CN106295060B - 一种带下陷框肋零件弯边变系数回弹精确补偿方法 - Google Patents

一种带下陷框肋零件弯边变系数回弹精确补偿方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种带下陷框肋零件弯边变系数回弹精确补偿方法，首先离散原位弯边与下陷弯边外形面，其次对原位弯边截面线和下陷弯边进行回弹补偿，最后分别建立原位弯边和下陷弯边的工艺模型参考面。通过本发明，能够实现以框肋零件的设计模型为依据，得到可以直接应用于框肋零件工艺模型构建的原位弯边参考面和下陷弯边参考面。

Description

一种带下陷框肋零件弯边变系数回弹精确补偿方法
技术领域
本发明涉及一种带下陷框肋零件弯边变系数回弹精确补偿方法，属于飞机制造技术领域。
背景技术
框肋零件是飞机机体骨架的重要组件，大多与蒙皮、长桁搭接。为了避让长桁等结构通过，在弯边上设计了下陷结构，下陷与长桁共同对蒙皮起一定的支持作用。相比较于不带下陷的框肋零件，带下陷框肋零件的回弹更加复杂，几何参数的不同、下陷结构形式的不同、同一下陷结构形式下结构参数的不同都会导致下陷弯边回弹量的不同。下陷弯边的精确补偿是带下陷弯边框肋零件的精确成形的重点与难点。
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，肖乐利用人工神经网络与数据库结合的方式对简单的直弯边和曲线弯边的回弹进行了预测，韩盛夏与闫红勇针对直线弯边类零件以及独立的各类规整弯边的回弹补偿进行了研究，杨忆湄针对变曲率、变截面、带长桁缺口的框肋弯边零件参照框肋零件设计建模过程，提出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，都没有涉及带下陷框肋零件下陷区具体的回弹补偿方法。
发明内容
带下陷框肋零件弯边变系数回弹补偿是以框肋零件的设计模型为依据，设计可以直接应用于框肋零件工艺模型构建的原位弯边参考面和下陷弯边参考面。本发明的特征在于适用于带下陷的框肋零件，提供了一种带下陷框肋零件弯边变系数回弹精确补偿方法。该方法包括下列步骤：
步骤1：原位弯边与下陷弯边外形面离散，带下陷框肋零件共包含n个原位弯边和m-n个下陷弯边：
步骤1.1：在设计模型提取原位弯边的弯边外形面 由圆角面和凸缘面组成，提取下陷弯边外形面 由圆角面和凸缘面组成；
步骤1.2：提取原位弯边外形面的弯边基线沿外形面的弯边基线插入P个离散点并在各离散点处做的法平面 与相交得到原位弯边外形面截面线 的弯曲角度为弯曲半径为 由圆角区截面线和凸缘区截面线组成，的起点为 与相切于点
步骤1.3：提取下陷弯边外形面的弯边基线沿外形面的弯边基线插入Q个离散点并在各离散点处做的法平面 与相交得到下陷弯边外形面截面线 的弯曲角度为弯曲半径为 由圆角区截面线和凸缘区截面线组成，的起点为 与相切于点
步骤2：对原位弯边截面线和下陷弯边进行回弹补偿：
步骤2.1：对于原位弯边外形面截面线其补偿后弯曲角度为加深值为ΔLik，和ΔLik分别由
计算得到，其中Φik为原位弯边截面线的预测回弹角度，λik为原位弯边各截面线弯曲角度补偿系数，λik＝1；Kik为原位弯边展开系数，δ为零件材料厚度；
步骤2.2：对于下陷弯边外形面截面线其补偿后弯曲角度为加深值为ΔLjl，和ΔLjl分别由
计算得到，其中Φjl为下陷弯边截面线的预测回弹角度，λjl为下陷弯边各截面线弯曲角度补偿系数，Kjl为下陷弯边展开系数；λjl依据下陷弯边各截面线处离散点与下陷起始点之间的距离Ljl按照公式
计算得到，其中Lj为零件下陷弯边长度，与之间的距离按照公式
计算得到，下陷弯边外形面截面线处离散点的坐标为(xjl,yjl,zjl)；
步骤3：建立原位弯边工艺模型参考面：
步骤3.1：以点为起点，为半径，为圆心角，做圆弧段圆弧起点为终点为该圆弧段为回弹补偿后的圆角区曲线段在法平面内，将凸缘区曲线段沿平移距离使与相交于点将绕点旋转，使曲线段与圆弧段在点处切向连续，得到凸缘区曲线段结合曲线和得到回弹补偿后截面线
步骤3.2：依次选择回弹补偿后的截面线在CAD软件中生成回弹补偿后的弯边参考面
步骤3.3：对于原位弯边，加深值取各截面线加深值的平均值将回弹补偿后的弯边参考面沿着腹板方向向内偏移得到最终的原位弯边工艺模型参考面
步骤4：建立下陷弯边工艺模型参考面：
步骤4.1：以点为起点，为半径，为圆心角，做圆弧段圆弧起点为终点为该圆弧段为回弹补偿后的圆角区曲线段在法平面内，将凸缘区曲线段沿平移距离使与相交于点将绕点旋转，使曲线段与圆弧段在点处切向连续，得到凸缘区曲线段结合曲线和得到回弹补偿后截面线
步骤4.2：依次选择回弹补偿后的截面线在CAD软件中生成回弹补偿后的弯边参考面
步骤4.3：对于下陷弯边，加深值取各截面线加深值的平均值将回弹补偿后的弯边参考面沿着腹板方向向内偏移得到最终的下陷弯边工艺模型参考面
有益效果
通过本发明，能够实现以框肋零件的设计模型为依据，得到可以直接应用于框肋零件工艺模型构建的原位弯边参考面和下陷弯边参考面。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是框肋零件实例——飞机2肋后段零件模型。
图2是实例零件下陷弯边4的外形面。
图3是实例零件弯边外形面离散示意图。
图4是实例零件弯边离散截面线示意图。
图5是弯边加深单一补偿弯边角度的几何关系示意图。
图6是实例零件弯边离散截面回弹补偿示意图。
图7是实例零件下陷弯边4回弹补偿后外形面。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明提供了一种带下陷框肋零件弯边变系数回弹精确补偿方法。该方法包括下列步骤：
步骤1：原位弯边与下陷弯边外形面离散，带下陷框肋零件共包含n个原位弯边和m-n个下陷弯边：
步骤1.1：在设计模型提取原位弯边的弯边外形面 由圆角面和凸缘面组成，提取下陷弯边外形面 由圆角面和凸缘面组成；
步骤1.2：提取原位弯边外形面的弯边基线沿外形面的弯边基线插入P个离散点并在各离散点处做的法平面 与相交得到原位弯边外形面截面线 的弯曲角度为弯曲半径为 由圆角区截面线和凸缘区截面线组成，的起点为 与相切于点
步骤1.3：提取下陷弯边外形面的弯边基线沿外形面的弯边基线插入Q个离散点并在各离散点处做的法平面 与相交得到下陷弯边外形面截面线 的弯曲角度为弯曲半径为 由圆角区截面线和凸缘区截面线组成，的起点为 与相切于点
步骤2：对原位弯边截面线和下陷弯边进行回弹补偿：
步骤2.1：对于原位弯边外形面截面线其补偿后弯曲角度为加深值为ΔLik，和ΔLik分别由
计算得到，其中Φik为原位弯边截面线的预测回弹角度，λik为原位弯边各截面线弯曲角度补偿系数，λik＝1；Kik为原位弯边展开系数，δ为零件材料厚度；
步骤2.2：对于下陷弯边外形面截面线其补偿后弯曲角度为加深值为ΔLjl，和ΔLjl分别由
计算得到，其中Φjl为下陷弯边截面线的预测回弹角度，λjl为下陷弯边各截面线弯曲角度补偿系数，Kjl为下陷弯边展开系数；λjl依据下陷弯边各截面线处离散点与下陷起始点之间的距离Ljl按照公式
计算得到，其中Lj为零件下陷弯边长度，与之间的距离按照公式
计算得到，下陷弯边外形面截面线处离散点的坐标为(xjl,yjl,zjl)；
步骤3：建立原位弯边工艺模型参考面：
步骤3.1：以点为起点，为半径，为圆心角，做圆弧段圆弧起点为终点为该圆弧段为回弹补偿后的圆角区曲线段在法平面内，将凸缘区曲线段沿平移距离使与相交于点将绕点旋转，使曲线段与圆弧段在点处切向连续，得到凸缘区曲线段结合曲线和得到回弹补偿后截面线
步骤3.2：依次选择回弹补偿后的截面线在CAD软件中生成回弹补偿后的弯边参考面
步骤3.3：对于原位弯边，加深值取各截面线加深值的平均值将回弹补偿后的弯边参考面沿着腹板方向向内偏移得到最终的原位弯边工艺模型参考面
步骤4：建立下陷弯边工艺模型参考面：
步骤4.1：以点为起点，为半径，为圆心角，做圆弧段圆弧起点为终点为该圆弧段为回弹补偿后的圆角区曲线段在法平面内，将凸缘区曲线段沿平移距离使与相交于点将绕点旋转，使曲线段与圆弧段在点处切向连续，得到凸缘区曲线段结合曲线和得到回弹补偿后截面线
步骤4.2：依次选择回弹补偿后的截面线在CAD软件中生成回弹补偿后的弯边参考面
步骤4.3：对于下陷弯边，加深值取各截面线加深值的平均值将回弹补偿后的弯边参考面沿着腹板方向向内偏移得到最终的下陷弯边工艺模型参考面
基于方法原理，图1所示零件为飞机2肋后段零件，该零件包含三个弯边及两个下陷，以该零件的下陷弯边4为例，结合附图，说明飞机框肋零件回弹补偿后弯边参考面设计方法的具体实施过程。
步骤1：提取下陷弯边外形面 由圆角面和凸缘面组成，如图2所示。提取下陷弯边外形面的弯边基线沿弯边基线插入10个离散点 并在各离散点处做的法平面 与相交得到下陷弯边外形面截面线如图3所示，的弯曲角度为弯曲半径为 由圆角区截面线和凸缘区截面线组成，的起点为 与相切于点如图4所示。
步骤2：对于下陷弯边外形面截面线其补偿后弯曲角度为加深值为ΔL4l，和ΔL4l分别由
计算得到；下陷弯边各截面线弯曲角度补偿系数λ4l，依据各截面线处离散点距离下陷起始点的距离L4l按照公式
计算得到；下陷弯边外形面截面线处离散点的坐标为(x4l,y4l,z4l)，与之间的距离按照公式
计算得到。
步骤3：建立下陷弯边工艺模型参考面
步骤3.1：以点为起点，为半径，为圆心角，做圆弧段圆弧起点为终点为该圆弧段为回弹补偿后的圆角区曲线段在法平面内，将凸缘区曲线段沿平移距离使与相交于点将绕点旋转，使曲线段与圆弧段在点处切向连续，得到凸缘区曲线段结合曲线和得到回弹补偿后截面线如图6所示；
步骤3.2：使用CAD软件(如CATIA V5)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截面线为多截面曲面的截面线，在CAD软件中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面
步骤3.3：对于下陷弯边，加深值取各截面线加深值的平均值将回弹补偿后的弯边参考面沿着腹板方向向内偏移0.2mm，得到最终的下陷弯边工艺模型参考面如图7所示。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (1)

1.一种带下陷框肋零件弯边变系数回弹精确补偿方法，其特征在于：包括下列步骤：
步骤1：原位弯边与下陷弯边外形面离散，带下陷框肋零件共包含n个原位弯边和m-n个下陷弯边：
步骤1.1：在设计模型提取原位弯边的弯边外形面i＝1,2……n，由圆角面和凸缘面组成，提取下陷弯边外形面j＝n+1,n+2……m，由圆角面和凸缘面组成；
步骤1.2：提取原位弯边外形面的弯边基线沿外形面的弯边基线插入P个离散点并在各离散点处做的法平面 与相交得到原位弯边外形面截面线k＝1、2、……P，的弯曲角度为弯曲半径为 由圆角区截面线和凸缘区截面线组成，的起点为 与相切于点
步骤1.3：提取下陷弯边外形面的弯边基线沿外形面的弯边基线插入Q个离散点并在各离散点处做的法平面 与相交得到下陷弯边外形面截面线l＝1、2、……Q，的弯曲角度为弯曲半径为 由圆角区截面线和凸缘区截面线组成，的起点为 与相切于点
步骤2：对原位弯边截面线和下陷弯边进行回弹补偿：
步骤2.1：对于原位弯边外形面截面线其补偿后弯曲角度为加深值为ΔLik，和ΔLik分别由
计算得到，其中Φik为原位弯边截面线的预测回弹角度，λik为原位弯边各截面线弯曲角度补偿系数，λik＝1；Kik为原位弯边展开系数，δ为零件材料厚度；
步骤2.2：对于下陷弯边外形面截面线其补偿后弯曲角度为加深值为ΔLjl，和ΔLjl分别由
计算得到，其中Φjl为下陷弯边截面线的预测回弹角度，λjl为下陷弯边各截面线弯曲角度补偿系数，Kjl为下陷弯边展开系数；λjl依据下陷弯边各截面线处离散点与下陷起始点之间的距离Ljl按照公式
计算得到，其中Lj为零件下陷弯边长度，与之间的距离按照公式
计算得到，下陷弯边外形面截面线处离散点的坐标为(xjl,yjl,zjl)；
步骤3：建立原位弯边工艺模型参考面：
步骤3.1：以点为起点，为半径，为圆心角，做圆弧段圆弧起点为终点为该圆弧段为回弹补偿后的圆角区曲线段在法平面内，将凸缘区曲线段沿平移距离使与相交于点将绕点旋转，使曲线段与圆弧段在点处切向连续，得到凸缘区曲线段结合曲线和得到回弹补偿后截面线
步骤3.2：依次选择回弹补偿后的截面线在CAD软件中生成回弹补偿后的弯边参考面
步骤3.3：对于原位弯边，加深值取各截面线加深值的平均值将回弹补偿后的弯边参考面沿着腹板方向向内偏移得到最终的原位弯边工艺模型参考面
步骤4：建立下陷弯边工艺模型参考面：
步骤4.1：以点为起点，为半径，为圆心角，做圆弧段圆弧起点为终点为该圆弧段为回弹补偿后的圆角区曲线段在法平面内，将凸缘区曲线段沿平移距离使与相交于点将绕点旋转，使曲线段与圆弧段在点处切向连续，得到凸缘区曲线段结合曲线和得到回弹补偿后截面线
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