CN111339608B

CN111339608B - 通过使曲面板截面展开获取原型板的方法和装置

Info

Publication number: CN111339608B
Application number: CN201811464948.7A
Authority: CN
Inventors: 金杰锋; 缪鸣伟; 方丽萍; 刘先英; 王惟勤; 相泽
Original assignee: Commercial Aircraft Corp of China Ltd; Shanghai Aircraft Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Commercial Aircraft Corp of China Ltd; Shanghai Aircraft Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2018-12-03
Filing date: 2018-12-03
Publication date: 2023-05-12
Anticipated expiration: 2038-12-03
Also published as: CN111339608A

Abstract

本发明涉及一种通过使曲面板截面展开获取原型板的方法和装置，方法包括步骤：a)：沿曲面板的弯曲延伸方向与上表面正交地获取截面，b)：在截面的上和下边缘曲线上截取样点，c)：分别测量样点之间的各个间距，d)：在样点的各连接线上选取中点作为特征点，连接特征点，得到截面的纵向中心线，e)：将下边缘曲线展开成下边缘直线，在其上相应样点处垂直向上地以各个间距的1/2设置展开之后的中心线的各个理论点，f)：连接各个理论点，使得展开之后的中心线的长度与中心线曲线的长度相等，g)：在理论点处垂直于下边缘向上地以各个间距的1/2设置展开之后上边缘的各个理论点，h)：连接展开之后上边缘的各个理论点，从而获取原型板。

Description

通过使曲面板截面展开获取原型板的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种通过使曲面板截面展开获取原型板的方法和装置。

背景技术

现代大型飞机普遍具有双曲率的超临界气动外形，因而存在大量外形曲面复杂的零件，其中部分零件制造过程需要用到展开工艺模型。

展开方法有两种：

-型材类展开(线的展开)：创建等分截面-坐标转换-调整-再造型。

-等厚曲面板展开(面的展开)：创建投影曲面-投影元素-展开-再造型。

通过这两种手段结合可以解决绝大部分零件的展开处理，包括蒙皮(曲面板)、长桁(型材)、壁板(曲面板加型材)等等。以上两种方法均要求零件拥有等截面、等厚度的特征，但是都没有直接给出针对匀变厚度曲面板的展开方法。

对于匀变厚度曲面板，传统的制造方案为：直接用厚料数控加工出两侧曲面，或用梯形斜面近似代替。前者如果直接用数控加工做出两曲面，则对材料、加工时间都比较浪费，而且因为厚度薄的缘故，在加工第二个曲面的时候还需要工装或者其他临时性材料来垫实。后者缺点是厚度变化的偏差太大，不一定能符合要求。

因此非常需要改进的展开方法和装置来获取原型板。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过使曲面板截面展开获取原型板的方法和装置。

上述目的通过根据本发明的通过使曲面板截面展开获取原型板的方法实现，所述方法包括以下步骤：

-步骤a)：沿曲面板的弯曲延伸方向，与上表面正交地获取截面，

-步骤b)：在所述截面的上边缘曲线上截取样点，并且以相同方式在所述截面的下边缘曲线上截取样点，

-步骤c)：连接上边缘曲线和下边缘曲线的对应样点，分别测量上边缘曲线和下边缘曲线彼此对应的样点之间的各个间距，

-步骤d)：在上边缘曲线和下边缘曲线的对应样点的各连接线上选取中点作为特征点，连接各个特征点，得到所述截面的纵向中心线，

-步骤e)：将下边缘曲线展开成下边缘直线，在下边缘直线的相应所述样点处垂直于所述下边缘直线地向上地以所述各个间距的1/2设置展开之后的中心线的各个理论点，

-步骤f)：连接在步骤e)中设置的展开之后的中心线的各个理论点，使得展开之后的中心线的长度与中心线曲线的长度相等，

-步骤g)：在展开之后的中心线的相应所述理论点处垂直于所述下边缘向上地以所述各个间距的1/2设置展开之后的上边缘的各个理论点，

-步骤h)：连接在步骤g)中设置的展开之后的上边缘的各个理论点，从而获取原型板。

根据本发明的优选的实施方式，所述曲面板具有匀变厚度。

根据本发明的优选的实施方式，在所述步骤a)中，所述截面经过所述曲面板的上表面的中点。

根据本发明的优选的实施方式，在所述步骤b)中，以等分的方式截取样点。

根据本发明的优选的实施方式，在步骤d)之后，

-步骤e)：将上边缘曲线展开成上边缘直线，在上边缘直线的相应所述样点处垂直于所述上边缘直线地向下地以所述各个间距的1/2设置展开之后的中心线的各个理论点，

-步骤g)：在展开之后的中心线的相应所述理论点处垂直于所述上边缘向下地以所述各个间距的1/2设置展开之后的下边缘的各个理论点，

-步骤h)：连接在步骤g)中设置的展开之后的下边缘的各个理论点，从而获取原型板。

上述目的还通过根据本发明的通过使曲面板截面展开获取原型板的装置实现，该装置用于执行前述通过使曲面板截面展开获取原型板的方法，该装置包括：

–数模设计模块，其用于建立曲面板模型；

–参数化模块，其用于参数化定义的展开直线；

–比较模块，其用于将在数模设计模块中获取的特征与在参数化模块中建立的特征相比较。

根据本发明的优选的实施方式，所述数模设计模块包括：

–截面获取模块，其用于通过用法向平面相交获取截面；

–曲线划分模块，其用于等分上下面曲线；

–测量模块，其用于获取厚度特征；

–曲线建立模块，其用于建立原截面中心曲线。

根据本发明的优选的实施方式，在所述参数化模块中，定义直线长度并且等分直线，并且根据测量模块测量的厚度特征建立厚度特征以及建立展开截面中心曲线。

附图说明

下面根据附图详细阐述本发明。其中：

图1示出了曲面板的透视图；

图2示出了沿曲面板弯曲延伸方向与上表面正交地获取的截面，其中，对上边缘曲线和下边缘曲线截取样点；

图3示出了图2所示的截面，其中，在截面中获取纵向中心线；

图4示出了图3所示的截面以及该截面的下边缘曲线被展平成下边缘直线之后的截面；

图5示出了图4所示截面展开之后的视图；

图6示出了曲面板及其展平之后的透视图；

图7示出了根据本发明的使曲面板截面展开的方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明优选实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，但是，所描述的实施例仅仅是本发明优选实施例。基于本发明中的优选实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下详细描述中出现的方位术语，例如“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等是相对于附图中所示方向而言的。

在零件、特别是外形曲面复杂的零件的制造过程中，通常需要使用展开工艺模型。图1示出了一种曲面板的透视图。根据本发明提出一种通过使曲面板截面展开获取原型板的方法。下面根据附图详细描述该方法的步骤。其中，图1所示的曲面板具有匀变厚度。对于匀变厚度板的塑性变形过程，做出以下三点近似假设：塑性变形前后，零件的体积不变；存在理想状态无内应力的中性层；以及零件上下表面在拉伸或收缩过程中，其变形是均匀的。

在步骤a)中，沿曲面板10的弯曲延伸方向，与上表面正交地获取截面1。优选地，该截面1经过曲面板的上表面的中点，即，截面1为曲面板10的纵向中心截面。

图2示出了图1中的截面1。在步骤b)中，在截面1的上边缘曲线上截取样点。例如两个端点2、6，在图2中所示的实施例中，通过等分点3、4、5将上边缘曲线等分成四个区段。当然也可以非等分方式分割上边缘曲线。也可考虑将上边缘曲线分成小于四个区段或大于四个区段，优选分成大于四个区段。然后以与分割上边缘曲线相同的方式在截面1的下边缘曲线上截取样点2’、3’、4’、5’、6’。

将上边缘曲线上的样点与其对应的下边缘曲线上的样点分别连接在一起，如图2所示。然后在步骤c)中，连接上边缘曲线和下边缘曲线的对应样点，并且分别测量上边缘曲线和下边缘曲线彼此对应的样点之间的各个间距。

然后根据图3，在步骤d)中，在上边缘曲线和下边缘曲线的对应样点的各连接线上选取中点作为特征点，连接各个特征点，得到截面1的纵向中心线。

根据图4，在步骤e)中，将下边缘曲线展开成下边缘直线，其中，在下边缘直线的相应样点处垂直于所述下边缘直线地向上地以测量的各个间距的1/2设置展开之后的中心线的各个理论点。

优选地，在步骤b)中在截面1的上边缘曲线或下边缘曲线上以等分方式截取样点的情况下，在步骤e)中，将下边缘曲线展开成下边缘直线，其中，在下边缘直线上按步骤b)中的等分方式选取样点，并且在该样点处垂直于所述下边缘直线地向上地以上述各个间距的1/2设置展开之后的中心线的各个理论点。

在步骤f)中，连接在步骤e)中设置的展开之后的中心线的各个理论点，从而形成展开之后的中心线。根据图5，如此调整下边缘直线的长度，使得展开之后的中心线的长度与中心线曲线的长度相等。

此后，在步骤g)中，根据在展开之后的中心线的相应理论点处垂直于所述下边缘向上地以各个间距的1/2设置展开之后的上边缘的各个理论点。

在步骤h)中，连接在步骤g)中设置的展开之后的上边缘的各个理论点，从而获取原型板。

通过根据本发明的方法获得了下边缘为直线的截面，该截面为曲面板10展平之后的对应截面。然后通过拉伸获得的展开后的截面，从而获得整个曲面板在展平后的立体形状，参见图6。与现有技术相比，根据本发明的方法得到的展平后的面板更为精确，而且更简单。

为了能够使展平后的面板更加精确，可在步骤b)中以等分的方式截取更多的样点。

此外，根据本发明的上述方法还可按如下步骤进行，在上述步骤d)之后，根据图4，在步骤e)中，将上边缘曲线展开成上边缘直线，其中，在上边缘直线的相应样点处垂直于所述上边缘直线地向下地以测量的各个间距的1/2设置展开之后的中心线的各个理论点。

优选地，在步骤b)中在截面1的上边缘曲线或下边缘曲线上以等分方式截取样点的情况下，在步骤e)中，将上边缘曲线展开成上边缘直线，其中，在上边缘直线上按步骤b)中的等分方式选取样点，并且在该样点处垂直于所述上边缘直线地向下地以上述各个间距的1/2设置展开之后的中心线的各个理论点。

在步骤f)中，连接在步骤e)中设置的展开之后的中心线的各个理论点，从而形成展开之后的中心线。根据图5，如此调整上边缘直线的长度，使得展开之后的中心线的长度与中心线曲线的长度相等。

此后，在步骤g)中，根据在展开之后的中心线的相应理论点处垂直于所述上边缘向下地以各个间距的1/2设置展开之后的下边缘的各个理论点。

在步骤h)中，连接在步骤g)中设置的展开之后的下边缘的各个理论点，从而获取原型板。

本发明还包括一种通过使曲面板截面展开获取原型板的装置，该装置用于执行根据本发明的通过使曲面板截面展开获取原型板的方法，该装置包括：

–数模设计模块100，其用于建立曲面板模型；

–参数化模块200，其用于参数化定义展开直线；

–比较模块300，其用于将在数模设计模块中获取的特征与在参数化模块中建立的特征相比较。

数模设计模块100包括：

–截面获取模块101，其用于通过用法向平面相交获取截面；

–曲线划分模块102，其用于等分上下面曲线；

–测量模块103，其用于获取厚度特征；

–曲线建立模块104，其用于建立原截面中心曲线等。

在参数化模块200中，定义直线长度并且等分直线，并且根据测量模块例如测量的厚度特征建立厚度特征以及建立展开截面中心曲线。

在比较模块300中对在数模设计模块中获取的特征与在参数化模块中建立的特征进行比较。例如在比较模块中，比较在曲线建立模块中建立的原截面中心曲线与在参数化模块中建立的展开截面的中心曲线，如果二者一致，则建立展开截面并且创建展开实体。如果二者不一致，则在参数化模块中修改参数，使得在曲线建立模块中建立的原截面中心曲线与在参数化模块中建立的展开截面的中心曲线一致。

Claims

1.一种通过使曲面板截面展开获取原型板的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

-步骤a)：沿曲面板的弯曲延伸方向，与上表面正交地获取截面(1)，

-步骤b)：在所述截面(1)的上边缘曲线上截取样点，并且以相同方式在所述截面的下边缘曲线上截取样点，

-步骤d)：在上边缘曲线和下边缘曲线的对应样点的各连接线上选取中点作为特征点，连接各个特征点，得到所述截面(1)的纵向中心线，

2.根据权利要求1所述的通过使曲面板截面展开获取原型板的方法，其特征在于，所述曲面板具有匀变厚度。

3.根据权利要求1或2所述的通过使曲面板截面展开获取原型板的方法，其特征在于，在所述步骤a)中，所述截面(1)经过所述曲面板的上表面的中点。

4.根据权利要求1或2所述的通过使曲面板截面展开获取原型板的方法，其特征在于，在所述步骤b)中，以等分的方式截取样点。

5.根据权利要求1所述的通过使曲面板截面展开获取原型板的方法，其特征在于，在步骤d)之后，

6.一种通过使曲面板截面展开获取原型板的装置，该装置用于执行前述权利要求中任一项所述的通过使曲面板截面展开获取原型板的方法，该装置包括：

–数模设计模块(100)，其用于建立曲面板模型；

–参数化模块(200)，其用于参数化定义的展开直线；

–比较模块(300)，其用于将在数模设计模块中获取的特征与在参数化模块中建立的特征相比较。

7.根据权利要求6所述的通过使曲面板截面展开获取原型板的装置，其特征在于，所述数模设计模块(100)包括：

–截面获取模块(101)，其用于通过用法向平面相交获取截面；

–曲线划分模块(102)，其用于等分上下面曲线；

–测量模块(103)，其用于获取厚度特征；

–曲线建立模块(104)，其用于建立原截面中心曲线。

8.根据权利要求6所述的通过使曲面板截面展开获取原型板的装置，其特征在于，在所述参数化模块(200)中，定义直线长度并且等分直线，并且根据测量模块测量的厚度特征建立厚度特征以及建立展开截面中心曲线。