[发明专利]一种飞机框肋类钣金零件工艺模型设计方法

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。

主权项

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步骤c：在腹板扩展内表面与弯边投影分割扩展参考面相交的边界线段处，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分割腹板扩展内表面形成扩展腹板面与弯边投影分割扩展参考面相交形成凸缘参考弯边线分割投影分割扩展参考面形成弯边参考凸缘面以扩展腹板面弯边参考圆角面和弯边参考凸缘面共同构成工艺模型的参考模型；步骤2构成工艺模型的建模依据模型：步骤2a：对扩展腹板弯边线进行等距离散，弯边线弧长为l_i，离散间距为d_i，形成离散点k＝1,2,…,Q_i，其中d_i＝1～3mm，步骤2b：过离散点做扩展腹板弯边线的法平面与弯边参考圆角面和弯边参考凸缘面相交，形成圆角面曲线段和凸缘面曲线段以和共同构成切向连续的截面曲线段L_ik；其中圆角面曲线段由半径为圆心角为的圆弧段构成；凸缘面曲线段由变曲率曲线段构成；点处切向方向为点处切向方向为点与点重合于点P_ik，切向方向为步骤2c：对截面曲线段L_ik进行回弹计算与回弹补偿，具体步骤为：步骤（ⅰ）：计算圆角面曲线段回弹补偿后的圆心角半径其中Φ_ik为截面曲线段L_ik的回弹角度，根据《航空制造工程手册》飞机模线样板分册中“D-Φ”值表中查询得到，λ_ik为补偿系数取值为1，K_ik为展开系数，根据《航空制造工程手册》飞机模线样板分册中计算展开长度用K值表中查询得到，δ为材料厚度；步骤（ⅱ）：以点为起点，为切向方向，为半径，为圆心角，做圆弧段完成回弹补偿后的圆角面曲线段步骤（ⅲ）：在法平面内，将凸缘面曲线段沿平移使点与点重合于点P′_ik，并绕在点P′_ik处的法矢旋转，使圆弧段和曲线段在点P′_ik处切向连续得到凸缘面曲线段步骤（ⅳ）：使用CAD软件中的创成式外形设计模块中多截面曲面定义功能，依次选择回弹补偿后的凸缘面曲线段k＝1,2,…,Q_i为多截面曲面的截面线，完成凸缘面的多截面曲面定义，生成回弹补偿后的弯边参考凸缘面步骤（ⅴ）：以回弹补偿后的凸缘参考弯边线为边界，对回弹补偿后的弯边参考凸缘面进行曲率连续的外插延伸，延伸长度为所得曲面即为回弹补偿后的弯边参考面与扩展腹板面共同构成工艺模型的建模依据模型；步骤3：依据工艺模型的建模依据，应用CAD软件中的零件设计模块和创成式外形设计模块中的功能，完成工艺模型的设计，具体步骤如下：步骤3a：以回弹补偿后的弯边参考面与扩展腹板面为建模依据，应用凸台定义功能完成回弹补偿后的零件初始外形实体E^P建模，得到初始弯边外形面其中：C_i∈N,1≤C_i≤(H-G+1),且的限制曲面为弯边外表面相对应弯边设计参考面回弹补偿后的弯边参考面偏移参数分别采用弯边外表面相对应弯边设计参考面之间的偏移方向和偏移值；步骤3b：在零件初始外形实体E^P上应用倒角定义功能和面与面的圆角定义功能，完成下陷过渡区和圆角面的实体E^C建模，其中，倒角定义中长度值与设计模型中相应位置倒角定义的长度值一致，面与面的圆角定义中半径值与设计模型中相应位置面与面的圆角定义的半径值一致；应用倒圆角定义功能，完成回弹补偿后零件圆角面的实体建模，其中倒圆角定义中半径值步骤3c：对零件实体E^C进行抽壳定义，内侧厚度为δ，外侧厚度为0，移除除腹板和弯边之外所有的面，得到零件抽壳后的实体E^S，应用多重提取功能，提取零件抽壳后实体的内表面S作为工艺模型。