優(yōu)化鈑金件腹板下陷展開計算

姜正祿

摘 要：展開樣板是表達(dá)有彎邊的平面零件或曲度零件展平后的準(zhǔn)確形狀。因為展開過程設(shè)計多為理論計算，并沒有考慮材料特性和工藝影響，所以有時需要對展開樣板進(jìn)行工藝校正和工藝補償。計算機在鈑金零件展開計算時能夠直接給出下陷補償?shù)模归_樣板應(yīng)按計算機給出的下陷補償設(shè)計，當(dāng)計算機不能自動給出下陷補償?shù)模谠O(shè)計展開樣板時應(yīng)增加下陷補償。本文主要研究優(yōu)化了非標(biāo)準(zhǔn)下陷展開計算的下陷補償方法。

關(guān)鍵詞：展開;非標(biāo)準(zhǔn)下陷;腹板下陷補償

1、腹板下陷展開現(xiàn)狀分析

鈑金件的下陷補償方式，只是對外形線為直線，同時下陷線垂直于腹板面的情況下有效，對鈑金零件其他結(jié)構(gòu)形式的下陷，還需要進(jìn)行一定的調(diào)整，否則會出現(xiàn)缺料的情況。本文主要研究解決的是非標(biāo)準(zhǔn)腹板下陷展開優(yōu)化計算結(jié)果的方法。

2、腹板下陷展開計算方法優(yōu)化

2.1展開來源分析

從鈑金零件成型的過程來看，發(fā)生延展的部位在彎曲R角區(qū)域，同時由于下陷過渡區(qū)域與樣板不平行，展開到腹板面上后，也會比投影要長，因此Z值的主要來源是R角以及過渡區(qū)。

2.2、R過渡區(qū)域分析

鈑金零件的中性面在延展過程中是不變化長度的，因此對彎曲R角區(qū)域，展開線到外形線的距離為中性面弧長減去圓弧終止點到樣板平面的投影。這個距離主要受到彎曲半徑、材料厚度以及角度的影響。

通過軟件模擬計算，得到以下一些測試數(shù)據(jù)。

從表中試驗數(shù)據(jù)總結(jié)出如下規(guī)律：

1）下陷角度α在50°～60°之間延展長度變化最小，并且存在不延展臨界點;

2）α小于50°時，展開邊緣小于圓弧終止點投影，不出現(xiàn)缺料;

3）α大于60°時，展開邊緣大于圓弧終止點投影，會出現(xiàn)缺料。

鈑金零件展開的原則是不出現(xiàn)缺料，因此以50°作為分界，當(dāng)α > 50°時，需計算展開。

2.3、下陷過渡區(qū)域分析

對過渡區(qū)域進(jìn)行簡化，去除R角。

要計算的展開與下陷終止線的差值為L-T。

L=H/ Sinα? ? ? T=H/Tanα

L-T=H/ Sinα-H/Tanα=H（1-Cosα）/ Sinα

當(dāng)L>H/3時，需要按二次彎邊展開計算下陷，那么得到下面的公式：

H（1- Cosα）/ Sinα> H/3

（1- Cosα）/ Sinα> 1/3

3-3 Cosα>? Sinα

由于兩側(cè)均為正數(shù)，因此可以同時平方，得到：

9-18 Cosα+ 9（Cosα）2 >（Sinα）2

9-18 Cosα+ 9（Cosα）2? > 1-（Sinα）2

10（Cosα）2-18 Cosα+8 > 0

（2 Cosα-2）（5 Cosα-4）> 0

5 Cosα-4 < 0

Cosα< 0.8

α > 53°

因此，當(dāng)α > 53°時，需計算展開，若仍然按照H/3計算展開，會出現(xiàn)缺料。

2.4、計算結(jié)果分析

彎曲半徑區(qū)域分析結(jié)果為：

當(dāng)α > 50°時，需通過計算方式得到展開尺寸。

下陷過渡區(qū)域分析結(jié)果為：

當(dāng)α > 53°時，需通過計算方式得到展開尺寸。

綜合取小值得到，當(dāng)α > 50°時，需通過計算方式得到展開尺寸。這個結(jié)論對標(biāo)準(zhǔn)下陷合非標(biāo)準(zhǔn)下陷的展開尺寸獲取，都具有適用性。

因此，總結(jié)優(yōu)化方法結(jié)論為：

腹板面上有深為h的下陷的鈑金零件，當(dāng)h<1時，展開不加長;當(dāng)h》1時且當(dāng)α < 50°時，L按h/3計算;當(dāng)h》1時且當(dāng)α 》 50°時，需按二次彎邊計算展開。

3、總結(jié)

鈑金零件傳統(tǒng)方法的腹板下陷補償計算從原則上來說，按照h/3的增加值計算展開尺寸的情況進(jìn)行設(shè)計，并沒有違反設(shè)計規(guī)定，但是可能造成下料誤差從而產(chǎn)生超差。按本文方法完善設(shè)計方法，一定程度上可以避免因下料誤差從而產(chǎn)生超差情況的發(fā)生。使用本方法計算得到的補償后的展開樣板，將更具有實用性。

參考文獻(xiàn)

[1]范玉青。現(xiàn)代飛機制造技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001.

[2]唐榮錫.計算機輔助飛機制造[M].北京：航空工業(yè)出版杜，1993.

[3]杜兵舉.基于CATIA V5飛機數(shù)字化設(shè)計環(huán)境下的模線樣板并行設(shè)計[A].陜西省航空裝備制造技術(shù)發(fā)展——第九屆陜西省青年科學(xué)家論壇論文集[C]，2006.

[4]唐榮錫.計算機輔助飛機制造[M].北京：航空工業(yè)出版杜，1993.