[发明专利]一种飞机框肋类钣金零件工艺模型设计方法

说明书

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1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，韩盛夏与闫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1构成工艺模型的参考模型：

步骤1a：以腹板内表面S^W所在平面F^WU，与弯边设计参考面相交，形成交线将平面F^WU沿法向向弯边方向平移h，得到平面F^WD，平移距离h＝最大弯边高度+(10～15)mm；以F^WD与弯边设计参考面相交形成交线以交线与交线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所述i＝1,2,…,G；

步骤1b：建立弯边设计参考面所对应弯边外表面j＝1,2,…,C_i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C_i∈N,1≤C_i≤(H-G+1)，且具体步骤如下：

步骤ⅰ：各弯边设计参考面所对应弯边外表面的周向最远端的两条边界线分别为和将其沿和方向分别投影到弯边分割参考面上，形成投影线和投影线与交线相交形成交点和其中和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ⅱ：将交点和沿交线向外延至点和并过点和做交线的法平面和使投影线和在法平面和之间，法平面和与弯边设计参考面相交为交线和

步骤ⅲ：在交线和交线之间得到弯边分割参考面形成弯边投影分割扩展参考面其边界线段分别为

步骤ⅳ：以弯边设计参考面法平面和在腹板内表面所在平面F^WU截取得到腹板扩展内表面