发明名称 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。
申请公布号 CN102982200B 申请公布日期 2015.08.12
申请号 CN201210437007.0 申请日期 2012.11.06
申请人 西北工业大学 发明人 杨忆湄;王俊彪;刘闯;雷湘衡;谭浩
分类号 G06F17/50(2006.01)I 主分类号 G06F17/50(2006.01)I
代理机构 西北工业大学专利中心 61204 代理人 王鲜凯
主权项 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<sup>W</sup>所在平面F<sup>WU</sup>,与弯边设计参考面<img file="FDA00002360244800011.GIF" wi="50" he="56" />相交,形成交线<img file="FDA00002360244800012.GIF" wi="83" he="57" />将平面F<sup>WU</sup>沿法向向弯边方向平移h,得到平面F<sup>WD</sup>,平移距离h=最大弯边高度+(10~15)mm;以F<sup>WD</sup>与弯边设计参考面<img file="FDA00002360244800013.GIF" wi="50" he="56" />相交形成交线<img file="FDA00002360244800014.GIF" wi="85" he="56" />以交线<img file="FDA00002360244800015.GIF" wi="60" he="56" />与交线<img file="FDA00002360244800016.GIF" wi="58" he="56" />截取弯边设计参考面<img file="FDA00002360244800017.GIF" wi="74" he="56" />取两个交线之间的部分作为弯边分割参考面<img file="FDA00002360244800018.GIF" wi="86" he="56" />所述i=1,2,…,G;步骤1b:建立弯边设计参考面<img file="FDA00002360244800019.GIF" wi="50" he="56" />所对应弯边外表面<img file="FDA000023602448000110.GIF" wi="79" he="62" />j=1,2,…,C<sub>i</sub>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<sub>i</sub>∈N,1≤C<sub>i</sub>≤(H‑G+1),且<img file="FDA000023602448000111.GIF" wi="204" he="119" />具体步骤如下:步骤ⅰ:各弯边设计参考面<img file="FDA000023602448000112.GIF" wi="50" he="57" />所对应弯边外表面<img file="FDA000023602448000113.GIF" wi="52" he="63" />的周向最远端的两条边界线分别为<img file="FDA000023602448000114.GIF" wi="60" he="56" />和<img file="FDA000023602448000115.GIF" wi="89" he="64" />将其沿<img file="FDA000023602448000116.GIF" wi="61" he="70" />和<img file="FDA000023602448000117.GIF" wi="64" he="78" />方向分别投影到弯边分割参考面<img file="FDA000023602448000118.GIF" wi="61" he="56" />上,形成投影线<img file="FDA000023602448000119.GIF" wi="61" he="56" />和<img file="FDA000023602448000120.GIF" wi="89" he="56" />投影线<img file="FDA000023602448000121.GIF" wi="184" he="56" />与交线<img file="FDA000023602448000122.GIF" wi="61" he="56" />相交形成交点<img file="FDA000023602448000123.GIF" wi="61" he="56" />和<img file="FDA000023602448000124.GIF" wi="92" he="56" />其中<img file="FDA000023602448000125.GIF" wi="61" he="69" />和<img file="FDA000023602448000126.GIF" wi="64" he="78" />分别为弯边外表面<img file="FDA000023602448000127.GIF" wi="52" he="56" />和<img file="FDA000023602448000128.GIF" wi="59" he="64" />与设计模型中弯边设计参考面<img file="FDA000023602448000129.GIF" wi="49" he="56" />之间的偏移方向;步骤ⅱ:将交点<img file="FDA000023602448000130.GIF" wi="61" he="56" />和<img file="FDA000023602448000131.GIF" wi="66" he="56" />沿交线<img file="FDA000023602448000132.GIF" wi="61" he="56" />向外延至点<img file="FDA000023602448000133.GIF" wi="64" he="56" />和<img file="FDA000023602448000134.GIF" wi="92" he="56" />并过点<img file="FDA000023602448000135.GIF" wi="64" he="56" />和<img file="FDA000023602448000136.GIF" wi="66" he="56" />做交线<img file="FDA000023602448000137.GIF" wi="61" he="56" />的法平面<img file="FDA000023602448000138.GIF" wi="76" he="56" />和<img file="FDA000023602448000139.GIF" wi="105" he="56" />使投影线<img file="FDA000023602448000140.GIF" wi="61" he="56" />和<img file="FDA000023602448000141.GIF" wi="62" he="56" />在法平面<img file="FDA000023602448000142.GIF" wi="76" he="56" />和<img file="FDA000023602448000143.GIF" wi="78" he="56" />之间,法平面<img file="FDA000023602448000144.GIF" wi="75" he="56" />和<img file="FDA000023602448000145.GIF" wi="78" he="56" />与弯边设计参考面<img file="FDA000023602448000146.GIF" wi="50" he="56" />相交为交线<img file="FDA000023602448000147.GIF" wi="52" he="56" />和<img file="FDA000023602448000148.GIF" wi="79" he="56" />步骤ⅲ:在交线<img file="FDA000023602448000149.GIF" wi="52" he="56" />和交线<img file="FDA000023602448000150.GIF" wi="54" he="56" />之间得到弯边分割参考面<img file="FDA000023602448000151.GIF" wi="88" he="56" />形成弯边投影分割扩展参考面<img file="FDA000023602448000152.GIF" wi="92" he="57" />其边界线段分别为<img file="FDA000023602448000153.GIF" wi="492" he="57" />步骤ⅳ:以弯边设计参考面<img file="FDA000023602448000154.GIF" wi="78" he="57" />法平面<img file="FDA000023602448000155.GIF" wi="76" he="57" />和<img file="FDA000023602448000156.GIF" wi="76" he="57" />在腹板内表面所在平面F<sup>WU</sup>截取得到腹板扩展内表面<img file="FDA000023602448000157.GIF" wi="83" he="57" />步骤c:在腹板扩展内表面<img file="FDA000023602448000158.GIF" wi="57" he="57" />与弯边投影分割扩展参考面<img file="FDA000023602448000159.GIF" wi="67" he="56" />相交的边界线段<img file="FDA000023602448000160.GIF" wi="69" he="56" />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<img file="FDA000023602448000161.GIF" wi="91" he="56" /><img file="FDA00002360244800021.GIF" wi="66" he="57" />与腹板扩展内表面<img file="FDA00002360244800022.GIF" wi="57" he="57" />相交形成扩展腹板弯边线<img file="FDA00002360244800023.GIF" wi="174" he="57" />分割腹板扩展内表面<img file="FDA00002360244800024.GIF" wi="57" he="57" />形成扩展腹板面<img file="FDA00002360244800025.GIF" wi="94" he="57" /><img file="FDA00002360244800026.GIF" wi="66" he="56" />与弯边投影分割扩展参考面<img file="FDA00002360244800027.GIF" wi="66" he="56" />相交形成凸缘参考弯边线<img file="FDA00002360244800028.GIF" wi="144" he="56" />分割投影分割扩展参考面<img file="FDA00002360244800029.GIF" wi="66" he="56" />形成弯边参考凸缘面<img file="FDA000023602448000210.GIF" wi="94" he="56" />以扩展腹板面<img file="FDA000023602448000211.GIF" wi="100" he="56" />弯边参考圆角面<img file="FDA000023602448000212.GIF" wi="66" he="56" />和弯边参考凸缘面<img file="FDA000023602448000213.GIF" wi="69" he="56" />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<img file="FDA000023602448000214.GIF" wi="52" he="56" />进行等距离散,弯边线<img file="FDA000023602448000215.GIF" wi="52" he="56" />弧长为l<sub>i</sub>,离散间距为d<sub>i</sub>,形成离散点<img file="FDA000023602448000216.GIF" wi="84" he="56" />k=1,2,…,Q<sub>i</sub>,其中d<sub>i</sub>=1~3mm,<img file="FDA000023602448000217.GIF" wi="220" he="120" />步骤2b:过离散点<img file="FDA000023602448000218.GIF" wi="84" he="57" />做扩展腹板弯边线<img file="FDA000023602448000219.GIF" wi="51" he="57" />的法平面<img file="FDA000023602448000220.GIF" wi="246" he="57" />与弯边参考圆角面<img file="FDA000023602448000221.GIF" wi="66" he="57" />和弯边参考凸缘面<img file="FDA000023602448000222.GIF" wi="69" he="57" />相交,形成圆角面曲线段<img file="FDA000023602448000223.GIF" wi="50" he="57" />和凸缘面曲线段<img file="FDA000023602448000224.GIF" wi="75" he="57" />以<img file="FDA000023602448000225.GIF" wi="50" he="57" />和<img file="FDA000023602448000226.GIF" wi="50" he="56" />共同构成切向连续的截面曲线段L<sub>ik</sub>;其中圆角面曲线段<img file="FDA000023602448000227.GIF" wi="50" he="56" />由半径为<img file="FDA000023602448000228.GIF" wi="85" he="56" />圆心角为<img file="FDA000023602448000229.GIF" wi="48" he="56" />的圆弧段<img file="FDA000023602448000230.GIF" wi="150" he="56" />构成;凸缘面曲线段<img file="FDA000023602448000231.GIF" wi="50" he="56" />由变曲率曲线段<img file="FDA000023602448000232.GIF" wi="146" he="56" />构成;点<img file="FDA000023602448000233.GIF" wi="72" he="56" />处切向方向为<img file="FDA000023602448000234.GIF" wi="97" he="70" />点<img file="FDA000023602448000235.GIF" wi="73" he="56" />处切向方向为<img file="FDA000023602448000236.GIF" wi="101" he="70" />点<img file="FDA000023602448000237.GIF" wi="75" he="56" />与点<img file="FDA000023602448000238.GIF" wi="70" he="56" />重合于点P<sub>ik</sub>,切向方向为<img file="FDA000023602448000239.GIF" wi="84" he="70" />步骤2c:对截面曲线段L<sub>ik</sub>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<img file="FDA000023602448000240.GIF" wi="51" he="56" />回弹补偿后的圆心角<img file="FDA000023602448000241.GIF" wi="354" he="56" />半径<img file="FDA000023602448000242.GIF" wi="497" he="128" />其中Φ<sub>ik</sub>为截面曲线段L<sub>ik</sub>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<sub>ik</sub>为补偿系数取值为1,K<sub>ik</sub>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<img file="FDA000023602448000243.GIF" wi="71" he="56" />点为起点,<img file="FDA000023602448000244.GIF" wi="71" he="70" />为切向方向,<img file="FDA000023602448000245.GIF" wi="62" he="56" />为半径,<img file="FDA000023602448000246.GIF" wi="56" he="56" />为圆心角,做圆弧段<img file="FDA000023602448000247.GIF" wi="184" he="56" />完成回弹补偿后的圆角面曲线段<img file="FDA000023602448000248.GIF" wi="75" he="56" />步骤(ⅲ):在法平面<img file="FDA00002360244800031.GIF" wi="88" he="56" />内,将凸缘面曲线段<img file="FDA00002360244800032.GIF" wi="50" he="56" />沿<img file="FDA00002360244800033.GIF" wi="158" he="70" />平移<img file="FDA00002360244800034.GIF" wi="201" he="95" />使点<img file="FDA00002360244800035.GIF" wi="79" he="56" />与点<img file="FDA00002360244800036.GIF" wi="82" he="56" />重合于点P′<sub>ik</sub>,并绕<img file="FDA00002360244800037.GIF" wi="88" he="56" />在点P′<sub>ik</sub>处的法矢<img file="FDA00002360244800038.GIF" wi="62" he="69" />旋转,使圆弧段<img file="FDA00002360244800039.GIF" wi="156" he="56" />和曲线段<img file="FDA000023602448000310.GIF" wi="161" he="56" />在点P′<sub>ik</sub>处切向连续得到凸缘面曲线段<img file="FDA000023602448000311.GIF" wi="79" he="56" />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<img file="FDA000023602448000312.GIF" wi="80" he="56" />k=1,2,…,Q<sub>i</sub>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<img file="FDA000023602448000313.GIF" wi="103" he="56" />步骤(ⅴ):以回弹补偿后的凸缘参考弯边线<img file="FDA000023602448000314.GIF" wi="53" he="56" />为边界,对回弹补偿后的弯边参考凸缘面<img file="FDA000023602448000315.GIF" wi="77" he="56" />进行曲率连续的外插延伸,延伸长度为<img file="FDA000023602448000316.GIF" wi="114" he="56" />所得曲面即为回弹补偿后的弯边参考面<img file="FDA000023602448000317.GIF" wi="84" he="56" />与扩展腹板面<img file="FDA000023602448000318.GIF" wi="70" he="56" />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<img file="FDA000023602448000319.GIF" wi="59" he="57" />与扩展腹板面<img file="FDA000023602448000320.GIF" wi="70" he="57" />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<sup>P</sup>建模,得到初始弯边外形面<img file="FDA000023602448000321.GIF" wi="88" he="64" />其中:C<sub>i</sub>∈N,1≤C<sub>i</sub>≤(H‑G+1),且<img file="FDA000023602448000322.GIF" wi="223" he="125" /><img file="FDA000023602448000323.GIF" wi="60" he="64" />的限制曲面为弯边外表面<img file="FDA000023602448000324.GIF" wi="60" he="64" />相对应弯边设计参考面<img file="FDA000023602448000325.GIF" wi="50" he="56" />回弹补偿后的弯边参考面<img file="FDA000023602448000326.GIF" wi="83" he="56" />偏移参数分别采用弯边外表面<img file="FDA000023602448000327.GIF" wi="59" he="64" />相对应弯边设计参考面<img file="FDA000023602448000328.GIF" wi="49" he="56" />之间的偏移方向和偏移值;步骤3b:在零件初始外形实体E<sup>P</sup>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<sup>C</sup>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<img file="FDA000023602448000329.GIF" wi="329" he="127" />步骤3c:对零件实体E<sup>C</sup>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<sup>S</sup>,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。
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