[發明專利]一種框肋類鈑金件復雜彎邊展開方法

有效

• 申請號: 201210437705.0
• 申請日: 2012-11-06
• 公開（公告）號: CN103008497A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 譚浩;王俊彪;劉闖;楊憶湄;雷湘衡
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B21D53/92
• 分類號: B21D53/92
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

一、技術領域

本發明涉及一種框肋類鈑金件復雜彎邊展開方法，屬于飛機制造技術領域。

二、背景技術

框肋類鈑金件是飛機機體骨架中的重要組件，在航空鈑金件中占了很大比例，擔負著確定飛機外形和承受氣動載荷的雙重任務，如隔框、翼肋等?？蚶哳愨k金件結構特征體現為腹板、彎邊以及各結構要素之間的相互結合，零件腹板是平的或略帶曲度，周圍有淺的彎邊，彎邊上經常有下陷，彎邊結構是框肋類鈑金件中最重要和最復雜的組成部分。零件實例如圖1所示。

零件展開問題的實質是零件三維形狀向二維平面映射。展開是成形的逆過程，框肋類鈑金件的展開是一個十分復雜的問題，主要表現為：彎邊多為曲線彎邊，由于與蒙皮、長桁等搭接，彎邊凸緣區亦有曲度，此外，彎邊用于與其他零件進行搭接，其精度要求亦較高。所以，如何進行彎邊的展開，是框肋類鈑金件展開的關鍵。

長期以來，框肋零件彎邊的展開一直以手工計算或根據經驗為主，余量較大，成形后還要將多余處裁剪掉，對于一些復雜框肋零件則由鈑金制造車間采用試錯法制作展開樣板，周期長、效率低，成本高。隨著數字化制造技術的應用，傳統的展開技術已很難適應現代飛機研制的要求，此外，我國的航空事業日新月異，新型號飛機對零件性能的要求日趨苛刻，由此設計出的零件形狀日趨復雜，框肋類鈑金件彎邊的復雜度亦越來越高，為了縮短設計到制造的周期、提高零件展開的準確性，急需一種適用于復雜彎邊的展開方法。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種框肋類鈑金件復雜彎邊展開方法，將框肋類鈑金件的彎邊分為彎曲區與下陷區，分別對其展開后進行接合、修剪，得到彎邊的展開輪廓。

技術方案

一種框肋類鈑金件復雜彎邊展開方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：對材料厚度為δ的框肋零件，提取與腹板內表面W鄰接的彎邊內表面F，將F劃分為S個彎曲區B_i，i＝1,2,…S與T個下陷區J_k，k＝1,2,…T；

步驟2：彎曲區B_i與腹板面W的過渡線為長度為將B_i劃分為圓角面及凸緣面分別進行離散分段、展開值計算、展開點擬合，并對邊界不平齊的彎曲區B₁及B_S進行端頭處理，得B_i的展開輪廓線步驟為：

步驟a：對按間距0.1mm進行等距離散為點q＝1,2,…M，點數過任一離散點作其所在曲線的法平面且與圓角面的交線為圓弧線段彎曲半徑為彎曲角度為與凸緣面的交線為變曲率曲線段長度為與合并為交線

步驟b：計算各點處的展開長度并偏移，得展開點及展開線過程如下：計算的展開長度式中k為彎曲中性層系數，其值隨與δ的變化而浮動，根據《航空制造工程手冊之飛機模線樣板》進行查找；

計算的展開長度以為起點，以點在上指向彎邊的切矢為偏移方向，偏移距離得到的展開點將展開點用樣條線擬合，得到的展開線

步驟c：對復雜彎邊F的兩個端頭所在彎曲區B₁或B_S進行處理，

將彎曲區B₁被所截形成區域若則彎曲區B₁端頭平齊，展開線完全反映了彎曲區B₁的展開輪廓，無需處理；若則須對B₁上處于之外的邊緣區域進行展開。的展開方法與B₁類似，具體步驟為：

步驟i：對按間距0.1mm進行等距離散為點q＝1,2,…Z，離散時以為起點，點數作所在曲線的法平面法平面與作相交線其長度為連結步驟b得到的點與得線段對等距離散為點數為Z的點離散時亦以為起點；

步驟ii：以曲線所在平面為以為起點，以指向邊緣區域的法線方向為偏移方向，偏移得到偏置點用樣條線擬合偏置點得邊界線的展開線

步驟iii：對于彎曲區B_S的邊緣區域參照的處理方法得到邊界線的展開線

步驟3：下陷區J_k，k＝1,2,…T與腹板W的過渡線是長度為找到上兩特征點作圓弧，兩圓弧的公切線即為J_k的展開輪廓步驟為：上與相鄰彎曲區的過渡點參照步驟2的方法得到的展開點連結兩點得線段長度為取上與距離為的點若則為的另一端點，其中為J_k的下陷深度，參照步驟2的方法得到的展開點連結兩點得線段其長度為分別以為圓心，以為半徑，作圓弧作兩圓弧公切線得到下陷區J_k的展開線