本發(fā)明涉及一種復(fù)雜蒙皮零件回彈補(bǔ)償工藝模型建模方法，屬于飛機(jī)制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

蒙皮零件是一類典型的飛機(jī)鈑金零件，是構(gòu)成飛機(jī)氣動外形的薄板件和內(nèi)部結(jié)構(gòu)框架的包皮。通常按其幾何外形可分為單曲度和雙曲度蒙皮，其復(fù)雜性在于曲面曲率多為變曲率，且曲率變化無規(guī)律，過零件表面做任意截面與外形面相交，每條交線的曲率變化各不相同。蒙皮零件的結(jié)構(gòu)要素主要包括基體、口框等，其中基體是零件的主結(jié)構(gòu)，它決定了蒙皮零件的尺寸范圍和基本形狀，其它結(jié)構(gòu)要素附著于基體上產(chǎn)生零件局部形狀。

蒙皮零件成形過程中產(chǎn)生的回彈量會直接影響最終的形狀準(zhǔn)確度，對蒙皮零件的型面進(jìn)行回彈修正是保證零件精確成形的關(guān)鍵。因此，針對曲率變化的復(fù)雜蒙皮零件定義回彈補(bǔ)償工藝模型，建立一種回彈補(bǔ)償工藝模型建模方法，能夠提高零件成形精度，降低模具制造成本，改善鈑金件生產(chǎn)質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本方法針對變曲率的復(fù)雜蒙皮零件，提取蒙皮零件基體外形參考面，沿零件成形方向截面線對曲面離散，得到能夠表征零件外形的離散線段集合，對每個(gè)截面線進(jìn)行回彈補(bǔ)償，以補(bǔ)償后截面線重構(gòu)型面，形成回彈補(bǔ)償?shù)墓に嚹Ｐ汀?/p>

一種復(fù)雜蒙皮零件回彈補(bǔ)償工藝模型建模方法，其特征對于曲率變化的復(fù)雜蒙皮零件，根據(jù)回彈變形量對零件模型型面重構(gòu)，以應(yīng)用于模具工作型面設(shè)計(jì)，該方法具體包括以下步驟：

步驟1：提取蒙皮零件設(shè)計(jì)模型外形面S^O和工藝分離面F^S，工藝分離面F^S的法向?yàn)樘崛⊥庑蚊鍿^O上的沿方向的邊界線L^BL和L^BR；

步驟2：任選以下兩個(gè)步驟之一得到離散截面線i＝1、2、......n：

1、對邊界線LBL進(jìn)行n等分離散，得到離散點(diǎn)P_i^BL，i＝1、2、......n；過離散點(diǎn)P_i^BL作與工藝分離面F^S平行的截平面F_i^SL；截平面F_i^SL與蒙皮零件外形面S^O相交，得到離散截面線

2、對邊界線L^BR進(jìn)行n等分離散，得到離散點(diǎn)P_i^BR，i＝1、2、......n；過離散點(diǎn)P_i^BR作與工藝分離面F^S平行的截平面F_i^SR；截平面F_i^SR與蒙皮零件外形面S^O相交，得到離散截面線

步驟3：以離散截面線的兩端點(diǎn)為端點(diǎn)做直線，得到離散截面輔助直線對輔助線進(jìn)行m等分離散，得到m組等距離散輔助點(diǎn)j＝1、2、......m，過離散輔助點(diǎn)構(gòu)造的法向截平面法向截平面與離散截面線相交，得到截面線離散點(diǎn)以和為端點(diǎn)構(gòu)造直線段j＝1、2、……m；測量直線段的長度，得到長度值最大的直線段所對應(yīng)的點(diǎn)為和點(diǎn)為離散截面線上的最高點(diǎn)；

步驟4：以離散截面線上的最高點(diǎn)為起始點(diǎn)，對截面線進(jìn)行分段擬合、回彈補(bǔ)償，得到補(bǔ)償后的外形輪廓線

步驟4.1：以最高點(diǎn)為起始點(diǎn)將截面線分割為左右兩段以Δl為間距分別對進(jìn)行等距離散，得到等距離散點(diǎn)θ＝1、2……p、γ＝1、2……q，l₁、l₂分別和的長度值；

步驟4.2：分別測量各離散點(diǎn)處的曲率半徑值取離散輪廓線離散分段精度為Δ，若標(biāo)號l～k中的所有離散點(diǎn)均滿足1≤l≤θ≤k≤p，則為符合離散精度的離散截面線分段，得到滿足離散輪廓線離散分段精度要求的離散截面線分段集合x＝1、2……X，X≤p-1；同樣的，得到滿足離散輪廓線離散分段精度要求的離散截面線分段集合y＝1、2……Y，Y≤q-1；離散截面線分段集合對應(yīng)的設(shè)計(jì)半徑分別為

步驟4.3：對各分段離散截面線進(jìn)行回彈補(bǔ)償：依據(jù)材料厚度值t、相應(yīng)材料的彈性模量E、屈服極限σ_0.2、塑性應(yīng)變剛模量D，利用回彈量計(jì)算以下公式得到回彈補(bǔ)償后的半徑

$R_{ix}^{IL\′}=\frac{K\·C_L\·E\·R_{ix}^{IL}}{2E+4{\mathrm{\σ}}_{0.2}\frac{R_{ix}^{IL}}{t}}$

其中K＝1，

$R_{iy}^{IR\′}=\frac{K\·C_R\·E\·R_{iy}^{IR}}{2E+4{\mathrm{\σ}}_{0.2}\frac{R_{iy}^{IR}}{t}}$

其中K＝1，

步驟4.4：以離散截面線的最高點(diǎn)為起始點(diǎn)，以計(jì)算得到各分段圓弧的補(bǔ)償后半徑值為半徑，根據(jù)等圓弧要求沿點(diǎn)的切向方向做圓弧段，依次構(gòu)建分段圓弧回彈補(bǔ)償后曲線段

步驟5：結(jié)合中回彈補(bǔ)償后的各分段輪廓線，得到補(bǔ)償后外形離散截面線利用CAD軟件中的多截面曲面定義功能，依次選擇回彈補(bǔ)償后的外形離散截面線完成多截面曲面定義，生成回彈補(bǔ)償后的蒙皮外形面S^O′；依據(jù)蒙皮零件工藝模型的建模依據(jù)，應(yīng)用CAD軟件零件設(shè)計(jì)模塊中的厚曲面定義功能，完成蒙皮零件回彈補(bǔ)償工藝模型的設(shè)計(jì)。

有益效果

本發(fā)明針對變曲率的復(fù)雜蒙皮零件，提取蒙皮零件基體外形參考面，沿零件成形方向截面線對曲面離散，得到能夠表征零件外形的離散線段集合，對每個(gè)截面線進(jìn)行回彈補(bǔ)償，以補(bǔ)償后截面線重構(gòu)型面，形成回彈補(bǔ)償?shù)墓に嚹Ｐ?。能夠提高零件成形精度，降低模具制造成本，改善鈑金件生產(chǎn)質(zhì)量。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1蒙皮零件實(shí)例—飛機(jī)中后機(jī)身零件模型；

圖2外形面邊界離散；

圖3構(gòu)造邊界線截平面；

圖4外形面離散截面線示意圖；

圖5離散截面輔助點(diǎn)、線集示意圖；

圖6蒙皮零件最高位置點(diǎn)示意圖；

圖7蒙皮零件外形截面線離散示意圖；

圖8外形面離散截面線分段示意圖；

圖9回彈補(bǔ)償后的各分段圓弧曲線段示意圖；

圖10建立回彈補(bǔ)償后的蒙皮外形面；

圖11蒙皮零件回彈補(bǔ)償工藝模型示意圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

本方法針對變曲率的復(fù)雜蒙皮零件，提取蒙皮零件基體外形參考面，沿零件成形方向截面線對曲面離散，得到能夠表征零件外形的離散線段集合，對每個(gè)截面線進(jìn)行回彈補(bǔ)償，以補(bǔ)償后截面線重構(gòu)型面，形成回彈補(bǔ)償?shù)墓に嚹Ｐ汀?/p>

以圖1所示的蒙皮零件為例，下面結(jié)合附圖說明一種復(fù)雜蒙皮零件回彈補(bǔ)償工藝模型建模方法的具體實(shí)施過程。

步驟1：提取蒙皮零件設(shè)計(jì)模型外形面S^O和工藝分離面F^S，工藝分離面F^S的法向?yàn)樘崛⊥庑蚊鍿^O上的沿方向的邊界線L^BL和L^BR，如圖2所示。

步驟2：任選以下兩個(gè)步驟之一得到離散截面線i＝1、2、……n：

1、對邊界線L^BL進(jìn)行n等分離散，得到離散點(diǎn)P_i^BL，i＝1、2、……n，如圖2所示；過離散點(diǎn)P_i^BL作與工藝分離面F^S平行的截平面F_i^SL，如圖3所示；截平面F_i^SL與蒙皮零件外形面S^O相交，得到離散截面線，如圖4所示

2、對邊界線L^BR進(jìn)行n等分離散，得到離散點(diǎn)P_i^BR，i＝1、2、……n；n；過離散點(diǎn)P_i^BR作與工藝分離面F^S平行的截平面F_i^SR；截平面F_i^SR與蒙皮零件外形面S^O相交，得到離散截面線

步驟3：以離散截面線的兩端點(diǎn)為端點(diǎn)做直線，得到離散截面輔助直線對輔助線進(jìn)行m等分離散，得到m組等距離散輔助點(diǎn)j＝1、2、……m，過離散輔助點(diǎn)構(gòu)造的法向截平面法向截平面與離散截面線相交，得到截面線離散點(diǎn)以和為端點(diǎn)構(gòu)造直線段j＝1、2、……m，如圖5所示；測量直線段的長度，得到長度值最大的直線段所對應(yīng)的點(diǎn)為和點(diǎn)為離散截面線上的最高點(diǎn)，如圖6所示。

步驟4：以離散截面線上的最高點(diǎn)為起始點(diǎn)，對截面線進(jìn)行分段擬合、回彈補(bǔ)償，得到補(bǔ)償后的外形輪廓線

步驟4.1：以最高點(diǎn)為起始點(diǎn)將截面線分割為左右兩段以Δl＝5～10mm為間距分別對進(jìn)行等距離散，得到等距離散點(diǎn)θ＝1、2……p、γ＝1、2……q，如圖7所示，l₁、l₂分別和的長度值，[·]表示取整。

步驟4.2：分別測量各離散點(diǎn)處的曲率半徑值取離散輪廓線離散分段精度為Δ，若標(biāo)號l～k中的所有離散點(diǎn)均滿足1≤l≤θ≤k≤p，則為符合離散精度的離散截面線分段，得到滿足離散輪廓線離散分段精度要求的離散截面線分段集合x＝1、2……X，X≤p-1；同樣的，得到滿足離散輪廓線離散分段精度要求的離散截面線分段集合y＝1、2……Y，Y≤q-1；如圖8所示，離散截面線分段集合對應(yīng)的設(shè)計(jì)半徑分別為

步驟4.3：對各分段離散截面線進(jìn)行回彈補(bǔ)償：依據(jù)材料厚度值t、相應(yīng)材料的彈性模量E、屈服極限σ_0.2、塑性應(yīng)變剛模量D，利用回彈量計(jì)算以下公式得到回彈補(bǔ)償后的半徑

$R_{ix}^{IL\′}=\frac{K\·C_L\·E\·R_{ix}^{IL}}{2E+4{\mathrm{\σ}}_{0.2}\frac{R_{ix}^{IL}}{t}}$

其中K＝1，

$R_{iy}^{IR\′}=\frac{K\·C_R\·E\·R_{iy}^{IR}}{2E+4{\mathrm{\σ}}_{0.2}\frac{R_{iy}^{IR}}{t}}$

其中K＝1，

步驟4.4：以離散截面線的最高點(diǎn)為起始點(diǎn)，以計(jì)算得到各分段圓弧的補(bǔ)償后半徑值為半徑，根據(jù)等圓弧要求沿點(diǎn)的切向方向做圓弧段，依次構(gòu)建分段圓弧回彈補(bǔ)償后曲線段如圖9所示。

步驟5：結(jié)合中回彈補(bǔ)償后的各分段輪廓線，得到補(bǔ)償后外形離散截面線利用CAD軟件中的多截面曲面定義功能，依次選擇回彈補(bǔ)償后的外形離散截面線完成多截面曲面定義，生成回彈補(bǔ)償后的蒙皮外形面S^O′，如圖10所示。依據(jù)蒙皮零件工藝模型的建模依據(jù)，應(yīng)用CAD軟件零件設(shè)計(jì)模塊中的厚曲面定義功能，完成蒙皮零件回彈補(bǔ)償工藝模型的設(shè)計(jì)，如圖11所示。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。