鈑金零件展開下料數據準確性研究

魏天嬌

摘 要：鈑金零件下料數據是利用軟件計算等方式得到的初始下料數據，用于零件的外緣切割等。鈑金零件展開數據下料的設計過程中，受到材料、彎邊高度、成型工藝等各個方面影響，下料成型后的零件與零件理論模型有所不同。為解決這些問題，設計展開數據時不得不人為的添加補償，但這樣又會造成材料浪費。文章通過對某機型飛機科研生產過程中展開數據的分析與測試，提出了新的設計方案，改進并落實到實際生產中用以指導設計展開下料數據。

關鍵詞：鈑金；展開下料數據；毛料件

中圖分類號：TG38 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）22-0192-02

1 概述

在現代飛機制造業中，鈑金零部件類型多，數量大，結構復雜，所以飛機的鈑金零部件加工精度要求非常高。鈑金加工技術的發展，對提高飛機機能，加快飛機產品的發展具有十分重要的意義。現階段，展開樣板作為一種經濟、便捷的實用技術，廣泛的應用于鈑金零件的制造中，雖然存在個別樣板偏差的問題，但是在較長的一段時間內，仍將繼續發揮重要的作用。作為展開樣板的技能難點，展開下料數據的設計已成為了飛機制造技術中急需攻克的難題。因此，展開下料數據的準確性研究勢在必行。

傳統的鈑金展開下料數據主要來源于CATIA軟件鈑金模塊展開、鈑金下料數據計算、展開件校正展開數據等方法，考慮延展性及材料流動特點等因素，最終得到的展開數據存在一小部分下料后導致展開料尺寸不足，造成零件報廢。為解決這些問題，設計展開數據時不得不人為地添加補償，但這樣又會造成材料浪費。本文將對傳統的設計方法進行分析測試，深入的研究展開下料數據的設計方法，為之后的展開數據設計打下扎實的基礎。

2 導致下料數據尺寸不足的因素分析

2.1 幾何形狀特殊的位置易缺料

展開數據設計中使用CATIA鈑金模塊展開后，在一些幾何形狀特殊的位置易出現缺料的現象，如圖1，外形線曲率過大，零件在成形過程中彎邊兩側受圓弧外形線張力的影響，需要人為的添加補償，這種補償無具體的設計規范，基本上都是由設計員依靠經驗設計，添加的補償通常是本著“給大不給小”的原則，造成材料的大幅度浪費。

2.2 腹板帶下陷（加強窩、加強槽）的零件展開下料數據分析

部分鈑金零件腹板為帶有下陷（加強窩、加強槽），且彎邊也不規范，設計展開數據時通常會在下陷（加強窩、加強槽）附近出現缺料現象，得到的展開數據普遍偏小，導致成型后的零件小于理論數模，造成不必要的報廢。

2.3 機加模塊設計的鈑金零件展開下料數據分析

因理論曲面曲率大或結構復雜等原因，為保證效率以及模型準確性，零件模型雖然是鈑金零件，但在設計之初往往是采用的是CATIA機加模塊設計。在設計展開下料數據時采用中性層曲面展開的方式得到的數據普遍偏大，偶爾會出現曲面扭曲的情況，零件成型后還得做補加工處理，嚴重影響了零件的生產周期。

2.4 毛料件校正展開數據偏差分析

個別零件由于展開下料數據準確性差，需要校正，但校正后得到的毛料件尺寸還不如原展開下料數據尺寸準確，雖不會出現缺料現象，但是準確度低，導致校正后的展開下料數據同樣存在偏差，且大量提供毛料件，嚴重影響零件生產的周期。

2.5 銷釘位置不合理導致零件成型時變形

部分零件模型幾何形狀并不復雜，但是由于設計添加的銷定位置不合理，不能有效的控制零件成型過程由于外力引起的零件變形，如此設計的展開下料數據準確性再高也不能保證零件的精度。

3 高精度下料數據的設計方案

為了說明新的設計方案，列舉了幾個典型的零件從不同的角度來闡述一下設計的思路和方法。

3.1 以固定補償方式保證展開下料數據的準確性

應用鈑金模塊展開設計的展開下料數據中，對有缺料的地方采用固定補償設計，除去我們已做標準設計規范的下陷補償外，還有腹板補償、彎邊補償。

3.1.1 彎邊補償

此類補償主要針對凹彎邊零件的展開下料數據的設計，如圖1零件模型，上下兩側為凹彎邊，彎邊端頭處易缺料，經過大量的實踐和反饋，我們得到新的彎邊補償設計方法。應用模塊進行展開后，在凹彎邊兩側向外延伸彎邊補償L（L=1/4彎邊高度），可以保證生產要求，且無需后期補加工。

3.1.2 腹板補償

此類補償主要針對腹板帶下陷（加強窩、加強槽）的零件模型。首先，此類零件銷釘孔設計時要盡量設計在腹板下陷區域（加強窩、加強槽處）附近，不要設計在零件端頭，便于用銷釘定位減少零件成型過程中的變形。另外在腹板展開數據設計完成后，需額外在零件缺料兩側增加腹板補償L（L=1/3下陷深度、加強窩深度、加強槽深度）。

3.2 以線性連接的方式設計高精度展開下料數據

對于機加模塊設計的鈑金零件模型，我們可以按彎邊角度的不同將彎邊分為幾段，再分別設計展開數據，最后將設計好的展開數據進行線性連接，重新接成形，得到展開下料數，后經過試驗對比，按此方法設計的展開下料數據下料的零件成型后與胎線完全符合，如圖2。

3.3 減少毛料件的申請，按展開數據合理增加補償提高展開精度

通過與生產廠工作人員溝通協調并進行大量的試驗，可以通過按理論展開數據增加補償的方式來提高展開效率數據的精度，補償方式彎邊端頭增加L（L=彎邊高度），彎邊方向再增加H（H=彎邊R），既防止缺料，方便零件加工，又能減少零件生產周期，保證生產任務節點。

3.4 合理添加銷定位置以確保零件精度

零件銷釘的添加必須合理，符合生產應用，有效的控制零件端頭處等特殊結構，避免零件成型中受到外力擠壓而導致的變形。

4 結束語

本文對于常規類型的鈑金零件展開下料偏小的問題進行了分析，經多方測試和實驗，通過采用固定補方式、線性設計的方式，提高毛料件方式，合理化添加銷釘等技術方法對解決上述問題進行了基礎試驗和初步應用，目前已在生產實踐中改善鈑金零件展開下料數據精準度的問題上取得了顯著的成效。

參考文獻：

[1]董慶華.鈑金下料及應用實例[M].北京：化學工業出版社，2011.