本發(fā)明屬于鈑金成行領(lǐng)域，涉及一種防止零件成形時(shí)移動(dòng)的有限元模型及方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，在飛機(jī)零件的設(shè)計(jì)過(guò)程中，帶有弧形彎邊，彎邊極窄，彎邊上面帶有下陷的零件逐步增多，這類零件成形困難，在零件液壓成形的過(guò)程中容易出現(xiàn)扯拽、變形嚴(yán)重、錯(cuò)位、定位不準(zhǔn)確、扭轉(zhuǎn)變形嚴(yán)重、無(wú)法修復(fù)的現(xiàn)象，后續(xù)的熱處理變形更加嚴(yán)重，這些問(wèn)題疊加在一起零件只能報(bào)廢，無(wú)法返修。

目前國(guó)內(nèi)國(guó)際上針對(duì)這種長(zhǎng)圓弧形腹板面窄彎邊帶下陷的零件，只能采用液壓成形，在液壓成形的過(guò)程中仍然存在零件扭轉(zhuǎn)扯拽變形嚴(yán)重的現(xiàn)象，給后續(xù)的修整帶來(lái)很多麻煩。傳統(tǒng)的定位方法就是加三個(gè)正方形的定位耳片，耳片大小10mm×10mm，若按照傳統(tǒng)的定位方法，下陷壓不到位，或者下陷根本壓不出來(lái)，下陷部位缺肉的情況都多有發(fā)生、零件外形與數(shù)模要求相差較遠(yuǎn)，一批幾十個(gè)零件每個(gè)零件外形都不一樣，報(bào)廢率極高，因此尋求適應(yīng)這種零件的合理定位方式顯得至關(guān)重要。因此設(shè)計(jì)一種跟隨零件外形的較長(zhǎng)定位耳片就成為了解決這類問(wèn)題的突破口。一種帶隨形狹長(zhǎng)定位耳片的、能夠成形整個(gè)復(fù)雜弧形零件的定位裝置，具有結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單新穎的優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)在不規(guī)則的、特殊環(huán)境下的非規(guī)定條件的成形，滿足飛機(jī)鈑金件生產(chǎn)中的極端特殊要求。

橡皮囊液壓成形是鈑金成形的主要方法之一，在飛機(jī)上有大量橡皮囊液壓成形的鈑金零件。目前，橡皮囊液壓成形過(guò)程中零件的回彈問(wèn)題層出不窮，國(guó)內(nèi)關(guān)于橡皮囊液壓成形主要研究成形過(guò)程中的回彈問(wèn)題，因此增加了很多手工校形，大大降低了生產(chǎn)效率和鈑金零件的疲勞壽命。回彈影響零件的外形尺寸，會(huì)造成裝配不協(xié)調(diào)、裝配質(zhì)量不穩(wěn)定等問(wèn)題。橡皮囊液壓成形過(guò)程中還存在另外一個(gè)顯著問(wèn)題定位不準(zhǔn)確，成形過(guò)程中扯拽現(xiàn)象嚴(yán)重，這同樣會(huì)造成大量不必要的手工校形，嚴(yán)重影響公司的生產(chǎn)效率和鈑金零件的疲勞壽命，通過(guò)數(shù)值模擬技術(shù)不僅可以研究橡皮囊液壓成形過(guò)程中的回彈問(wèn)題，還可以模擬定位方式和定位孔的位置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明采用marc有限元模擬模型研究定位耳片大小和定位孔相對(duì)排布對(duì)零件橡皮囊成形的影響，提供一種防止零件成形時(shí)移動(dòng)的有限元模型及方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種防止零件成形時(shí)移動(dòng)的有限元模型，包括零件的腹板面、隨形的定位耳片、定位孔。所述的零件為飛機(jī)框掾類零件，該類零件基本都為狹長(zhǎng)弧形結(jié)構(gòu)，弧度大、長(zhǎng)度長(zhǎng)、腹板面窄、彎邊帶下陷，成形方式基本類似。此零件是飛機(jī)框掾類零件，用于飛機(jī)骨架結(jié)構(gòu)的安裝，這類零件的結(jié)構(gòu)對(duì)于整個(gè)飛機(jī)裝配非常重要。

所述的零件的腹板面為弧形、腹板面窄、彎邊帶下陷，腹板面下陷位置加上1mm的余量。所述的零件的腹板面的兩端及中間位置分別設(shè)置一個(gè)長(zhǎng)方形的定位耳片，定位耳片的大小根據(jù)零件大小確定；每個(gè)定位耳片上有兩個(gè)定位孔，兩個(gè)定位孔在同一條直線上，并且兩個(gè)定位孔與定位耳片底邊之間成45°角，保證定位牢固可靠；其中，兩側(cè)定位耳片上的位于上方的定位孔靠近腹板面下陷位置，避免零件在橡皮囊液壓機(jī)上成形時(shí)的扯拽變形、錯(cuò)位、定位不準(zhǔn)確、扭轉(zhuǎn)變形。

一種防止零件成形時(shí)移動(dòng)的方法，包括以下步驟：

1)按照已經(jīng)加過(guò)工藝余量的二維展開(kāi)數(shù)據(jù)集，銑切零件的展開(kāi)外形，并檢查展開(kāi)料的表面質(zhì)量，確認(rèn)表面質(zhì)量是否合格；若存在裂紋或者較大的凹坑，則表面質(zhì)量不合格不能進(jìn)行下一道的成形工序，需要進(jìn)行再加工，以免后續(xù)出現(xiàn)裂紋。

2)確認(rèn)定位孔的大小及其在定位耳片的位置：

定位孔大小根據(jù)零件的腹板面的寬窄程度確定，零件越窄越長(zhǎng)定位孔越大，保證零件在液壓成形以及后續(xù)的手工修整時(shí)不會(huì)發(fā)生扯拽現(xiàn)象。

每個(gè)定位耳片上設(shè)有兩個(gè)定位孔，兩個(gè)定位孔在同一條直線上，并且兩個(gè)定位孔與耳片的底邊之間成45°角，保證定位牢固可靠；其中，兩側(cè)定位耳片上的位于上方的定位孔靠近腹板面下陷位置，避免零件在橡皮囊液壓機(jī)上成形時(shí)的扯拽變形、錯(cuò)位、定位不準(zhǔn)確、扭轉(zhuǎn)變形。

3)安裝定位耳片：零件的腹板面的兩端及中間位置分別設(shè)置一個(gè)長(zhǎng)方形的定位耳片。

4)加工工藝余量：判別零件的凸彎邊處是否加了工藝余量，若沒(méi)加工藝余量，需要補(bǔ)加；若加了工藝余量，零件下陷位置需要額外加1mm的工藝余量，保證下陷部位成形之后滿足要求。

本發(fā)明的設(shè)計(jì)原理為：根據(jù)實(shí)際使用需求，考慮使用時(shí)工人的操作舒適度和與周圍環(huán)境的躲避情況，預(yù)測(cè)零件生產(chǎn)中可能遇到的問(wèn)題，運(yùn)用marc仿真工具，加載各個(gè)約束參數(shù)對(duì)組件成形過(guò)程進(jìn)行模擬仿真，檢查表面與裂紋情況，根據(jù)輸出的點(diǎn)云數(shù)據(jù)及曲線修正和完善約束參數(shù)，同時(shí)可模擬在不同生產(chǎn)條件下的安全距離變化，確定零件合理的生產(chǎn)過(guò)程，模擬橡皮囊成形過(guò)程中的速度與加速度變化，確定采用適當(dāng)?shù)哪M環(huán)境準(zhǔn)確設(shè)置橡皮囊成形過(guò)程中的工藝參數(shù)。其中工藝參數(shù)包括：工藝余量、定位耳片位置的選取、定位孔的大小及孔之間的角度和相對(duì)位置。

本發(fā)明的有益效果為：(1)根據(jù)marc軟件的模擬結(jié)果，對(duì)于較大弧度狹長(zhǎng)零件的成形，在兩端和中間各加一個(gè)耳片，每個(gè)耳片上加兩個(gè)銷釘定位孔，可有效的避免零件在液壓成形以及后續(xù)修整過(guò)程中的扯拽現(xiàn)象，減少工人手工修整，降低由于零件變形嚴(yán)重導(dǎo)致的報(bào)廢，提高生產(chǎn)效率。(2)將外形樣板與零件的腹板面進(jìn)行比對(duì)，在零件的耳片處進(jìn)行劃線，在合適的時(shí)候?qū)⒍凑账鶆澓玫木€剪掉，剪掉之后進(jìn)行適當(dāng)銼修。不影響零件成形及外觀。(3)采用marc模擬軟件模擬橡皮囊成形的加速度和速度，減少工人的手工校形，提高產(chǎn)品的表面質(zhì)量。(4)提高框掾類零件的生產(chǎn)效率，提高自我加工能力，滿足大批量、快節(jié)奏生產(chǎn)速率要求。

附圖說(shuō)明

圖1為定位耳片結(jié)構(gòu)圖；

圖中：1定位孔；2隨形定位耳片；3下陷位置3。

具體實(shí)施方式

以下對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步介紹。

本發(fā)明主要通過(guò)模擬軟件的仿真數(shù)據(jù)來(lái)定定位耳片的位置、定位孔的排位、定位孔的大小、工藝余量的添加等情況，具體的型胎在這里不做講解。

一種防止零件成形時(shí)移動(dòng)的有限元模型，包括零件的腹板面、隨形的定位耳片2、定位孔1。所述的零件為飛機(jī)框掾類零件，該類零件基本都為狹長(zhǎng)弧形結(jié)構(gòu)，弧度大、長(zhǎng)度長(zhǎng)、腹板面窄、彎邊帶下陷，成形方式基本類似。此零件是飛機(jī)框掾類零件，用于飛機(jī)骨架結(jié)構(gòu)的安裝，這類零件的結(jié)構(gòu)對(duì)于整個(gè)飛機(jī)裝配非常重要。

所述的零件的腹板面為弧形、腹板面窄、彎邊帶下陷，腹板面下陷位置33加上1mm的余量。所述的零件的腹板面的兩端及中間位置分別設(shè)置大小20mm×10mm的長(zhǎng)方形定位耳片2，定位耳片2的大小根據(jù)零件大小確定；每個(gè)定位耳片2上有兩個(gè)定位孔1，兩個(gè)定位孔1在同一條直線上，并且兩個(gè)定位孔1與定位耳片2底邊之間成45°角，保證定位牢固可靠；其中，兩側(cè)定位耳片2上的位于上方的定位孔1靠近腹板面下陷位置3，避免零件在橡皮囊液壓機(jī)上成形時(shí)的扯拽變形、錯(cuò)位、定位不準(zhǔn)確、扭轉(zhuǎn)變形。外形樣板用來(lái)在零件上畫(huà)出最后的邊緣線，以備后續(xù)工人按照所畫(huà)的邊緣線剪掉耳片。

一種防止零件成形時(shí)移動(dòng)的方法，包括以下步驟：

1)首先按照已經(jīng)加過(guò)工藝余量的二維展開(kāi)數(shù)據(jù)集，銑切零件的展開(kāi)外形，并檢查展開(kāi)料的表面質(zhì)量，確認(rèn)表面質(zhì)量是否合格；若存在裂紋或者較大的凹坑，則表面質(zhì)量不合格不能進(jìn)行下一道的成形工序，需要進(jìn)行再加工，以免后續(xù)出現(xiàn)裂紋。

2)確認(rèn)定位孔1的大小及其在定位耳片2的位置

定位孔1大小根據(jù)零件的腹板面的寬窄程度確定，零件越窄越長(zhǎng)定位孔1越大，保證零件在液壓成形以及后續(xù)的手工修整時(shí)不會(huì)發(fā)生扯拽現(xiàn)象。此零件選擇5.2mm的銷釘定位孔1就可以滿足零件的定位需要，能夠保證零件在液壓成形以及后續(xù)的手工修整時(shí)不會(huì)發(fā)生扯拽現(xiàn)象。

每個(gè)定位耳片2上設(shè)有兩個(gè)定位孔1，兩個(gè)定位孔1在同一條直線上，并且兩個(gè)定位孔1與耳片的底邊之間成45°角，保證定位牢固可靠；其中，兩側(cè)定位耳片2上的位于上方的定位孔1靠近腹板面下陷位置3，避免零件在橡皮囊液壓機(jī)上成形時(shí)的扯拽變形、錯(cuò)位、定位不準(zhǔn)確、扭轉(zhuǎn)變形。

3)安裝定位耳片2：零件的腹板面的兩端及中間位置分別設(shè)置一個(gè)長(zhǎng)方形的定位耳片2。

4)加工工藝余量：首先判別零件的凸彎邊處是否加了工藝余量，若沒(méi)加需要工藝人員補(bǔ)加；若加了工藝余量，零件下陷位置3需要額外加1mm的工藝余量，待成形完之后再按照胎線劃線，并剪掉多余的部分，保證下陷部位成形之后滿足要求。

液壓成形，零件弧度大，若設(shè)計(jì)針對(duì)弧形彎邊外緣材料受拉嚴(yán)重已給出余量，那么零件的凸彎邊方向就不必額外加余量，若設(shè)計(jì)沒(méi)有針對(duì)凸彎邊方向給出余量，需要工藝人員在凸彎邊一側(cè)加1mm余量，下陷部位收料比較嚴(yán)重，易出現(xiàn)缺料少肉現(xiàn)象，設(shè)計(jì)一般不會(huì)考慮下陷部位的工藝余量，因此需要在帶下陷的部位特別的加上1mm的余量，待成形完之后再按照胎線劃線，并剪掉多余的部分。余量加多少，需要根據(jù)模擬結(jié)果給出具體的數(shù)值，一個(gè)準(zhǔn)確的工藝余量對(duì)于零件成形是至關(guān)重要的，既可以減少因?yàn)槿比庠斐傻漠a(chǎn)品報(bào)廢，又可以避免由于工藝余量加的過(guò)大而帶來(lái)的修剪和銼修，依照marc仿真模擬軟件的輸出結(jié)果以及技術(shù)人員的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)加1mm的工藝余量，即可保證零件成形完之后符合數(shù)模要求。

本發(fā)明列舉的零件目前應(yīng)用于多種型號(hào)飛機(jī)框掾零件的裝配中，現(xiàn)場(chǎng)反饋使用情況良好，很多型號(hào)飛機(jī)類似零件的生產(chǎn)都在應(yīng)用這種帶隨形狹長(zhǎng)定位耳片2的裝置來(lái)成形弧度較大的框掾類零件，在不同的情況下都可以成形或者校形，充分滿足了現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)需求。