本發(fā)明屬于鈑金成行領域，涉及一種防止零件成形時移動的有限元模型及方法。

背景技術：

當前，在飛機零件的設計過程中，帶有弧形彎邊，彎邊極窄，彎邊上面帶有下陷的零件逐步增多，這類零件成形困難，在零件液壓成形的過程中容易出現(xiàn)扯拽、變形嚴重、錯位、定位不準確、扭轉(zhuǎn)變形嚴重、無法修復的現(xiàn)象，后續(xù)的熱處理變形更加嚴重，這些問題疊加在一起零件只能報廢，無法返修。

目前國內(nèi)國際上針對這種長圓弧形腹板面窄彎邊帶下陷的零件，只能采用液壓成形，在液壓成形的過程中仍然存在零件扭轉(zhuǎn)扯拽變形嚴重的現(xiàn)象，給后續(xù)的修整帶來很多麻煩。傳統(tǒng)的定位方法就是加三個正方形的定位耳片，耳片大小10mm×10mm，若按照傳統(tǒng)的定位方法，下陷壓不到位，或者下陷根本壓不出來，下陷部位缺肉的情況都多有發(fā)生、零件外形與數(shù)模要求相差較遠，一批幾十個零件每個零件外形都不一樣，報廢率極高，因此尋求適應這種零件的合理定位方式顯得至關重要。因此設計一種跟隨零件外形的較長定位耳片就成為了解決這類問題的突破口。一種帶隨形狹長定位耳片的、能夠成形整個復雜弧形零件的定位裝置，具有結構緊湊、簡單新穎的優(yōu)點，可以實現(xiàn)在不規(guī)則的、特殊環(huán)境下的非規(guī)定條件的成形，滿足飛機鈑金件生產(chǎn)中的極端特殊要求。

橡皮囊液壓成形是鈑金成形的主要方法之一，在飛機上有大量橡皮囊液壓成形的鈑金零件。目前，橡皮囊液壓成形過程中零件的回彈問題層出不窮，國內(nèi)關于橡皮囊液壓成形主要研究成形過程中的回彈問題，因此增加了很多手工校形，大大降低了生產(chǎn)效率和鈑金零件的疲勞壽命?；貜椨绊懥慵耐庑纬叽纾瑫斐裳b配不協(xié)調(diào)、裝配質(zhì)量不穩(wěn)定等問題。橡皮囊液壓成形過程中還存在另外一個顯著問題定位不準確，成形過程中扯拽現(xiàn)象嚴重，這同樣會造成大量不必要的手工校形，嚴重影響公司的生產(chǎn)效率和鈑金零件的疲勞壽命，通過數(shù)值模擬技術不僅可以研究橡皮囊液壓成形過程中的回彈問題，還可以模擬定位方式和定位孔的位置。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明采用marc有限元模擬模型研究定位耳片大小和定位孔相對排布對零件橡皮囊成形的影響，提供一種防止零件成形時移動的有限元模型及方法。

本發(fā)明的技術方案為：

一種防止零件成形時移動的有限元模型，包括零件的腹板面、隨形的定位耳片、定位孔。所述的零件為飛機框掾類零件，該類零件基本都為狹長弧形結構，弧度大、長度長、腹板面窄、彎邊帶下陷，成形方式基本類似。此零件是飛機框掾類零件，用于飛機骨架結構的安裝，這類零件的結構對于整個飛機裝配非常重要。

所述的零件的腹板面為弧形、腹板面窄、彎邊帶下陷，腹板面下陷位置加上1mm的余量。所述的零件的腹板面的兩端及中間位置分別設置一個長方形的定位耳片，定位耳片的大小根據(jù)零件大小確定；每個定位耳片上有兩個定位孔，兩個定位孔在同一條直線上，并且兩個定位孔與定位耳片底邊之間成45°角，保證定位牢固可靠；其中，兩側(cè)定位耳片上的位于上方的定位孔靠近腹板面下陷位置，避免零件在橡皮囊液壓機上成形時的扯拽變形、錯位、定位不準確、扭轉(zhuǎn)變形。

一種防止零件成形時移動的方法，包括以下步驟：

1)按照已經(jīng)加過工藝余量的二維展開數(shù)據(jù)集，銑切零件的展開外形，并檢查展開料的表面質(zhì)量，確認表面質(zhì)量是否合格；若存在裂紋或者較大的凹坑，則表面質(zhì)量不合格不能進行下一道的成形工序，需要進行再加工，以免后續(xù)出現(xiàn)裂紋。

2)確認定位孔的大小及其在定位耳片的位置：

定位孔大小根據(jù)零件的腹板面的寬窄程度確定，零件越窄越長定位孔越大，保證零件在液壓成形以及后續(xù)的手工修整時不會發(fā)生扯拽現(xiàn)象。

每個定位耳片上設有兩個定位孔，兩個定位孔在同一條直線上，并且兩個定位孔與耳片的底邊之間成45°角，保證定位牢固可靠；其中，兩側(cè)定位耳片上的位于上方的定位孔靠近腹板面下陷位置，避免零件在橡皮囊液壓機上成形時的扯拽變形、錯位、定位不準確、扭轉(zhuǎn)變形。

3)安裝定位耳片：零件的腹板面的兩端及中間位置分別設置一個長方形的定位耳片。

4)加工工藝余量：判別零件的凸彎邊處是否加了工藝余量，若沒加工藝余量，需要補加；若加了工藝余量，零件下陷位置需要額外加1mm的工藝余量，保證下陷部位成形之后滿足要求。

本發(fā)明的設計原理為：根據(jù)實際使用需求，考慮使用時工人的操作舒適度和與周圍環(huán)境的躲避情況，預測零件生產(chǎn)中可能遇到的問題，運用marc仿真工具，加載各個約束參數(shù)對組件成形過程進行模擬仿真，檢查表面與裂紋情況，根據(jù)輸出的點云數(shù)據(jù)及曲線修正和完善約束參數(shù)，同時可模擬在不同生產(chǎn)條件下的安全距離變化，確定零件合理的生產(chǎn)過程，模擬橡皮囊成形過程中的速度與加速度變化，確定采用適當?shù)哪M環(huán)境準確設置橡皮囊成形過程中的工藝參數(shù)。其中工藝參數(shù)包括：工藝余量、定位耳片位置的選取、定位孔的大小及孔之間的角度和相對位置。

本發(fā)明的有益效果為：(1)根據(jù)marc軟件的模擬結果，對于較大弧度狹長零件的成形，在兩端和中間各加一個耳片，每個耳片上加兩個銷釘定位孔，可有效的避免零件在液壓成形以及后續(xù)修整過程中的扯拽現(xiàn)象，減少工人手工修整，降低由于零件變形嚴重導致的報廢，提高生產(chǎn)效率。(2)將外形樣板與零件的腹板面進行比對，在零件的耳片處進行劃線，在合適的時候?qū)⒍凑账鶆澓玫木€剪掉，剪掉之后進行適當銼修。不影響零件成形及外觀。(3)采用marc模擬軟件模擬橡皮囊成形的加速度和速度，減少工人的手工校形，提高產(chǎn)品的表面質(zhì)量。(4)提高框掾類零件的生產(chǎn)效率，提高自我加工能力，滿足大批量、快節(jié)奏生產(chǎn)速率要求。

附圖說明

圖1為定位耳片結構圖；

圖中：1定位孔；2隨形定位耳片；3下陷位置3。

具體實施方式

以下對本發(fā)明做進一步介紹。

本發(fā)明主要通過模擬軟件的仿真數(shù)據(jù)來定定位耳片的位置、定位孔的排位、定位孔的大小、工藝余量的添加等情況，具體的型胎在這里不做講解。

一種防止零件成形時移動的有限元模型，包括零件的腹板面、隨形的定位耳片2、定位孔1。所述的零件為飛機框掾類零件，該類零件基本都為狹長弧形結構，弧度大、長度長、腹板面窄、彎邊帶下陷，成形方式基本類似。此零件是飛機框掾類零件，用于飛機骨架結構的安裝，這類零件的結構對于整個飛機裝配非常重要。

所述的零件的腹板面為弧形、腹板面窄、彎邊帶下陷，腹板面下陷位置33加上1mm的余量。所述的零件的腹板面的兩端及中間位置分別設置大小20mm×10mm的長方形定位耳片2，定位耳片2的大小根據(jù)零件大小確定；每個定位耳片2上有兩個定位孔1，兩個定位孔1在同一條直線上，并且兩個定位孔1與定位耳片2底邊之間成45°角，保證定位牢固可靠；其中，兩側(cè)定位耳片2上的位于上方的定位孔1靠近腹板面下陷位置3，避免零件在橡皮囊液壓機上成形時的扯拽變形、錯位、定位不準確、扭轉(zhuǎn)變形。外形樣板用來在零件上畫出最后的邊緣線，以備后續(xù)工人按照所畫的邊緣線剪掉耳片。

一種防止零件成形時移動的方法，包括以下步驟：

1)首先按照已經(jīng)加過工藝余量的二維展開數(shù)據(jù)集，銑切零件的展開外形，并檢查展開料的表面質(zhì)量，確認表面質(zhì)量是否合格；若存在裂紋或者較大的凹坑，則表面質(zhì)量不合格不能進行下一道的成形工序，需要進行再加工，以免后續(xù)出現(xiàn)裂紋。

2)確認定位孔1的大小及其在定位耳片2的位置

定位孔1大小根據(jù)零件的腹板面的寬窄程度確定，零件越窄越長定位孔1越大，保證零件在液壓成形以及后續(xù)的手工修整時不會發(fā)生扯拽現(xiàn)象。此零件選擇5.2mm的銷釘定位孔1就可以滿足零件的定位需要，能夠保證零件在液壓成形以及后續(xù)的手工修整時不會發(fā)生扯拽現(xiàn)象。

每個定位耳片2上設有兩個定位孔1，兩個定位孔1在同一條直線上，并且兩個定位孔1與耳片的底邊之間成45°角，保證定位牢固可靠；其中，兩側(cè)定位耳片2上的位于上方的定位孔1靠近腹板面下陷位置3，避免零件在橡皮囊液壓機上成形時的扯拽變形、錯位、定位不準確、扭轉(zhuǎn)變形。

3)安裝定位耳片2：零件的腹板面的兩端及中間位置分別設置一個長方形的定位耳片2。

4)加工工藝余量：首先判別零件的凸彎邊處是否加了工藝余量，若沒加需要工藝人員補加；若加了工藝余量，零件下陷位置3需要額外加1mm的工藝余量，待成形完之后再按照胎線劃線，并剪掉多余的部分，保證下陷部位成形之后滿足要求。

液壓成形，零件弧度大，若設計針對弧形彎邊外緣材料受拉嚴重已給出余量，那么零件的凸彎邊方向就不必額外加余量，若設計沒有針對凸彎邊方向給出余量，需要工藝人員在凸彎邊一側(cè)加1mm余量，下陷部位收料比較嚴重，易出現(xiàn)缺料少肉現(xiàn)象，設計一般不會考慮下陷部位的工藝余量，因此需要在帶下陷的部位特別的加上1mm的余量，待成形完之后再按照胎線劃線，并剪掉多余的部分。余量加多少，需要根據(jù)模擬結果給出具體的數(shù)值，一個準確的工藝余量對于零件成形是至關重要的，既可以減少因為缺肉造成的產(chǎn)品報廢，又可以避免由于工藝余量加的過大而帶來的修剪和銼修，依照marc仿真模擬軟件的輸出結果以及技術人員的現(xiàn)場經(jīng)驗加1mm的工藝余量，即可保證零件成形完之后符合數(shù)模要求。

本發(fā)明列舉的零件目前應用于多種型號飛機框掾零件的裝配中，現(xiàn)場反饋使用情況良好，很多型號飛機類似零件的生產(chǎn)都在應用這種帶隨形狹長定位耳片2的裝置來成形弧度較大的框掾類零件，在不同的情況下都可以成形或者校形，充分滿足了現(xiàn)場的生產(chǎn)需求。