張文俊,劉 婷,張賢杰,李仁花
(1.中航工業(yè)江西洪都航空工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司工裝工具制造廠(chǎng),南昌 330024;2.西北工業(yè)大學(xué)陜西省數(shù)字化制造工程技術(shù)研究中心,西安 710072)
張文俊 工程師,中航工業(yè)江西洪都航空工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司工裝工具制造廠(chǎng)模線(xiàn)設(shè)計(jì)所副所長(zhǎng),從事工藝數(shù)模和模線(xiàn)樣板設(shè)計(jì)技術(shù)研究。
整體壁板作為重要的飛機(jī)結(jié)構(gòu)件,既是構(gòu)成飛機(jī)氣動(dòng)外形的重要組成部分,也是機(jī)翼、機(jī)身等的主要承力構(gòu)件,同時(shí)還用于地板和油箱等飛機(jī)結(jié)構(gòu)的重要部位。自20世紀(jì)60年代以來(lái),世界各國(guó)的大、中型飛機(jī)廣泛采用整體壁板作為機(jī)翼主要承力構(gòu)件。由于整體壁板零件具有結(jié)構(gòu)效率高、易于實(shí)現(xiàn)等強(qiáng)度設(shè)計(jì)、密封性好等突出的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì),在三、四代飛機(jī)及大飛機(jī)研制過(guò)程中越來(lái)越被廣泛利用。
飛機(jī)整體壁板的板坯模型是后期加工的前提。整體壁板的結(jié)構(gòu)要素主要包括基體、長(zhǎng)桁、孔、口框、凸臺(tái)等。其中,基體是零件的結(jié)構(gòu)主體,外形面和內(nèi)形面多為曲面,決定了整體壁板的尺寸范圍和基本形狀;其他結(jié)構(gòu)要素附著于基體上形成零件的局部形狀。整體壁板板坯模型建模是在控制面展開(kāi)的基礎(chǔ)上重構(gòu)內(nèi)/外形面、映射特征草圖輪廓,然后以展開(kāi)的內(nèi)/外形面創(chuàng)建板坯基體,以展開(kāi)的內(nèi)/外形面及特征草圖創(chuàng)建展開(kāi)結(jié)構(gòu)要素。板坯建模主要分為以下步驟:曲面展開(kāi)、特征分解、關(guān)聯(lián)映射、模型重構(gòu)、尺寸檢測(cè)等。準(zhǔn)確、迅速地獲得板坯模型是整體壁板快速、精確制造的前提。
機(jī)翼壁板外形面包含了單曲度外形、雙曲度外形以及一些復(fù)雜的曲面外形,板坯建模的第一步即是曲面的展開(kāi)。
長(zhǎng)期以來(lái),人們對(duì)曲面展開(kāi)計(jì)算問(wèn)題進(jìn)行了大量的研究,從不同角度提出了各種方法,如經(jīng)驗(yàn)法、幾何逼近法、滑移線(xiàn)法、應(yīng)力特征線(xiàn)方法、有限元逆算法、幾何模擬法等。幾何逼近法[1-3]用許多小平面去逼近曲面,通過(guò)旋轉(zhuǎn)、平移等將所有小平面變換到同一平面上,是一種純幾何的展開(kāi)方法;滑移線(xiàn)法[4]和應(yīng)力特征線(xiàn)法[5]考慮了曲面零件的材料特性,展開(kāi)方法更為合理,但是滑移線(xiàn)和應(yīng)力特征線(xiàn)在構(gòu)建過(guò)程中會(huì)受到一定限制,不能用于任意曲面形狀的板材坯料計(jì)算;有限元逆分析方法計(jì)算精度高,但用這種方法首先需要解決邊界條件、接觸和摩擦等問(wèn)題,并需要處理材料非線(xiàn)性和幾何非線(xiàn)性的耦合問(wèn)題,而且有限元計(jì)算極為復(fù)雜,迭代收斂也較難解決,實(shí)際應(yīng)用不便。針對(duì)整體壁板件外形面展開(kāi),文獻(xiàn)[5]提出了四邊形網(wǎng)格等面積法確定待定網(wǎng)格點(diǎn)的展開(kāi)策略,同時(shí)提出了確定定義于外形曲面上零件結(jié)構(gòu)信息展開(kāi)位置的方法。對(duì)于曲率復(fù)雜的曲面,幾何法展開(kāi)結(jié)果存在一定程度的偏差,針對(duì)該問(wèn)題,文獻(xiàn)[6]在幾何展開(kāi)法基礎(chǔ)上提出一種基于力學(xué)變形的優(yōu)化展開(kāi)方法,即最小變形能法,主要從分析、模擬材料中的應(yīng)力、應(yīng)變出發(fā),計(jì)算材料的展開(kāi)形狀和尺寸,針對(duì)同一零件展開(kāi)結(jié)果具有唯一性,然而不足之處在于計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)、效率低。
本文提出了數(shù)字化整體壁板展開(kāi)建模方法,針對(duì)外形面曲率半徑在2500mm以上的整體壁板零件,從展開(kāi)的外形和建立的板坯模型兩個(gè)方面分析兩種曲面展開(kāi)方法的適用性,確定針對(duì)該類(lèi)零件的曲面展開(kāi)方法,以達(dá)到提高板坯建模效率,減少重復(fù)工作及失誤的目的。
如圖1所示,選取某型號(hào)機(jī)翼整體壁板零件為對(duì)象進(jìn)行驗(yàn)證。整體壁板零件結(jié)構(gòu)要素通??梢苑譃閮纱箢?lèi):
(1)作為壁板基體的厚板結(jié)構(gòu)。
(2)附著于基體的結(jié)構(gòu)要素。整體壁板零件主要結(jié)構(gòu)如圖1所示,壁板基體的幾何要素包括外形面、內(nèi)形面以及其他增厚內(nèi)形曲面。外形面作為飛機(jī)的理論外形,是整體壁板零件的設(shè)計(jì)依據(jù)。該零件輪廓尺寸為2m×2m,厚度6mm,外形參考面弦向曲率范圍為:9.711×10-5~6.618×10-4mm-1;展向曲率范圍為:0~3.183×10-6mm-1;壁板厚度范圍為:1.5~21.6mm;外形尺寸為:1800mm×2070mm。內(nèi)形面是以外形面為基礎(chǔ)建立的表達(dá)壁板基體厚度的幾何要素,內(nèi)、外形面之間一般是非等厚度的?;w上的結(jié)構(gòu)要素主要包括長(zhǎng)桁(筋條)、凸臺(tái)(如肋凸臺(tái)、結(jié)構(gòu)加強(qiáng)凸臺(tái))、口框、下陷等。
圖1 整體壁板零件結(jié)構(gòu)特征Fig.1 Features of integral panel part structure
圖2 壁板零件板坯模型建模流程Fig.2 Modeling process of integral panel blank
通常,從原材料到整體壁板零件主要工序有[7]:板坯數(shù)控加工和零件噴丸成形,與之相對(duì)應(yīng)的模型為整體壁板零件板坯模型和能夠反映噴丸成形過(guò)程的噴丸路徑規(guī)劃模型。其中,板坯模型是板坯數(shù)控加工的直接數(shù)據(jù)源,反映的是零件外形面在展開(kāi)成平面后相應(yīng)結(jié)構(gòu)要素對(duì)應(yīng)展開(kāi)后的結(jié)構(gòu)形狀。如圖2所示,整體壁板零件板坯模型定義包含了4部分工作:從零件數(shù)模提取展開(kāi)要素、將提取的展開(kāi)要素進(jìn)行展開(kāi)計(jì)算、根據(jù)展開(kāi)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行板坯實(shí)體建模、板坯模型與設(shè)計(jì)模型的比對(duì)檢測(cè)[8-9]。
2.1 展開(kāi)要素提取
展開(kāi)要素是指能夠反映零件結(jié)構(gòu)并方便進(jìn)行展開(kāi)計(jì)算的要素。板坯模型的定義過(guò)程是基于外形展開(kāi)基礎(chǔ)上模型建模過(guò)程,因此展開(kāi)要素主要指零件外形面以及外形面上的點(diǎn)、線(xiàn)等要素。展開(kāi)要素提取需要遵循幾個(gè)原則:
(1)對(duì)于有草圖的特征直接提取特征草圖,無(wú)草圖的在模型實(shí)體中提取特征輪廓;
(2)提取要素之前應(yīng)去除零件模型上倒圓、倒角;
(3)外形面是指零件的包絡(luò)外形,外形輪廓邊界應(yīng)盡量連續(xù),忽略外形上的孔、槽結(jié)構(gòu);
(4)盡量提取結(jié)構(gòu)的最終父級(jí)要素;
(5)關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)提取能夠重構(gòu)結(jié)構(gòu)的最少要素集合;
(6)相鄰結(jié)構(gòu)邊界要素提取不能重復(fù)。
2.2 展開(kāi)計(jì)算
提取整體壁板控制面(外形展開(kāi)面、中性層展開(kāi)面或其他輔助平面統(tǒng)稱(chēng)為控制曲面),將控制面進(jìn)行三角形或四邊形網(wǎng)格劃分,選取網(wǎng)格初始單元,利用曲面展開(kāi)工具將外形面展開(kāi)成平面,作為板坯建模的參考面。整體壁板板坯建模方法是在控制面的基礎(chǔ)上對(duì)結(jié)構(gòu)特征的映射和重構(gòu)。因此,控制面展開(kāi)的精確程度就決定了整體壁板板坯模型的準(zhǔn)確度,如何準(zhǔn)確地對(duì)設(shè)計(jì)模型控制面進(jìn)行展開(kāi)成為板坯建模的關(guān)鍵。因塑性變形的不可逆特點(diǎn),成形零件對(duì)應(yīng)的板坯模型并非只有唯一解,本文選擇基于單元變形能的展開(kāi)和基于等面各協(xié)調(diào)的展開(kāi)兩種方法進(jìn)行展開(kāi)計(jì)算并比較計(jì)算結(jié)果。
整體壁板板坯模型基體及結(jié)構(gòu)要素的建模,通常是由結(jié)構(gòu)要素的輪廓線(xiàn)通過(guò)拉伸凸臺(tái)或厚曲面而得到的,這里所說(shuō)的結(jié)構(gòu)要素輪廓線(xiàn)是指在控制曲面上做出的能反映結(jié)構(gòu)要素截面屬性的二維幾何輪廓。假設(shè)展開(kāi)前后基體和結(jié)構(gòu)要素的高度都不發(fā)生變化,結(jié)構(gòu)要素輪廓線(xiàn)映射到控制面展開(kāi)面上的結(jié)果將直接影響板坯模型結(jié)構(gòu)要素的幾何尺寸。如圖3所示,輪廓線(xiàn)映射方法是先將輪廓線(xiàn)離散為等距點(diǎn)的集合,然后將離散點(diǎn)映射到外形面上,再將映射點(diǎn)擬合成為展開(kāi)的輪廓線(xiàn)。因此,離散點(diǎn)映射的實(shí)質(zhì)是確定該點(diǎn)從曲面上到展開(kāi)平面上的位置。曲面上任意一點(diǎn)映射到控制面展開(kāi)面的基本原理是:對(duì)待展曲面及其展開(kāi)平面,按一定精度進(jìn)行三角形分割,建立一一對(duì)應(yīng)關(guān)系;按照展開(kāi)前后的網(wǎng)格對(duì)應(yīng)關(guān)系計(jì)算待展曲面上任意一點(diǎn)映射到展開(kāi)面上的位置坐標(biāo)。
2.3 板坯實(shí)體建模
根據(jù)設(shè)計(jì)模型的結(jié)構(gòu)特征分析其結(jié)構(gòu)要素的建模過(guò)程,明確各結(jié)構(gòu)要素與基體的位置關(guān)系,并詳細(xì)分析每個(gè)結(jié)構(gòu)要素的建模依據(jù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)以及限制條件等;然后將結(jié)構(gòu)要素的草圖輪廓映射到控制面展開(kāi)面上,按照其在設(shè)計(jì)模型中的參數(shù)和限制條件等進(jìn)行重新建模。
2.4 板坯檢測(cè)
對(duì)整體壁板板坯模型基體的檢查主要包括外形面輪廓尺寸檢測(cè)和基體厚度檢測(cè)。檢測(cè)外形面輪廓尺寸需依次測(cè)量壁板設(shè)計(jì)模型外形面各段輪廓線(xiàn)長(zhǎng)度及板坯模型外形面對(duì)應(yīng)輪廓線(xiàn)長(zhǎng)度,對(duì)比展開(kāi)前后外形面對(duì)應(yīng)輪廓線(xiàn)長(zhǎng)度偏差,分析誤差是否在允許范圍內(nèi),以判斷外形面展開(kāi)是否合格。檢測(cè)壁板基體厚向尺寸,需對(duì)壁板設(shè)計(jì)模型沿展向取多個(gè)截面,在截面上取點(diǎn)測(cè)量厚度值。
圖3 控制面展開(kāi)與特征線(xiàn)映射過(guò)程Fig.3 Development of control surface and feature lines mapping
基于單元等變形的展開(kāi)方法是指從曲面的幾何特性出發(fā),按照均勻變形、面積不變等規(guī)則將曲面展開(kāi)到平面上?;趩卧冃文艿那嬲归_(kāi)方法是一種基于力學(xué)變形的展開(kāi)方法,主要從分析、模擬材料中的應(yīng)力、應(yīng)變出發(fā),計(jì)算材料的展開(kāi)形狀和尺寸,該方法已經(jīng)成熟運(yùn)用于國(guó)內(nèi)相關(guān)飛機(jī)主機(jī)廠(chǎng)所的整體壁板展開(kāi)和板坯建模中,并在飛機(jī)整體壁板的制造中得到了應(yīng)用和驗(yàn)證,但其不足在于計(jì)算周期長(zhǎng)、展開(kāi)建模過(guò)程中手工處理工作量大,不適應(yīng)壁板設(shè)計(jì)模型頻繁更改和快速建模的需求。因此,本文針對(duì)實(shí)例零件,選擇設(shè)計(jì)模型外形面作為控制面,分別用兩種方法進(jìn)行展開(kāi)計(jì)算,以已在工程中應(yīng)用的結(jié)果為基準(zhǔn),對(duì)兩種方法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較,來(lái)分析基于單元等變形的展開(kāi)方法的適用性。
整體壁板外形面通常為不可展曲面,對(duì)以三角形單元為離散單元的空間曲面,每個(gè)三角形單元周?chē)辽儆幸粋€(gè)單元與之相鄰。當(dāng)任意三角形單元在平面上的位置確定后,其相鄰單元的非共用節(jié)點(diǎn)就可通過(guò)計(jì)算展開(kāi)?;趩卧茸冃蔚膹?fù)雜曲面展開(kāi)方法中,先將其劃分為三角形網(wǎng)格,然后按照展開(kāi)前后三角形網(wǎng)格單元面積不變的規(guī)則確定其中的一個(gè)單元在展開(kāi)平面上的初始形狀和尺寸,以該單元為起始單元便可以將整張曲面網(wǎng)格按等變形規(guī)則展開(kāi)[10]。
如圖4所示,對(duì)于任意網(wǎng)格單元A0B0C0D0,分別計(jì)算空間三角形△B0A0D0、△A0B0C0、△A0D0C0的面積SA0、SB0和SD0;假設(shè)A0B0C0D0在展開(kāi)平面上對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)為A、B、C、D,已知展開(kāi)三角形單元ABD的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)分別為 A(xA,yA)、B(xB,yB)、D(xD,yD),計(jì)算 A0B0C0相鄰單元節(jié)點(diǎn)C0的展開(kāi)點(diǎn)坐標(biāo),基于三角形網(wǎng)格等面積展開(kāi)的前提假設(shè)SA0=SA,SB0=SB,SD0=SD,SC0=SC,所以節(jié)點(diǎn)C的展開(kāi)坐標(biāo)(xC,yC)可表示如下[11]:
在一張完整的空間曲面有限元網(wǎng)格上,從任一單元開(kāi)始均可以訪(fǎng)問(wèn)到其余全部的網(wǎng)格單元,而作為展開(kāi)起點(diǎn)的單元在展開(kāi)平面上確定后,可以確定其相鄰單元的所有非共用節(jié)點(diǎn),由此逐層向外擴(kuò)展,可將所有的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)按照等變形的規(guī)則映射到展開(kāi)平面上,進(jìn)而得到整張空間曲面網(wǎng)格在平面上的等變形展開(kāi)映射。但是遞推展開(kāi)計(jì)算的模式使后續(xù)的計(jì)算結(jié)構(gòu)受到前期計(jì)算的影響,遞推計(jì)算以線(xiàn)性方式傳遞計(jì)算誤差,但誤差在某一方向上的累積仍然會(huì)導(dǎo)致較大的誤差。因此,起始單元的形狀、尺寸準(zhǔn)確性等都會(huì)對(duì)最終展開(kāi)計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。利用基于單元等變形的復(fù)雜曲面展開(kāi)方法對(duì)整體壁板模型外形面進(jìn)行展開(kāi)計(jì)算,結(jié)果如圖5所示。
任一不可展曲面從其空間形狀展開(kāi)到平面上時(shí),某些區(qū)域必然發(fā)生類(lèi)似于金屬塑性變形的拉伸和壓縮變形,形成分布在展開(kāi)平面中的應(yīng)變?;谀芰康膬?yōu)化計(jì)算需要建立應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。但實(shí)際上,求解塑性問(wèn)題的困難主要來(lái)自于應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的復(fù)雜性,通常的處理方法是根據(jù)不同問(wèn)題對(duì)實(shí)際材料特性做不同的簡(jiǎn)化。通常用一種最簡(jiǎn)單的簡(jiǎn)化模型,即理想彈性模型來(lái)表達(dá)展開(kāi)計(jì)算中應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系,因?yàn)閷?duì)展開(kāi)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化的過(guò)程并非材料的實(shí)際變形過(guò)程,而是一個(gè)尋找坯料的最佳初始形狀的過(guò)程,優(yōu)化過(guò)程不存在變形歷史的問(wèn)題,適于采用理想彈性模型。采用理想彈性模型優(yōu)化的結(jié)果可以直接反映從展開(kāi)結(jié)果成形為空間曲面所必需的變形,而且是一定條件下的最小值。理想彈性模型與典型金屬材料在小變形范圍內(nèi)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的單調(diào)非減特性一致。
將曲面材料簡(jiǎn)化為各向同性的材料模型,平面坯料中任意一點(diǎn)的應(yīng)力表示如下:
其中,E為材料的彈性模量,v為材料的泊松比。
在計(jì)算曲面零件的平面坯料時(shí),以理想彈性模型建立的展開(kāi)變形能∏0可以表示為[11]:
其中,t是坯料厚度。
對(duì)于曲面的離散模型,展開(kāi)平面的變形能是各單元變形能的總和,表示如下:
其中,位移de0是對(duì)應(yīng)單元的Lagrange變形位移。
總變形能∏0的大小反映了空間曲面網(wǎng)格從曲面按照等變形規(guī)則拓?fù)涞葍r(jià)映射到平面過(guò)程中所發(fā)生的變形的大小??臻g曲面網(wǎng)格按等變形規(guī)則映射到平面上,式(5)計(jì)算得出的變形能未必是平面網(wǎng)格結(jié)構(gòu)所能達(dá)到的最小值,一般情況下,如果能使展開(kāi)平面內(nèi)的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)發(fā)生適當(dāng)?shù)奈灰茖⒖梢允棺冃文軠p小。較小的變形能意味著在實(shí)際生產(chǎn)中可以消耗更少的能量,而且變形程度的減小將會(huì)使成形工藝更簡(jiǎn)單。通過(guò)優(yōu)化算法可以得到彈性變形能最小的結(jié)果。
如圖6所示,利用單元變形能展開(kāi)算法對(duì)上述整體壁板參考曲面進(jìn)行展開(kāi),得到其展開(kāi)后的邊界輪廓線(xiàn),將邊界輪廓線(xiàn)接合成為封閉曲線(xiàn),然后填充得到展開(kāi)后的控制面。
分別測(cè)量?jī)煞N方法曲面展開(kāi)后的4個(gè)邊界的尺寸,如圖7所示,并與設(shè)計(jì)模型相應(yīng)外形輪廓尺寸作比較。
將基于單元等變形的展開(kāi)方法展開(kāi)的結(jié)果和基于單元變形能的展開(kāi)方法展開(kāi)的結(jié)果分別與原始設(shè)計(jì)模型相關(guān)尺寸作對(duì)比,對(duì)比數(shù)據(jù)如表1所示。
圖5 基于單元等變形的控制面展開(kāi)Fig.5 Control surface development based on equal deformation of elements
通過(guò)將兩種方法的展開(kāi)結(jié)果與展開(kāi)前的壁板外形面邊界尺寸進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn):針對(duì)尺寸為2m×2m,外形曲率為2.05×10-4mm-1的整體壁板零件,基于單元等變形的展開(kāi)方法和基于單元變形能的展開(kāi)方法的面積誤差都為0,邊界尺寸誤差都在±0.1mm以?xún)?nèi),符合整體壁板展開(kāi)的尺寸誤差要求。因此,對(duì)于曲率半徑在2500mm以上的整體壁板外形面展開(kāi),基于單元等變形的展開(kāi)方法能達(dá)到其精度要求。
表1 實(shí)例零件兩種方法展開(kāi)計(jì)算結(jié)果比較
表2 基于兩種方法展開(kāi)結(jié)果的板坯建模誤差分析
依據(jù)展開(kāi)基準(zhǔn)構(gòu)建展開(kāi)內(nèi)形面,由展開(kāi)特征輪廓?jiǎng)?chuàng)建展開(kāi)草圖,依次將各特征草圖替換為展開(kāi)后草圖,并建立各結(jié)構(gòu)特征,得到展開(kāi)后板坯模型。利用CATIA中的裝配功能將新建板坯模型與原有已驗(yàn)證合格的標(biāo)準(zhǔn)板坯模型疊合并將兩板坯設(shè)置為不同顏色進(jìn)行對(duì)比,若新建板坯模型合格,則其與標(biāo)準(zhǔn)板坯模型會(huì)完全重合,疊合后整個(gè)壁板顏色相同。而如果新建板坯模型有誤差,不能與標(biāo)準(zhǔn)板坯模型完全重合,會(huì)通過(guò)顏色的不同表現(xiàn)出來(lái),通過(guò)這種方法可以簡(jiǎn)便直觀地看出新建板坯模型同標(biāo)準(zhǔn)板坯模型是否存在差距,為評(píng)判新的板坯建模方案在方法上的可行性提供依據(jù)。但這種方法不能精確檢測(cè)板坯模型質(zhì)量,要對(duì)板坯模型進(jìn)行全面檢測(cè)還需進(jìn)一步采用前文所述的整體壁板板坯模型質(zhì)量檢測(cè)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
如圖8所示,可看出新建板坯模型同標(biāo)準(zhǔn)板坯模型基本重合,也就表明了新的板坯建模方案在方法上是可行的,但依然存在問(wèn)題,板坯上顏色不同之處,就是新建板坯模型出現(xiàn)誤差的地方。為進(jìn)一步評(píng)判板坯模型質(zhì)量,還需對(duì)模型做更細(xì)致的檢測(cè),如表2所示,將新建板坯模型外形輪廓尺寸及厚向尺寸檢測(cè)結(jié)果同標(biāo)準(zhǔn)板坯模型對(duì)比,分析新建板坯模型各項(xiàng)偏差可知,均在0.7mm的偏差范圍之內(nèi),符合板坯模型建模精度要求。
圖6 基于單元變形能的控制面展開(kāi)Fig.6 Control surface development based on element deformation energy
圖7 整體壁板外形面邊界標(biāo)識(shí)Fig.7 Boundary lines of integral panel outer surface
圖8 兩種展開(kāi)算法的板坯模型對(duì)比Fig.8 Comparison of blank models based on two development algorithms
可見(jiàn),基于單元等變形的復(fù)雜整體壁板外形面與特征線(xiàn)展開(kāi)可以滿(mǎn)足工程生產(chǎn)要求,此方法在保證板坯模型準(zhǔn)確度的基礎(chǔ)上,展開(kāi)建模時(shí)間從60人·1h/m縮短至40人·1h/m,提高建模效率30%以上,實(shí)現(xiàn)了整體壁板零件板坯模型的快速、準(zhǔn)確建模。
復(fù)雜機(jī)翼整體壁板展開(kāi)建模是該類(lèi)零件精確制造的關(guān)鍵技術(shù)之一。針對(duì)曲面半徑在2500 mm以上的小曲率整體壁板零件外形面展開(kāi)問(wèn)題,有不同的展開(kāi)算法,對(duì)工程而言,除考慮準(zhǔn)確度外,還要考慮周期問(wèn)題。
本文以型號(hào)整體壁板零件為例,以基于單元變形能的復(fù)雜曲面展開(kāi)方法計(jì)算零件外形展開(kāi)面并在展開(kāi)面的基礎(chǔ)上創(chuàng)建板坯模型已在工程中應(yīng)用并成形和裝機(jī),以此為基準(zhǔn),對(duì)基于單元等變形的復(fù)雜曲面展開(kāi)方法計(jì)算零件外形展開(kāi)面,并在展開(kāi)面的基礎(chǔ)上創(chuàng)建板坯模型的準(zhǔn)確性進(jìn)行了檢測(cè)分析,表明了該方法的適用性。整體壁板結(jié)構(gòu)復(fù)雜性除了在于其外形為不可展曲面之外,還包括尺寸各異、變厚度等方面,需分別研究并建立在工程中適應(yīng)的展開(kāi)建模算法。
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