[發明專利]制造長形部件的方法

有效

• 申請號: 201210300091.1
• 申請日: 2012-08-22
• 公開（公告）號: CN102950178A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 沈偉銘;O·阿德托羅;文丕華
• 申請（專利權）人: 空中客車運營有限公司
• 主分類號: B21D7/06
• 分類號: B21D7/06
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 白皎

技術領域

本發明涉及一種制造長形部件的方法。更具體地，本發明涉及一種通過由差別接觸三點彎曲操作引起塑性變形而制造諸如航空器機翼縱梁的長形航空器部件的方法。

背景技術

諸如航空器縱梁的部件需要成形為機翼空氣動力學輪廓。為了實現這一點，通過差別接觸三點彎曲使縱梁塑性變形。通過“差別接觸三點彎曲”，我們意指一種過程，通過該過程，縱梁在第一側上被支撐在兩個間隔的位置。從第二、相反的側上在其間施加沖壓以便引起彎曲力矩，從而引起局部塑性變形。因為縱梁隨著沖壓進行而變形，與沖頭和支架的接觸面積可能改變。這不是經典的三點彎曲載荷情況（該力不是點載荷），并且因此被定義為“差別接觸”。

這種方法的一個問題是，縱梁將在彎曲力矩被釋放之后由于其彈性而彈回。已知成形方法是不可預測的。操作者將試圖估計提供給定塑性變形所需的沖壓運動的量。沖壓以估計值被施加到縱梁，并且沖頭一縮回就測量塑性變形。如果變形水平太低，操作者將估計更大的沖壓距離并且再施加該沖壓。在相同的位置施加連續的彎曲操作直到實現所需變形。沖壓信息隨后被存儲并且應用于下一個部件，以此類推，直到所需“第一次”沖壓運動被改善到滿意的程度。

典型的18m縱梁沿其長度將具有達到250個沖壓部位。因此，希望在每一站減小沖壓操作的數量。

如果縱梁過度變形（即，當被沖壓時經歷太多變形），由于這種部件非常昂貴，因此刮削該部件是不可行的。因此，相反彎曲力矩（再次，由操作者估計）被施加到該部件以逆轉該變形。這種重復和反向施加塑性變形到縱梁會引起諸如加工硬化和疲勞的問題。

因為用于航空行業的縱梁的復雜且變化的幾何形狀，通過分析方法預測縱梁塑性變形是不適當的。

一種替代方案是使用諸如有限元分析FEA的數值模擬來預測每一個沖壓部位處的縱梁的變形。不僅單個縱梁的分析將需要在每一個沖壓階段被重復（以便達到需要的塑性變形），而且因為縱梁沿其長度的變化的橫截面，將需要為每一個離散的沖壓位置執行這些分析。這將是極其費時的并且對于計算資源來說是高成本的。

發明內容

本發明的目標是提供改進的制造方法，該方法減輕現有技術的“反復試驗”方法，同時利用數值模擬的益處而沒有不適當的負擔。

根據本發明，提供一種制造長形部件的方法，該方法包括以下步驟：

提供沖壓設備，所述沖壓設備構造成通過在兩個支架之間的沖壓部位使沖頭推進一沖壓距離而將差別接觸（differential?contact）三點彎曲載荷施加到所述部件，

基于所述沖壓部位I_xx處的所述部件的第二慣性力矩，所述沖壓部位Y處的所述部件的中性軸線距離的部位和所述沖壓部位處的所述部件的所需塑性變形d_塑性,計算沖壓行程d_沖壓，

通過使所述沖頭移動所述沖壓行程，使所述長形部件在所述沖壓部位處彎曲。

優選地，通過使所需塑性變形d_塑性以如下形式的n階多項式與所述沖壓部位I_xx處的所述部件的第二慣性力矩和所述沖壓部位Y處的中性軸線距離相關，計算沖壓行程：

其中B_i是所述沖壓行程（d_沖壓）的函數。

優選地：

其中BB_ij是常數。

優選地，n=m=2;即多項式是二次的。

優選地，根據以下表達式計算沖壓行程：

其中BB_1a、BB_1b等是常數。

優選地，根據沖壓部位處的縱梁的橫截面解析計算d_彈性。

常數BB_1a、BB_1b等優選地根據數值模擬（它可以是有限元分析）的代表性樣本被統計地計算。

附圖說明

現在將參考附圖描述根據本發明的方法，其中：

圖1a是正經受沖壓操作的縱梁的視圖；

圖1b是在沖壓前的圖1a的縱梁的放大視圖；

圖1c是在沖壓操作期間的類似于圖1b的放大視圖；并且

圖1d是在沖壓之后的類似于圖1b和1c的放大視圖；

圖2a和圖2b示出了一系列代表性I型縱梁幾何形狀的例子；

圖3a示出了為圖2b中列出的橫截面的每一個運行從4到11mm的8個不同值代表性數量的FEA模擬而得到的d_沖壓結果；