边界线段分别为Zf、Lf, Lf、Zf;步骤iv 以弯边设计参考面Sf、法平面if1和if^在腹板内表面所在平面Fwu截取得到腹板扩展内表面贫";步骤c :在腹板扩展内表面与弯边投影分割扩展参考面Sf2相交的边界线段Zf7 处，按照零件弯边内型面圆角半径进行倒角，形成弯边参考圆角面与腹板扩展内表面^相交形成扩展腹板弯边线』 具体实施方式现结合实施例、附图对本发明作进一步描述以图1实例前襟20肋零件为例，该零件由平面腹板以及两个变曲率、带下陷和长桁缺口的弯边组成。

结合附图，说明飞机框肋零件工艺模型设计方法的具体实施过程1.实例零件有图2所示2个弯边设计参考面S1SPif ,图3所示弯边外表面^^、S^32、芯、祀、私以片为设计依据；使用平面Fffu和F 截取#，得到图4所示弯边分割参考面 # ;边界线的投影线Zf和Zf在法平面之间和/^截取#1得到弯边投影分割扩展参考面V，if1和if 共同截取平面Fwu得到腹板扩展内表面矿，结果如图 5所示；实例零件弯边内型面圆角半径为3mm，在Zf上倒3mm圆角，得到如图6所示扩展腹板面Sr、弯边圆角参考面和弯边参考凸缘面片^ .以同样的方法对弯边设计参考面幻进行操作，得到扩展腹板面Sf1、弯边圆角参考面和弯边参考凸缘面，与图6所得共同构成工艺模型的参考模型2.对扩展腹板弯边线If进行等距离散，弯边线长度为322. 876mm,等距离散成300 个离散点= I, 2，…，300)，过各离散点做片的法平面F:(k = I, 2，…，300)，分别与和相交形成圆角面曲线段Zi和凸缘面曲线段^ ，右!和Zft交点为Plk ;对&和Ifi进行回弹计算与回弹补偿，得到补偿后的圆角面曲线段尤&:和凸缘面曲线段交点为 Pi lk (如图8所示)，离散结果如图7所示；应用多截面曲面定义功能生成回弹补偿后的弯边参考凸缘面(如图9所示)；以Zf为边界，对S厂进行曲率连续的外插延伸，延伸长度为 6_，得到回弹补偿后的弯边参考面以同样的方法得到回弹补偿后的弯边参考面， 与Sf ’和、贫2共同构成工艺模型的建模依据模型。

3.应用凸台定义功能得到如图11所示回弹补偿后的零件初始外形实体Ep ;应用倒角定义和面与面的圆角定义功能，完成下陷过渡区和圆角面等的实体建模，得到如图12 所示实体Ee ;应用抽壳定义功能，取内侧厚度为实例零件材料厚度1mm，得到如图13所示零件抽壳后的实体Es ;应用多重提取功能，提取零件抽壳后实体的内表面S即为工艺模型权利要求1.一种飞机框肋类钣金零件工艺模型设计方法，其特征在于步骤如下 步骤1构成工艺模型的参考模型 步骤1a :以腹板内表面Sw所在平面F ，与弯边设计参考面S相交，形成交线If ;将平面Fwu沿法向向弯边方向平移h，得到平面F ，平移距离h=最大弯边高度+ (10 15)mm与弯边设计参考面相交形成交线if5，以交线if与交线if截取弯边设计参考面片，取两个交线之间的部分作为弯边分割参考面V1;所述i = 1,2,-,G； 步骤Ib :建立弯边设计参考面片所对应弯边外表面全文摘要本发明属于飞机制造技术领域，具体涉及一种飞机框肋类钣金零件工艺模型设计方法根据零件的设计模型，设计出可以直接应用于模具工作型面设计的零件工艺模型适用于变曲率、变截面、带下陷、带长桁缺口的框肋弯边零件，提供了一种基于弯边参考面、考虑弯边回弹与补偿的工艺模型设计方法。