[發明專利]一種懸片結構剛度估算方法

有效

• 申請號: 202010119518.2
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111339614B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 劉翹楚;龔清洪;王元軍;王斌利;王豐;羅廣權
• 申請（專利權）人: 成都飛機工業（集團）有限責任公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F119/14
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 冉鵬程

本發明公開了一種懸片結構剛度估算方法，對于懸片結構的兩面均為平面且厚度均勻一致的情況，對懸片結構的受力情況進行簡化，求解量彎模型微分方程，得到剛度的估算公式。使用本發明公開的方法，可以簡潔快速地估算懸片結構的剛度，判斷懸片結構剛度強弱，決策是否需要采取凸臺連接等方式增加加工時的剛度，避免在結構剛度足夠強位置設置冗余剛度增強結構或者在結構剛度足夠弱位置未設置剛度增強結構的情況。

技術領域

本發明涉及金屬切削加工領域，特別涉及懸空薄壁結構數控加工領域。

背景技術

航空結構件因為裝配需求常常具有帶槽口的腹板結構懸空的筋條結構，此類懸片結構因為周圍缺少支撐，在加工時剛度很差，容易產生振動，引起彈刀拉刀等問題，造成零件厚度變薄甚至部分材料完全缺失。

為了避免加工時的剛度差問題，此類結構傳統數控方法如附圖2所示，使用片狀連接完全連接零件腹板與凸臺，在加工時將凸臺壓緊，以保證帶槽口結構在加工時的剛度，之后通過鉗工將凸臺去除，并將端頭打磨到位。但這樣加工存在三方面的弊端：第一，去除凸臺會產生較多的鉗工工作量，影響零件的加工效率；第二，盡管這樣在數控工序保證了零件的剛度，但卻將困難傳遞到了鉗工，在鉗工打磨的時候腹板剛度仍然較差，打磨時易彈刀，對鉗工水平要求很高；第三，端面依靠鉗工保證尺寸和形位公差，其精度難以保證。實際生產中，由于鉗工打腹板槽口時失誤而導致零件超差甚至報廢的案例時有發生。

發明內容

本發明是旨在針對上述問題可以提前預知懸片結構剛度進而決策凸臺設置策略而提出的一種懸片結構剛度估算方法。

本發明的技術方案為：

一種懸片結構剛度估算方法，步驟為：

對帶槽口的腹板，將懸空腹板處理為懸片，

所述懸片結構的兩面均為平面且厚度均勻一致，

對懸片結構的受力情況進行簡化，將槽口結構簡化為“三角形懸臂梁”，

建立槽口端點剛度的近似力學模型，得梁彎模型微分方程：

其中參數：ω為梁的撓度，t為懸片結構的厚度。E為材料的彈性模量，

F為三角形的定點施加壓力，c為三角形的斜邊，h為斜邊上的高；

通過求解，對懸片結構剛度進行估算。

進一步地，所述槽口端點的剛度可以表示為K，剛度K的估算公式如下：

其中a為懸片結構一條邊的長度，b為懸片結構另一條邊的長度，t為懸片結構的厚度。E為材料的彈性模量。

進一步地，所述懸片結構包含曲面但可以近似為兩面均為平面且厚度均勻一致時，按兩面均為平面且厚度均勻一致的情況進行估算。

本發明的有益效果在于：

使用本發明公開的方法，可以簡潔快速地估算懸片結構的剛度，判斷懸片結構剛度強弱，決策是否需要采取凸臺連接等方式增加加工時的剛度，避免在結構剛度足夠強位置設置冗余剛度增強結構或者在結構剛度足夠弱位置未設置剛度增強結構的情況。

附圖說明

圖1懸片結構簡化及受力分析示意圖。

圖2懸片結構典型增設凸臺提高剛度示意圖。

具體實施方式

下面根據附圖對本申請做進一步說明。

如圖1所示，將考慮槽口端點剛度的近似力學模型建立，將槽口結構近似為一個“三角形懸臂梁”，在三角形的定點施加壓力F，通過求取該點的變形來計算該點的剛度，記其兩條直角邊的長度分別為a、b。