長桁類展開數(shù)模設計關鍵要素分析

摘要： 機加類展開數(shù)模設計一直以來都是展開數(shù)模設計難點，優(yōu)化長桁類展開數(shù)模的設計方法作為改進機加類展開數(shù)模的設計起到了舉足輕重的作用。本文通過分析和設計流程改進，并以典型錯誤案例進行深入剖析兩方面為研究目標。結(jié)合生產(chǎn)實際中出現(xiàn)的理論設計與實際加工相悖斥的情況進行比對，從而對長桁類展開數(shù)模設計進行優(yōu)化改進展開數(shù)模的設計、加工，從而保證了展開數(shù)模的準確性。

關鍵詞：展開數(shù)模，長桁，工程數(shù)據(jù)集

長桁類一般主要以型材形狀進行分類，例如T型材，Z型材，工字梁等，對于這類展開數(shù)模的設計，主要在確保長桁總長度的同時，型材各相鄰面間的角度保證到90°同樣成為難點。該類展開數(shù)模設計最難的地方是其上面存在的切邊、下陷、銑切區(qū)等相對位置關系的保證，下面通過對實際案例進行分析，優(yōu)化設計流程。

一、長桁類展開數(shù)模設計案例研究

（1）存在問題分析。該零件是典型的T型材零件如圖6，通過對生產(chǎn)現(xiàn)場實際胎線與加工成型的展開數(shù)模進行對比，發(fā)現(xiàn)實際展開數(shù)模與胎線對比情況：保證下陷及銑切線相對位置，左側(cè)尺寸比胎線短，而整體尺寸與原工程數(shù)據(jù)集尺寸相同。

分析原展開數(shù)模，發(fā)現(xiàn)工程數(shù)據(jù)集有三個方向的較大扭曲變化，在設計過程中，按照展開數(shù)模設計方式，借用原下陷定位建模基準中的平面，以保證展開數(shù)模內(nèi)部下限與銑切線的相對位置，建模基準嚴格按照原工程數(shù)據(jù)集中所使用的框平面等作為展開數(shù)模各位置的定位基準和設計依據(jù)。然而由于曲率的變化導致局部尺寸變形，無法滿足實際數(shù)模尺寸要求。因此發(fā)生了在滿足下陷等相對位置尺寸的條件下局部長度不夠的情況。

（2）設計優(yōu)化與方法的研究。放棄原工程數(shù)據(jù)集中相對建模基準和下陷相對位置，只針對每一處相對尺寸的正確性負責，即從復雜一側(cè)開始進行展開數(shù)模設計，以尺寸保證各位置相對準確性。

但是通過這種設計思路，受誤差累積和曲率變化導致的尺寸不規(guī)則性和金屬拉伸性影響，整體長度必然大于原數(shù)模總長度的2565mm。

經(jīng)過實際分析，盡管當總長度比原來大時才能保證實際各位置尺寸的正確性，但是由于該零件的特殊性，可以在零件另一側(cè)增加部分長度。經(jīng)過與胎線對比，在增加展開數(shù)模總長度之后其各位置（切邊、下陷、化銑區(qū)等）尺寸可以保證。因此通過增加6.04mm（比原數(shù)模尺寸長出部分）作為工藝余量，而對整個零件的加工和成形都沒有影響。

結(jié)論：因局部位置特點，為了更好的達到展開效果。本次對該零件的展開，與以往不同的是由于受到曲率、扭矩等展開因素影響，為了更好的保證各位置相對尺寸提高與胎的貼合度，在展開數(shù)模增加6.04mm余量，以此滿足各部位相對尺寸。經(jīng)理論驗證，該方法可以適用于該零件的數(shù)控加工和鈑金廠的按胎成型。然后，如下圖7、圖8為該類零件設計方法所存在的設計風險，需在實際零件加工中得到進一步可行性驗證，并根據(jù)實際裝機情況進行人工手工處理。而本論文也將繼續(xù)對后續(xù)問題進行分析，以確保增加余量確保尺寸這種優(yōu)化設計方法的適用性和廣泛性。

圖7兩處下陷長度及相對位置關系存在≤1°誤差 圖8 內(nèi)外側(cè)銑切線相對位置存在≤1mm設計誤差。

總之，本論文結(jié)合國內(nèi)飛機制造企業(yè)在機加類展開數(shù)模設計中出現(xiàn)的實際問題為出發(fā)點，通過對生產(chǎn)中出現(xiàn)的展開數(shù)模設計案例進行研究分析，論證新方法、發(fā)現(xiàn)新手段。以分析實際出現(xiàn)的加工問題為契機對壁板類、長桁類展開過程進行剖析。提供高效解決方案的同時，更是對該類零件的設計提供了進一步的改進，通過對展開數(shù)模設計的研究，這套設計方法和設計理論能夠很好的服務于數(shù)控加工和零件成型。保證零件質(zhì)量的同時更是減少了飛機安全隱患。

此外，還存在如變厚度、多筋條等零件，這些仍是論文今后研究工作內(nèi)容的重點。同時要求飛機制造企業(yè)設計人員在設計展開數(shù)模過程中，及時與數(shù)控加工工藝員進行溝通。確保數(shù)控加工方式，在必要的情況下可以根據(jù)生產(chǎn)實際給出相應設計調(diào)整。總體來說，展開數(shù)模的設計是為了數(shù)控加工，而其好壞直接影響接下來成型后是否與實際三維理論數(shù)模相一致。這也決定了后續(xù)工序及裝機等零件的搭接和固定能否進行。而本文對機加類展開數(shù)模設計方法的研究，可以極大程度的避免加工后出現(xiàn)錯誤這種延誤生產(chǎn)效率事件的發(fā)生。

參考文獻

[1]顧元杰等《航空制造工程手冊》航空工業(yè)出版社 1992.

（作者單位：沈陽飛機工業(yè)集團（有限）公司）