整体壁板数字化展开建模方法

针对整体壁板零件数字化制造过程中对展开模型的需求,提出了一种整体壁板展开建模流程,针对曲面半径在2500mm以上的小曲率整体壁板零件,运用基于单元等变形的复杂曲面展开方法和基于单元变形能的复杂曲面展开方法对曲面展开,并以型号整体壁板零件为例,分别验证了运用两种曲面展开方法展开外形面及所创建板坯模型的效率和准确性.结果表明,基于单元等变形的复杂曲面展开方法适用于曲面半径在2500mm以上的小曲率整体壁板展开计算,展开的外形面及以此为基础建立的板坯模型形状尺寸准确,效率明显提高.     

壁板外形曲面展开及其在展开建模中的应用

在飞机制造领域，飞机翼面大多为不可展曲面，所以无法对翼面进行精确的展开，只能通过某种算法近似得到其展开面。本文采用纯数学的曲面展开方法，展开过程中不考虑材料的力学性能，只对曲面进行几何分析，从而计算出其展开平面。本文介绍了曲面的展开方法，并利用CATIA软件的功能，以Visual C＋＋为平台，编写了曲面展开程序，并举例说明曲面展开程序在壁板展开建模中的应用。     

机加展开壁板负实体结合参数化建模方法

整体壁板的加工首先需要建立三维模型,再进行数控铣削,最后弯曲成形。展开壁板数字化模型的质量直接影响壁板零件的质量,所以机加展开壁板的建模具有重要意义。为了提高飞机壁板展开建模的准确性和效率,本文通过实例介绍了应用CATIA V5软件,对机加整体壁板展开的参数化及负实体建模新方法,以及在建模过程中所遇到问题的处理方法。     

基于CATIA复合材料铺层设计

复合材料预浸料铺层成型易产生皱褶或凸起,而铺层设计是关键。以飞机双曲面罩类零件为例。运用CATIA复合材料设计方法,先通过对零件进行产品性能分析,确定曲面的不可展性;再对单层曲面进行网格离散化处理,计算出网格曲面模型上各点的高斯曲率,根据曲率最大值所在点确定剪口路径,最终将曲面进行展开;通过模拟铺层成型试验,对展开样板的准确性进行验证,有效地避免了皱褶或凸起的出现。     

超大型壁板类零件加工变形控制技术

本文研究了超大型壁板类零件加工变形的控制技术,从整体上考虑零件加工变形控制,从毛坯处理、粗加工到精加工采取合理措施控制零件变形,保证零件的加工精度。超大型壁板类零件加工变形控制技术全面考虑了零件加工变形控制的每一工序,这种加工变形的控制方法具有很好的推广应用价值,在其他大型结构件加工中这种控制方法能保证零件的加工精度和性能。该技术的研究应用对我国大飞机的研     

俄罗斯飞机整体壁板成形技术

整体结构件是一种将传统结构中的骨架元件、连接元件和蒙皮制成一个整体的特殊零件,其板类整体构件即为整体壁板。它已在现代飞机设计中得到了普遍的采用,并且成为飞机和航天器上最主要的承力构件之一。     

CATIA软件用于机翼大型壁板CAD/CAM获成效

成都飞机工业公司在设计、制造某型飞机7项大型直纹面机翼壁板中,应用CATIA软件的SURF1功能,从建立数学模型、机翼数模曲面展开计算、绘制结构模线到数控加工,完全用计算机传递图形。将设计数据通过CATIA,在计算机荧屏上得到零件的展开图,并将此图直接应用在数控机床上加工零件。此项成果提高了程编效率,降低了出错率,并使依靠模线样板一模胎一展开实样一展开样板一外形投影样板一切面样板等工装的多环节传递工艺,改为计算机数字(图形)传递方式。同时,还可将展开图形绘制在明胶板上,直接用于检验零件。这种方法透明度高,精度高,且明胶板的使用保管极方便。采用此法制造大型壁板,节约了大量工艺装备及原材料和加工工时,缩短生产周期3个月,其经济效益与社会效益均可观。     

面向曲面类零件的机器人自动装配方法

针对航空航天领域中常见的曲面类零件,提出一种曲面类零件的机器人装配方法。在提出曲面类零件装卡定位方法的基础上,设计了曲面类零件的装卡定位适配器。基于激光跟踪仪测量定位原理,对曲面类零件的装配作业任务进行了路径规划,并提出了误差补偿策略。通过机器人装配试验对该系统进行试验验证,结果显示了所提出的曲面类零件的装配方法的有效性和可行性。     

机翼整体壁板喷丸成形技术的发展

本文主要从壁板零件、成形方法和成形设备三个方面叙述了机翼整体壁板喷丸成形技术的发展.     

大型双曲率高筋整体壁板展开关键问题分析

合理的壁板展开板坯不但可以节省材料、减少甚至免去后续的修边工艺,大大降低生产成本,而且能改善成形条件,提高成形质量。然而,喷丸成形过程中塑性变形的不可逆性,导致整体壁板展开计算在理论上无精确解。同时,由于塑性变形与路径相关,且壁板局部特征存在差异,喷丸成形过程中整体壁板变形不均匀、随机性大。因此,整体壁板板坯展开工艺,无论在理论方法上还是在技术应用上,均成为了整体壁板制造的难点。     

带筋整体壁板预应力喷丸成形数值模拟及变形预测

带筋整体壁板特别是高筋整体壁板具有优异的结构效率、减重效益和密封效果,在航空航天等领域备受青睐。预应力喷丸成形是大中型、长寿命、高性能复杂带筋整体壁板的一种不可多得的有效成形手段。数值模拟是促进带筋整体壁板预应力喷丸成形技术研究、进步与应用的一种极具潜力的途径。针对带筋整体壁板预应力喷丸成形数值模拟,建立了基于响应面函数的多弹丸撞击有限元模型、基于应变中性层内移的反弯曲应力场法模拟模型、预应力喷丸成形RBF神经网络预测模型,实现了喷丸成形应力场法数值模拟、预应力喷丸成形较高精度数值模拟与变形预测,为带筋整体壁板预应力喷丸成形技术研究和实际应用提供了一种更为便捷、高效、经济的途径。     

Blank Panel Design of Integral Wing Skin Panels Based on Feature Mapping Methods

A blank panel design algorithm based on feature mapping methods for integral wing skin panels with supercritical airfoil surface is presented.The model of a wing panel is decomposed into features,and features of the panel are decomposed into information of location,direction,dimension and Boolean types.Features are mapped into the plane through optimal surface development algorithm.The plane panel is modeled by rebuilding the mapped features.Blanks of shot-peen forming panels are designed to identify the effectiveness of the methods.     

水平安定面外伸段壁板结构设计

随着民用航空事业的发展和民用飞机巨大的市场需求,整体壁板结构开始应用在民用支线飞机上。首先介绍支线飞机水平安定面外伸段壁板结构设计的方法。然后根据某支线飞机水平安定面的总体、适航、重量、强度、刚度等要求,进行水平安定面外伸段壁板结构的初步设计,选定水平安定面上下壁板的结构布置方案,根据公式及工程经验,确定壁板的基本几何尺寸,经过强度校核和几轮迭代,得到满意的基本尺寸。进入详细设计阶段,考虑壁板的疲劳、损伤容限、工艺性、防腐性等细节问题,通过强度校核,最终设计出满足多方面要求并且重量较轻的水平安定面外伸段壁板。水平安定面外伸段壁板结构设计对相似机型的结构设计具有参考作用。     

整体壁板结构弹塑性弯曲中性层位置分析

中性层位置是壁板结构设计和分析及其弯曲成型工艺的重要参数,工程上将截面形心作为弹塑性弯曲中性层位置的方法存在很大误差。通过弹塑性分析,考虑了材料塑性强化效应,建立了一种便捷的计算整体壁板结构弹塑性弯曲中性层位置的方法,并和数值仿真结果进行了对比,分析结果表明:弹性弯曲时,中性层位于截面形心;而进入塑性弯曲阶段,中性层位置随着弯曲半径的减小向蒙皮方向显著移动;在整体壁板常用的相对弯曲半径下(ρ/t≥10),壁板的变薄可以忽略不计,应力中性层和应变中性层几乎重合。     

铝合金厚板时效成形回弹补偿算法

 时效成形是一种适用于飞机整体壁板零件制造的成形工艺,具有回弹量大的特点,因此需要在准确预测回弹量的基础上对模具型面进行修正,以消除回弹对成形精度的影响。本文提出了一种基于有限元计算驱动的适用于铝合金时效成形的模具型面迭代修正算法,并应用该算法进行了单曲率的圆柱面零件、双曲率的球面零件及马鞍形零件的修模计算分析。通过4次迭代计算,使圆柱面和球面零件成形误差减小到0.4 mm以内;通过5次迭代,使马鞍形零件除4个角部外,其余部位型面误差小于0.5 mm。证明了该回弹补偿算法具有计算精度高、收敛速度快的优点。     

铝锂合金超塑成形/扩散连接技术研究进展

轻量化材料与结构是现代航空航天工业的发展方向。铝锂合金密度小,比强度、比弹性模量高,是理想的航空航天材料。采用超塑成形/扩散连接工艺成形的空心夹层结构零件具有整体性好、设计自由度大、成形精度高、无残余应力等优点,而且能够大幅减重、降低成本,广泛应用于航空航天领域。针对航空航天领域对新一代复杂多层结构件整体化和轻量化的迫切需求,回顾了国内外铝锂合金的发展历程,介绍了国内外铝锂合金超塑成形、扩散连接以及超塑成形/扩散连接组合技术的发展现状及其在航空航天领域的应用,指出铝锂合金表面致密稳定氧化膜是阻碍其扩散连接接头质量提升的瓶颈问题,讨论去除铝锂合金表面的氧化层以及防止新的氧化层再生的相关工艺与机理,最后展望了铝锂合金超塑成形/扩散连接技术在航空航天领域的应用前景以及未来研究方向。     

飞机结构件轮廓特征加工自动分区算法

作为飞机结构件重要组成部分,轮廓特征包含大量复杂曲面,且与工艺凸台等干涉物相连接,使得轮廓特征编程需综合考虑复杂曲面及干涉物信息,在自动编程模式下,轮廓特征编程仍严重依赖人工经验,其编程周期占结构件编程周期的40%以上,严重影响了结构件编程效率。针对该问题,提出了一种综合考虑复杂曲面及干涉物信息的轮廓特征加工自动分区方法,基于相邻轮廓面连接边属性及凸边约束原则对轮廓面进行初分区,依据干涉物信息构建虚拟边界,并基于虚拟边界对轮廓面初分区结果进行横向和纵向加工区域划分,通过对划分区域进行合并得到轮廓特征加工分区结果。根据提出的方法开发了飞机结构件轮廓特征加工自动分区系统,经过多项典型飞机结构件测试,该方法稳定可靠,可为轮廓特征加工程序编制提供支撑。     

多频优化与频响优化的结构动力学设计

 本文介绍了飞机研制中的结构动力学设计问题,包括结构多频优化设计及其程序系统SDD1以及结构频响优化设计及其程序系统SDD2,并给出了算例。     

含不确定参数的复合材料壁板热颤振分析

研究了含有不确定结构参数的壁板颤振问题,利用vonKarman大变形应变-位移关系、气动力活塞理论和准定常热应力理论建立了复合材料壁板颤振的气动弹性力学模型,考虑在壁板颤振分析模型中存在的不确定参数,将其用区间向量定量化,基于区间扩张理论和Taylor级数展开,并结合有限元计算方法,提出了区间分析的方法来估计含有不确定参数的壁板结构颤振临界风速的区间,以及发生极限环振动时振幅的变化区间。通过数值算例,将本文提出的壁板颤振的区间有限元模型与随机有限元模型进行了比较,显示了本文方法的有效性和可行性。这种方法的优点是只需要知道不确定参数的所在范围界限,为解决含有不确定参数的壁板颤振这类复杂的气动弹性动力学问题提供了一个途径。     

基于航空结构件制造特征的CAPP系统的检索算法研究

飞机结构件是机体骨架的重要组成部分,其制造工艺复杂,在CAPP系统中进行目标识别还存在较大困难。对常见的飞机结构件进行分类,从机械制造工艺的角度,归纳出六种制造特征,构建基于航空结构件制造特征的CAPP系统;在VC++6.0环境下,设计符合OPITZ标准的基于制造特征的编码系统,完成对目标零件的特征编码;设计用于目标零件与实体库零件之间进行特征识别的分步检索算法,实现目标零件与实体库零件的制造特征相似性对比。以某机型中含44个槽特征的框类零件为例,通过该算法程序进行特征自动识别,自动识别数为40个,自动识别率达到91%。结果表明:该算法可以在CAPP系统中进行识别,是正确且可行的。