成形鈑金件的回彈補(bǔ)償?shù)闹谱鞣椒?br>【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求于2013年11月12日提交的申請?zhí)枮?1/903, 374的美國臨時專利申 請的權(quán)益，其內(nèi)容通過引用的方式并入。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本申請的技術(shù)涉及裝配件，并且更特別地應(yīng)用于鈑金件中的彎曲表面的回彈和補(bǔ) 償?shù)挠嬎?。本申請的技術(shù)進(jìn)一步涉及通過利用插值法和有限元技術(shù)的這種計算，且涉及用 于執(zhí)行這種計算的計算系統(tǒng)和方法，以便制造包括但不限于鈑金飛機(jī)部件的部件。
【背景技術(shù)】
[0004] 通常，飛機(jī)外表面的蒙皮是通過拉伸制造的。使機(jī)械部件成形常常必須滿足空氣 動力學(xué)要求和視覺方面。
[0005] 主要的問題是部件例如前緣和具有雙負(fù)曲率的部件（例如，使用沖彎機(jī)部件） 的回彈。參見例如Maker等人的"使用LS-DYNA用于回彈分析的過程（AProcedurefor SpringbackAnalysisUsingLS-DYNA)"（利弗莫爾軟件技術(shù)公司（LivermoreSoftware TechnologyCorp.)，2003)，將其通過引用并入本文。
[0006] 為了使殘余應(yīng)力和變形最小化，現(xiàn)有技術(shù)將這樣的部件分為兩個零件，這增加了 重量和成本，且也影響了視覺外觀。
[0007] 在過去，通過使用拉伸機(jī)（拉伸成形機(jī)）來執(zhí)行彈性回彈補(bǔ)償，但是現(xiàn)在，通過利 用常規(guī)的三態(tài)流體單元壓力機(jī)（triformfluidcellpress)來制造許多部件，其不需要與 拉伸成形機(jī)一樣提供評估回彈和執(zhí)行回彈補(bǔ)償?shù)臋C(jī)會。
[0008] 在彎曲表面（鈑金件）上通過使用有限元分析技術(shù)來應(yīng)用回彈補(bǔ)償，使得在飛機(jī) 的鉚接結(jié)構(gòu)中的成本、殘余應(yīng)力和變形最小化。
[0009] 本文的技術(shù)滿足包括那些由所制造的鈑金件制成的部件的復(fù)雜部件的視覺外觀 和空氣動力學(xué)。
[0010] 本文的技術(shù)可被用于制造較窄的部件（例如，前緣和縫翼）和雙負(fù)曲率部件，并且 不需要在片的表面上留下標(biāo)記，從而不會對視覺方面產(chǎn)生不利的影響。
[0011] 所述補(bǔ)償技術(shù)對曲線逐點(diǎn)使用具有恒定的可調(diào)節(jié)性近似方程。所使用的常量（系 數(shù)）可以取決于幾何學(xué)和成形的類型（拉伸或者液壓）。該示例性非限制性過程不需要利 用材料的機(jī)械特性。
[0012] 不用考慮用于成形（拉伸或者液壓）的方法，本文的技術(shù)能使用任何類型的在室 溫或加熱下處理鋁合金的補(bǔ)償模具。
【附圖說明】
[0013] 通過結(jié)合附圖來參考以下示例性非限制性實(shí)施例的詳細(xì)說明，這些和其他特征和 優(yōu)點(diǎn)將會更好和更完全地被理解，在附圖中：
[0014] 圖1示出了當(dāng)插值過程（插值方程）的常量（系數(shù)）未知時，用于使鈑金件的彎 曲表面成形的示例性非限制性處理流程。在這種情況下，制造模具并在測試部件被制造后 對拉伸進(jìn)行補(bǔ)償是有用的。
[0015] 圖2示出了示例性非限制性流程圖，該流程圖示出了當(dāng)插值方程的常量（系數(shù)） 的值是現(xiàn)有知識時的用于鈑金件的彎曲表面成形方法。
[0016] 圖3是具有雙負(fù)曲率的示例性非限制性部件的補(bǔ)償?shù)氖疽鈭D，并且圖4示出了圖 3的具有示例性雙負(fù)曲率結(jié)構(gòu)沿著AB截取的橫截面。圖3中的線（網(wǎng)格）之間的距離取 決于導(dǎo)數(shù)（dz/dx)和（dz/dy)，g卩，與這些值成反比。典型地，網(wǎng)目尺寸的范圍可從IOmm到 50mm，并且可在同一模具中具有不同的尺寸。
[0017] 圖5示出了在回彈補(bǔ)償區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)的頂部示意圖，并且圖6示出了圖5示例性結(jié) 構(gòu)沿著AB截取的橫截面。
[0018]圖7是用于較窄的部件前緣和縫翼的示例性非限制性補(bǔ)償?shù)母┮晥D的示意圖，并 且圖8示出了圖7示例性結(jié)構(gòu)的沿著AB截取的橫截面。在同一模具中，曲線之間的距離可 從10到IOOmm之間變化。同一曲線上的點(diǎn)之間的距離可在2到20mm之間變化。
[0019] 圖9是被用在非限制性計算的實(shí)例中的通用的非限制性電子表格或計算矩陣的 實(shí)例；
[0020] 圖10示出了雙負(fù)曲率的實(shí)例；
[0021] 圖11示出了較窄的部件（前緣）的實(shí)例；并且
[0022] 圖12示出了用于執(zhí)行本文所述技術(shù)的示例性非限制性計算裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0023] -般而言，有限元法（FEM)是用于求得關(guān)于微分方程的邊界值問題的近似解的數(shù) 值技術(shù)。有限元法使用變分法（變分微積分）將誤差函數(shù)降到最低，并獲得穩(wěn)定解。與連 接多個微小的線能夠近似較大的圓的想法相似，F(xiàn)EM包括所有如下的方法，這些方法用于 將在多個較小的被稱為有限元的子域上的多個簡單方程連接起來，以近似較大域上的較復(fù) 雜方程。參見例如維基百科的文章"有限元法"（2013)、以及劉的"有限元法第二版實(shí)用教 程"（愛思唯爾（Elsevier) 2013)，將其通過引用并入本文。
[0024] 在彎曲表面（例如，鈑金件）上的回彈補(bǔ)償使用有限元迭代技術(shù)能夠被用于最小 化：
[0025] a)成本
[0026] b)在鉚接結(jié)構(gòu)中的殘余應(yīng)力和變形。
[0027] -般而言，在鈑金件中的回彈是：
[0028] a)與鈑金件的厚度成反比，并且
[0029] b)與力和鈑金件表面之間的角度成正比。
[0030] 存在明顯的回彈的示例性鈑金件是較窄的表面和雙負(fù)曲率部件，例如，分別在圖 10 (雙負(fù)曲率）和圖11 (較窄的表面一一前緣）中示出。在飛機(jī)中，這些部件通常具有空氣 動力學(xué)和視覺外觀的要求。
[0031] 使用可從Dassault(達(dá)索）系統(tǒng)和MicrosoftExcel電子表格軟件中得到的CATIA V5 3D計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD)軟件，來執(zhí)行示例性非限制性過程，但是使用圖12的示例性計 算系統(tǒng)也能夠執(zhí)行其他實(shí)施例。
[0032] 圖9是通過從用于示例性部件設(shè)計的CATIAV5CAD軟件中獲取的電子數(shù)據(jù)（例 如，圖12的系統(tǒng)）所生成的通用的非限制性電子表格。例如，該非限制性電子表格包括插 值和有限元計算器14,該計算器14則能夠包括存儲到非臨時性存儲器18中的軟件指令， 并且軟件指令通過處理系統(tǒng)