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2、GNANDMANuFAcTuRlNG數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造飛機(jī)長桁類零件工藝板坯數(shù)模的展開設(shè)計(jì)ProcessRoughSpread—ModelingfbrAircraftStringerStructure中航飛機(jī)西安飛機(jī)分公司張耀平陳金平黨建衛(wèi)楊亮武杰【摘要】飛機(jī)長桁類零件工藝板坯數(shù)模的精確展開設(shè)計(jì)對(duì)于提高加工效率、降低加工成本、節(jié)省原材料以及改善零件成形性能具有重要的工程意義?；陂L桁類零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和成形工藝，提出一種零件設(shè)計(jì)數(shù)模向工藝板坯數(shù)模的展開轉(zhuǎn)換方法。通過建立局部笛卡爾坐標(biāo)系，逐步對(duì)長桁的基礎(chǔ)特征和局部特征進(jìn)行展開轉(zhuǎn)
3、換，最終將零件設(shè)計(jì)數(shù)模展開為適用于三坐標(biāo)數(shù)控加工的工藝板坯數(shù)模。同時(shí)，通過在展開轉(zhuǎn)換過程中對(duì)零件成形過程中產(chǎn)生的延展變形進(jìn)行前置補(bǔ)償，有效避免了零件的超差或報(bào)廢。關(guān)鍵詞：長桁類零件展開設(shè)計(jì)工藝板坯補(bǔ)償【ABSTRACTlPreciseprocessroughspread·modelingfortheaircraRstringerstmcturecansignmcantlyenhancethemachininge伍ciency，reducethecost，saVethemate“alandimprovethepartpe怕mance．Anewpr
4、ocessroughspread—modelingmethodf-ortheaircraftstringerstnlctureispmposedbasedonmepartfeatIlreandmachin-ingprocess．ByestablishingthelocalCartesianreference仃ame，a11dthen伊adually仃ansitingthebasicfeatureandthelocaIfeature，medesignedstringerstmcturemodelisfinallytransf0咖edintopro
5、cessmu曲modelwhichadaptstothethreecoordinateNCmachining．Ontheotherside，themethoda110wstocompensatetlleprolongationinducedduringbendingfonninginadVance．Asaresult，theoVer_en．oranddisusecanbeavoided．1(eywords：StringerstructureSpread—model-illgn‘眥e豁mughCOmpen鼢teDoI：10．16080／i．iss
6、nl671—833x．2015．15．033現(xiàn)代飛機(jī)普遍具有復(fù)雜的雙曲率氣動(dòng)外形，因而存在大量形狀隨外形曲率變化的長度可達(dá)10m以上的條形零件，其中以長桁最為典型，本文將這類零件稱為長桁類零件。作為承受機(jī)體載荷和支撐氣動(dòng)外形的重要承力件，長桁類零件在飛機(jī)結(jié)構(gòu)中大量運(yùn)用。外形曲率變化復(fù)雜、結(jié)構(gòu)特征多、成形精度要求高等特點(diǎn)使長桁類零件的制造工藝成為航空制造領(lǐng)域的重要研究方向。目前長桁類零件最常用的加工方法是：首先將零件設(shè)計(jì)數(shù)模在三維CAD軟件中進(jìn)行展開設(shè)計(jì)，建立零件的工藝板坯數(shù)模；然后用三坐標(biāo)數(shù)控銑床加T出工藝板坯；最后采用彎扭成形等工藝將其成形為
7、最終形狀。與傳統(tǒng)的直接采用五坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工的方法相比，這種加工方法效率高、節(jié)省材料、零件成形性能好。零件設(shè)計(jì)數(shù)模的展開設(shè)計(jì)是指從零件的設(shè)計(jì)數(shù)模出發(fā)，逆向求取其工藝板坯數(shù)模的過程，是零件設(shè)計(jì)數(shù)模向中間過渡數(shù)模的逆向轉(zhuǎn)換過程?？焖贉?zhǔn)確的工藝板坯數(shù)模展開設(shè)計(jì)方法對(duì)于提高零件加工質(zhì)量和效率、降低生產(chǎn)成本具有重要的工程意義。在長桁類零件設(shè)計(jì)制造方面，一些研究人員和工程工作者開展了廣泛的探索研究和工程應(yīng)用。裴蕾等?對(duì)飛機(jī)長桁類結(jié)構(gòu)件進(jìn)行特征劃分，利用參數(shù)化技術(shù)建立與裝配環(huán)境相關(guān)聯(lián)的特征模型，實(shí)現(xiàn)了基于特征的飛機(jī)長桁類結(jié)構(gòu)件快速建模系統(tǒng)架構(gòu)。田愛萍12
8、1通過分析零件幾何特征，在掌握長桁類零件外形變化規(guī)律的基礎(chǔ)上，成功將零件工藝板坯成形為設(shè)計(jì)形狀。展開設(shè)計(jì)方面，張賢杰等p1通過開發(fā)零件外形曲面的最小差量協(xié)調(diào)展開算法，解決了飛機(jī)整體壁板類零件的展開計(jì)算。曹蔚等川提出一種針對(duì)下陷特征的展開算法，編程實(shí)現(xiàn)了該類飛機(jī)鈑金件的的自動(dòng)展開。然而，國內(nèi)目前鮮有關(guān)于長桁類零件工藝板坯數(shù)模展開設(shè)計(jì)的公開文獻(xiàn)。為有效改善長桁類零件的加工工藝，提高加工效率，下文將基于零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和成形工藝，提出一種在CATIAV5軟件中實(shí)現(xiàn)零件設(shè)計(jì)數(shù)模向工藝板坯數(shù)模的展開轉(zhuǎn)換方法。同時(shí)，為避免零件成形過程中產(chǎn)生的延展變形造成的超
9、差甚至報(bào)廢，進(jìn)一步描述在展開轉(zhuǎn)換過程中對(duì)該延展變形進(jìn)行前置補(bǔ)償?shù)姆椒ā?長桁類零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)長桁類零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)體現(xiàn)為：零件通過在基礎(chǔ)特征上添加局部特
