基于數(shù)值模擬的翻邊帶筋肋板彎曲成形工藝研究

0 引 言

翻邊帶筋肋板是支撐飛機機翼上、下翼蒙皮的關鍵鈑金構件，其主要由腹板及側面設置有加強筋的翻邊構成。目前該類零件采用彎曲模成形零件翻邊（含加強筋），后續(xù)輔以切邊、沖孔、內(nèi)孔翻邊、校正等工序成形。其中，彎曲成形是決定該零件能否順利成形的關鍵工序。據(jù)現(xiàn)場統(tǒng)計，該類零件彎曲成形合格率不足30%，缺陷形式主要為加強筋處翻邊根部及加強筋頂部邊緣開裂。翻邊帶筋肋板零件的生產(chǎn)進度難以保障，是影響該飛機部件裝配交付的瓶頸問題。

與常規(guī)彎曲成形不同，該類肋板零件成形時加強筋處受力復雜，為彎曲-拉深復合成形過程，僅通過理論分析及經(jīng)驗難以判定材料流動狀態(tài)。近年來，國內(nèi)多利用有限元仿真模擬復雜成形過程，預測開裂、起皺、回彈等成形缺陷，優(yōu)化工藝方案，縮短了試模周期，提高了零件成形質(zhì)量

。現(xiàn)以典型翻邊帶筋肋板零件為研究對象，基于數(shù)值模擬并結合試驗研究了加強筋處凹模結構形式、凸模與凹模間隙及毛坯形狀對彎曲成形的影響規(guī)律，優(yōu)化工藝參數(shù)，解決了肋板零件彎曲成形破裂問題。

企業(yè)財務會計工作較為敏感企業(yè)復雜程度較高，若工作人員的職業(yè)道德素質(zhì)較低，就很可能在工作過程中為一己之私而采取違規(guī)違法操作，從而造成財務會計信息失真而產(chǎn)生較大風險。而職業(yè)道德素質(zhì)欠缺的財務管理人員為一己之私，則可能會利用自身職務便利進行擅自篡改財務報表等不法行為，從而造成財務會計信息失真，對企業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展帶來非常大的不良影響。

1 零件工藝分析

圖1所示為某機型中結構復雜、成形難度大的翻邊帶加強筋肋板零件。零件材料為鋁合金LY12-M，厚度

為2 mm，內(nèi)側圓角

為4 mm，翻邊高度

為24.2 mm（加強筋處設計有切口）。隔板上翻邊加強筋有4種類型，其俯視結構如圖2所示。加強筋Ⅰ及加強筋Ⅱ結構相似呈對稱分布，一側深度為19.5 mm，另一側深度為15 mm。加強筋Ⅲ及加強筋Ⅳ均為半圓形，半徑分別為

15 mm和

18 mm。

③不同職稱醫(yī)護工作者職業(yè)認同程度具有差異性。其中副主任醫(yī)師及以上職稱的醫(yī)護工作者職業(yè)認同程度高于其他職稱醫(yī)護工作者；護士職稱越高認同程度越低，而醫(yī)生職稱越高認同程度越高。調(diào)查結果顯示，醫(yī)生與護士職業(yè)認同問卷得分沒有顯著性差異，所以并不能斷定醫(yī)生職業(yè)認同程度高于護士。

2 數(shù)值模擬及工藝優(yōu)化

2.1 建立有限元模型

基于PAM-STAMP 2G建立零件彎曲成形仿真有限元模型。建模時，在軟件CATIA中建立凸模、凹模、頂件器、坯料的幾何模型并以igs擴展名文件導入仿真軟件中。為減少計算時間，將凸模、凹模、頂件器設置為剛體，坯料設置為變形體。毛坯的網(wǎng)格劃分采用自適應網(wǎng)格優(yōu)化法：在計算初期，使用較粗的單元網(wǎng)格，隨著計算的逐步進行，在某些需要更細密網(wǎng)格描述的區(qū)域，將網(wǎng)格進一步劃分，以盡可能小的計算耗費獲得更好的計算結果

。有限元模型中，摩擦模型選用經(jīng)典庫倫摩擦，凸模、凹模、頂件器與坯料之間的摩擦系數(shù)

均設置為0.12，建立的有限元模型如圖3所示。

2.2 優(yōu)化加強筋處凹模結構

由上述分析可知減薄最大區(qū)域為翻邊加強筋Ⅰ根部區(qū)域，因此重點研究凸、凹模間隙對該區(qū)域的影響。圖7所示為不同間隙條件下成形零件加強筋Ⅰ根部區(qū)域的厚度分布云圖。由圖7可知，隨著凸、凹模間隙增大，減薄情況略有改善。但考慮零件腹板尺寸精度公差及后續(xù)加工工序要求，通過鉗工打磨的方式將原模具凸、凹模間隙

由2.0 mm返修為2.3 mm。

2.3 確定加強筋處凸模與凹模間隙

由于零件翻邊加強筋處設有切口，加強筋處凹模結構多采用原成形方案中隨切口形狀設計的斜坡式結構和擬采用的平口式結構，如圖4所示，以下分別通過數(shù)值模擬對2種設計方案的成形效果進行分析。圖5所示為2種凹模結構方案成形零件的厚度分布云圖。由圖5可知，零件最大減薄區(qū)域位于加強筋Ⅰ、Ⅱ較深一側的翻邊根部。由于加強筋Ⅰ、Ⅱ結構相似，以下僅對加強筋Ⅰ區(qū)域進行分析。斜坡式方案零件最小厚度為1.091 mm，最大減薄率45.5%；平口式方案最小厚度為1.315 mm，最大減薄率34.2%。圖6所示為不同彎曲階段2種方案加強筋Ⅰ區(qū)域的厚度對比，彎曲變形中的各個階段，斜坡式方案的零件厚度均小于平口式方案零件的最小厚度。由以上可知，斜坡式凹模結構彎曲成形時不利于材料向加強筋處翻邊根部轉移，無法有效抑制零件加強筋處翻邊根部快速減薄導致的內(nèi)部開裂，平口式凹模結構優(yōu)于斜坡式凹模結構。

特色產(chǎn)業(yè)集群具有文化和資源的地域根植性，是一個地方內(nèi)生形成的生產(chǎn)聚集，具有較強的生命力。因此，返鄉(xiāng)農(nóng)民工創(chuàng)業(yè)集群的建構要基于地方特色產(chǎn)業(yè)，加強與科研機構、高校、企業(yè)等其他主體的協(xié)同發(fā)展。首先，針對返鄉(xiāng)創(chuàng)業(yè)農(nóng)民工群體，政府應鼓勵支持返鄉(xiāng)創(chuàng)業(yè)群體和企業(yè)建設農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，引導返鄉(xiāng)創(chuàng)業(yè)群體資金向地方特色資源合理投向，帶動和支持返鄉(xiāng)創(chuàng)業(yè)群體依托地方性特色產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)業(yè)發(fā)展。其次，特色產(chǎn)業(yè)集群的演化需要返鄉(xiāng)農(nóng)民工的深度挖掘，整合政府、企業(yè)、社會等多方資源，如結合地方特色產(chǎn)業(yè)引入新的技術和資源，創(chuàng)新組織形式，完善交易制度等措施。

2.4 優(yōu)化坯料形狀

圖9所示分別為采用3種坯料模擬時零件加強筋Ⅰ處厚度分布情況，坯料缺口降低了變形區(qū)材料的流動阻力，有利于材料向翻邊根部轉移。當坯料缺口較淺時，翻邊根部減薄略有改善，但此時缺口邊緣位置已出現(xiàn)嚴重減薄現(xiàn)象；當坯料缺口較深時，翻邊根部減薄有明顯改善，但是缺口邊緣減薄更劇烈。

坯料形狀影響變形區(qū)材料的流動阻力，直接影響成形結果

。零件彎曲成形主要變形區(qū)位于加強筋區(qū)域，尤其以加強筋Ⅰ處最為復雜。該區(qū)域可以通過在坯料相應位置開缺口改善加強筋處翻邊根部的減薄情況。如圖8所示，依據(jù)經(jīng)驗設計3種坯料，其特征為1#坯料加強筋Ⅰ處無缺口，2#坯料加強筋Ⅰ處設置較淺缺口，3#坯料加強筋Ⅰ處設置較深缺口。

如圖10所示，現(xiàn)場試模也表明采用帶缺口坯料時，缺口邊緣減薄產(chǎn)生的裂紋易擴展至零件有效區(qū)域，導致零件報廢。為了得到合理的缺口形狀及尺寸，坯料需反復調(diào)試，影響生產(chǎn)進度，增加試模成本。由于飛機零件多品種、小批量的特點，零件數(shù)量少，生產(chǎn)周期短，不考慮最優(yōu)成形效果，生產(chǎn)中一般直接采用不開缺口或較保守缺口的坯料進行成形。

3 工藝驗證試驗

基于以上研究返修模具并修改下料形狀后，在3 000 kN液壓機上進行試模。第一次試模時由于凸、凹模間隙打磨不合理，零件加強筋Ⅰ根部開裂。后續(xù)經(jīng)二次打磨并經(jīng)測量臂檢測合格后，再次進行試模，成形合格零件，如圖11所示。

4 結束語

由于飛機零件多品種、小批量的特點且隨著大量科研型驗證機的研制，生產(chǎn)周期愈發(fā)短，相比于汽車行業(yè)，飛機主機廠傳統(tǒng)的模具設計多依賴于技術人員的經(jīng)驗。翻邊帶筋肋板彎曲成形時加強筋處變形復雜，前期基于經(jīng)驗設計的模具成形的零件合格率低，影響了零件的交付進度。后期采用有限元仿真對成形過程進行定性、定量分析，減少了試模成本、縮短了試模周期。研究表明，凹模翻邊加強筋處采用平口式結構及增大凸、凹模間隙能有效避免危險區(qū)域的過度減薄；合理的坯料缺口有利于材料向翻邊加強筋根部流動，但口部開裂對缺口尺寸較敏感，口部裂紋容易擴展至零件有效區(qū)域而導致零件報廢。然而，平口式結構優(yōu)于斜坡式結構的理論依據(jù)還需進一步探討。

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