技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于飛機(jī)數(shù)字化制造領(lǐng)域，涉及一種基于設(shè)計(jì)數(shù)模的長(zhǎng)桁 展開方法，具體涉及一種具有復(fù)雜特征的雙曲率長(zhǎng)桁展開加工方法。

技術(shù)背景

飛機(jī)總體結(jié)構(gòu)中，長(zhǎng)桁零件作為機(jī)身縱向承力構(gòu)件，被廣泛應(yīng) 用于機(jī)翼、機(jī)身等飛機(jī)結(jié)構(gòu)當(dāng)中，是最重要的構(gòu)件之一。該類零件的 形狀同時(shí)受結(jié)構(gòu)件裝配環(huán)境與用戶具體需求影響，導(dǎo)致造型多樣，形 狀復(fù)雜。在成型工藝上，若直接進(jìn)行銑削加工，加工時(shí)間長(zhǎng)，加工效 率低，材料去除量大。因此，通常采用的是先加工出展開狀態(tài)下的長(zhǎng) 桁，再通過(guò)彎扭實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)桁的最終成型。與前者相比，后者所需毛料體 積更小，加工時(shí)間短，加工成本低，同時(shí)能獲得更好的長(zhǎng)桁整體性能。

現(xiàn)有的長(zhǎng)桁展開方法是以長(zhǎng)桁軸線為展開基準(zhǔn)進(jìn)行特征傳遞，該 方法忽略了加工過(guò)程的材料變形，多適用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，曲率變化平緩 的長(zhǎng)桁零件。而目前國(guó)內(nèi)研制的大型飛機(jī)，其長(zhǎng)桁長(zhǎng)度均大于過(guò)去各 類機(jī)型，外形也更扭曲復(fù)雜，同時(shí)長(zhǎng)桁上還存在大量的分割、斜切等 外部特征。以長(zhǎng)桁軸線為基準(zhǔn)的展開方法無(wú)法保證目前長(zhǎng)桁零件的展 開精度要求。

發(fā)明內(nèi)容

為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供一種具有復(fù)雜特征的 雙曲率長(zhǎng)桁展開加工方法。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)方法如下：

一種具有復(fù)雜特征的雙曲率長(zhǎng)桁展開加工方法，利用長(zhǎng)桁設(shè)計(jì)數(shù) 模建立展開的長(zhǎng)桁主體數(shù)模，按長(zhǎng)桁主體數(shù)模加工出展開的長(zhǎng)桁主體， 具體步驟如下：

步驟一：確定長(zhǎng)桁設(shè)計(jì)數(shù)模的中性線與展開基準(zhǔn)線

(1－1)去除長(zhǎng)桁設(shè)計(jì)數(shù)模中的所有外部特征，僅保留工字型長(zhǎng) 桁主體數(shù)模

(1－2)作出長(zhǎng)桁設(shè)計(jì)數(shù)模各肋平面與長(zhǎng)桁基準(zhǔn)線的交點(diǎn) P_i(i＝1,2,3,...n)，分別過(guò)P_i作出長(zhǎng)桁基準(zhǔn)線的法平面，將所有法平 面與長(zhǎng)桁主體數(shù)模相交，得到長(zhǎng)桁肋站位截面S_i(i＝1,2,3,...n)

(1－3)計(jì)算出各長(zhǎng)桁肋站位截面S_i形心坐標(biāo)，并在截面內(nèi)作出 形心點(diǎn)P_形i(i＝1,2,3,...n)

(1－4)過(guò)所有形心點(diǎn)P_形i作一條樣條線，即為中性線，量取中 性線長(zhǎng)度L，在空間中任意作一平面作為展開平面，在展開平面內(nèi)做 一條長(zhǎng)度為L(zhǎng)的直線，即為展開基準(zhǔn)線；

步驟二：建立展開的長(zhǎng)桁主體數(shù)模

(2－1)量取各形心點(diǎn)P_形i在中性線上的長(zhǎng)度，按同樣的長(zhǎng)度在 展開基準(zhǔn)線上作出點(diǎn)P_展i(i＝1,2,3,...n)

(2－2)分別以點(diǎn)P_i為原點(diǎn)，P_i法平面的法矢量方向?yàn)閄軸，P_i在長(zhǎng)桁立筋面的矢量方向?yàn)閆軸建立右手笛卡爾坐標(biāo)系P_i－XYZ，同 理，在展開基準(zhǔn)線上的P_展i作出相應(yīng)的右手笛卡爾坐標(biāo)系P_展i－ X'Y'Z'，利用坐標(biāo)傳遞，分別將肋站位截面S_i從坐標(biāo)系P_i－XYZ，傳 遞至坐標(biāo)系P_展i－X'Y'Z'

(2－3)以展開基準(zhǔn)線為引導(dǎo)線，利用傳遞后的肋站位截面作出 展開長(zhǎng)桁主體數(shù)模；

步驟三：在展開的長(zhǎng)桁主體數(shù)模上添加長(zhǎng)桁外部特征

(3－1)提取長(zhǎng)桁設(shè)計(jì)數(shù)模中所有的斜切起始點(diǎn)，孔軸心點(diǎn)，圓 角位置點(diǎn)等幾何特征點(diǎn)，分別量取每個(gè)幾何特征點(diǎn)距長(zhǎng)桁底面的距離 和距長(zhǎng)桁基準(zhǔn)面的距離

(3－2)將所有幾何特征點(diǎn)投影到長(zhǎng)桁基準(zhǔn)線上，按照步驟(2-1) 將投影后的點(diǎn)傳遞至展開基準(zhǔn)線上，結(jié)合步驟(3-1)量取的尺寸， 在展開長(zhǎng)桁主體數(shù)模上作出展開后的幾何特征點(diǎn)，并通過(guò)連接斜切起 始點(diǎn)作出切割線

(3－2)對(duì)照長(zhǎng)桁設(shè)計(jì)數(shù)模，利用展開后的幾何特征點(diǎn)和切割線， 在展開的長(zhǎng)桁主體數(shù)模中作出斜切、孔、圓角等外部特征；

步驟四：按展開的長(zhǎng)桁主體數(shù)模加工出長(zhǎng)桁主體。

通過(guò)以上步驟實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜特征的雙曲率長(zhǎng)桁展開加工。本發(fā)明利 用肋站位截面作為主體長(zhǎng)桁的構(gòu)造截面，保證了長(zhǎng)桁在裝配位置上的 尺寸準(zhǔn)確，并且展開精度更高。

附圖說(shuō)明

圖1是具有復(fù)雜特征的雙曲率長(zhǎng)桁實(shí)例