飞机长桁类零件工艺板坯数模的展开设计.pdf

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2、GNANDMANuFAcTuRlNG数字化设计与制造飞机长桁类零件工艺板坯数模的展开设计ProcessRoughSpread—ModelingfbrAircraftStringerStructure中航飞机西安飞机分公司张耀平陈金平党建卫杨亮武杰【摘要】飞机长桁类零件工艺板坯数模的精确展开设计对于提高加工效率、降低加工成本、节省原材料以及改善零件成形性能具有重要的工程意义。基于长桁类零件的结构特点和成形工艺，提出一种零件设计数模向工艺板坯数模的展开转换方法。通过建立局部笛卡尔坐标系，逐步对长桁的基础特征和局部特征进行展开转

3、换，最终将零件设计数模展开为适用于三坐标数控加工的工艺板坯数模。同时，通过在展开转换过程中对零件成形过程中产生的延展变形进行前置补偿，有效避免了零件的超差或报废。关键词：长桁类零件展开设计工艺板坯补偿【ABSTRACTlPreciseprocessroughspread·modelingfortheaircraRstringerstmcturecansignmcantlyenhancethemachininge伍ciency，reducethecost，saVethemate“alandimprovethepartpe怕mance．Anewpr

4、ocessroughspread—modelingmethodf-ortheaircraftstringerstnlctureispmposedbasedonmepartfeatIlreandmachin-ingprocess．ByestablishingthelocalCartesianreference仃ame，a11dthen伊adually仃ansitingthebasicfeatureandthelocaIfeature，medesignedstringerstmcturemodelisfinallytransf0咖edintopro

5、cessmu曲modelwhichadaptstothethreecoordinateNCmachining．Ontheotherside，themethoda110wstocompensatetlleprolongationinducedduringbendingfonninginadVance．Asaresult，theoVer_en．oranddisusecanbeavoided．1(eywords：StringerstructureSpread—model-illgn‘眦e豁mughCOmpen鼢teDoI：10．16080／i．iss

6、nl671—833x．2015．15．033现代飞机普遍具有复杂的双曲率气动外形，因而存在大量形状随外形曲率变化的长度可达10m以上的条形零件，其中以长桁最为典型，本文将这类零件称为长桁类零件。作为承受机体载荷和支撑气动外形的重要承力件，长桁类零件在飞机结构中大量运用。外形曲率变化复杂、结构特征多、成形精度要求高等特点使长桁类零件的制造工艺成为航空制造领域的重要研究方向。目前长桁类零件最常用的加工方法是：首先将零件设计数模在三维CAD软件中进行展开设计，建立零件的工艺板坯数模；然后用三坐标数控铣床加T出工艺板坯；最后采用弯扭成形等工艺将其成形为

7、最终形状。与传统的直接采用五坐标数控机床进行加工的方法相比，这种加工方法效率高、节省材料、零件成形性能好。零件设计数模的展开设计是指从零件的设计数模出发，逆向求取其工艺板坯数模的过程，是零件设计数模向中间过渡数模的逆向转换过程。快速准确的工艺板坯数模展开设计方法对于提高零件加工质量和效率、降低生产成本具有重要的工程意义。在长桁类零件设计制造方面，一些研究人员和工程工作者开展了广泛的探索研究和工程应用。裴蕾等⋯对飞机长桁类结构件进行特征划分，利用参数化技术建立与装配环境相关联的特征模型，实现了基于特征的飞机长桁类结构件快速建模系统架构。田爱萍12

8、1通过分析零件几何特征，在掌握长桁类零件外形变化规律的基础上，成功将零件工艺板坯成形为设计形状。展开设计方面，张贤杰等p1通过开发零件外形曲面的最小差量协调展开算法，解决了飞机整体壁板类零件的展开计算。曹蔚等川提出一种针对下陷特征的展开算法，编程实现了该类飞机钣金件的的自动展开。然而，国内目前鲜有关于长桁类零件工艺板坯数模展开设计的公开文献。为有效改善长桁类零件的加工工艺，提高加工效率，下文将基于零件的结构特点和成形工艺，提出一种在CATIAV5软件中实现零件设计数模向工艺板坯数模的展开转换方法。同时，为避免零件成形过程中产生的延展变形造成的超

9、差甚至报废，进一步描述在展开转换过程中对该延展变形进行前置补偿的方法。1长桁类零件的结构特点长桁类零件的结构特点体现为：零件通过在基础特征上添加局部特