長桁類展開數模設計關鍵要素分析

摘要： 機加類展開數模設計一直以來都是展開數模設計難點，優化長桁類展開數模的設計方法作為改進機加類展開數模的設計起到了舉足輕重的作用。本文通過分析和設計流程改進，并以典型錯誤案例進行深入剖析兩方面為研究目標。結合生產實際中出現的理論設計與實際加工相悖斥的情況進行比對，從而對長桁類展開數模設計進行優化改進展開數模的設計、加工，從而保證了展開數模的準確性。

關鍵詞：展開數模，長桁，工程數據集

長桁類一般主要以型材形狀進行分類，例如T型材，Z型材，工字梁等，對于這類展開數模的設計，主要在確保長桁總長度的同時，型材各相鄰面間的角度保證到90°同樣成為難點。該類展開數模設計最難的地方是其上面存在的切邊、下陷、銑切區等相對位置關系的保證，下面通過對實際案例進行分析，優化設計流程。

一、長桁類展開數模設計案例研究

（1）存在問題分析。該零件是典型的T型材零件如圖6，通過對生產現場實際胎線與加工成型的展開數模進行對比，發現實際展開數模與胎線對比情況：保證下陷及銑切線相對位置，左側尺寸比胎線短，而整體尺寸與原工程數據集尺寸相同。

分析原展開數模，發現工程數據集有三個方向的較大扭曲變化，在設計過程中，按照展開數模設計方式，借用原下陷定位建模基準中的平面，以保證展開數模內部下限與銑切線的相對位置，建模基準嚴格按照原工程數據集中所使用的框平面等作為展開數模各位置的定位基準和設計依據。然而由于曲率的變化導致局部尺寸變形，無法滿足實際數模尺寸要求。因此發生了在滿足下陷等相對位置尺寸的條件下局部長度不夠的情況。

（2）設計優化與方法的研究。放棄原工程數據集中相對建模基準和下陷相對位置，只針對每一處相對尺寸的正確性負責，即從復雜一側開始進行展開數模設計，以尺寸保證各位置相對準確性。

但是通過這種設計思路，受誤差累積和曲率變化導致的尺寸不規則性和金屬拉伸性影響，整體長度必然大于原數模總長度的2565mm。

經過實際分析，盡管當總長度比原來大時才能保證實際各位置尺寸的正確性，但是由于該零件的特殊性，可以在零件另一側增加部分長度。經過與胎線對比，在增加展開數模總長度之后其各位置（切邊、下陷、化銑區等）尺寸可以保證。因此通過增加6.04mm（比原數模尺寸長出部分）作為工藝余量，而對整個零件的加工和成形都沒有影響。

結論：因局部位置特點，為了更好的達到展開效果。本次對該零件的展開，與以往不同的是由于受到曲率、扭矩等展開因素影響，為了更好的保證各位置相對尺寸提高與胎的貼合度，在展開數模增加6.04mm余量，以此滿足各部位相對尺寸。經理論驗證，該方法可以適用于該零件的數控加工和鈑金廠的按胎成型。然后，如下圖7、圖8為該類零件設計方法所存在的設計風險，需在實際零件加工中得到進一步可行性驗證，并根據實際裝機情況進行人工手工處理。而本論文也將繼續對后續問題進行分析，以確保增加余量確保尺寸這種優化設計方法的適用性和廣泛性。

圖7兩處下陷長度及相對位置關系存在≤1°誤差 圖8 內外側銑切線相對位置存在≤1mm設計誤差。

總之，本論文結合國內飛機制造企業在機加類展開數模設計中出現的實際問題為出發點，通過對生產中出現的展開數模設計案例進行研究分析，論證新方法、發現新手段。以分析實際出現的加工問題為契機對壁板類、長桁類展開過程進行剖析。提供高效解決方案的同時，更是對該類零件的設計提供了進一步的改進，通過對展開數模設計的研究，這套設計方法和設計理論能夠很好的服務于數控加工和零件成型。保證零件質量的同時更是減少了飛機安全隱患。

此外，還存在如變厚度、多筋條等零件，這些仍是論文今后研究工作內容的重點。同時要求飛機制造企業設計人員在設計展開數模過程中，及時與數控加工工藝員進行溝通。確保數控加工方式，在必要的情況下可以根據生產實際給出相應設計調整。總體來說，展開數模的設計是為了數控加工，而其好壞直接影響接下來成型后是否與實際三維理論數模相一致。這也決定了后續工序及裝機等零件的搭接和固定能否進行。而本文對機加類展開數模設計方法的研究，可以極大程度的避免加工后出現錯誤這種延誤生產效率事件的發生。

參考文獻

[1]顧元杰等《航空制造工程手冊》航空工業出版社 1992.

（作者單位：沈陽飛機工業集團（有限）公司）