復(fù)雜彎邊鈑金零件展開測試分析

楊賀森

摘 要：鈑金零件展開計(jì)算主要用于鈑金零件數(shù)控下料，文章介紹了復(fù)雜彎邊的鈑金零件下料的設(shè)計(jì)方法，解決了設(shè)計(jì)鈑金零件的二維展開數(shù)據(jù)集過程中存在的一些精度低、難度大的問題，盡量避免零件在成形過程中尺寸與工程數(shù)據(jù)集不符等問題。

關(guān)鍵詞：鈑金；二維展開數(shù)據(jù)集；設(shè)計(jì)

1 概述

對于鈑金類零件的數(shù)控下料銑切來說，二維展開數(shù)據(jù)集的精確程度直接影響零件的最后使用狀態(tài)，二維展開數(shù)據(jù)集設(shè)計(jì)是零件加工的第一個重要的環(huán)節(jié)，在零件制造過程中有著舉足輕重的作用。因此對二維展開數(shù)據(jù)集的精度的要求成為了零件生產(chǎn)的決定環(huán)節(jié)，這就要求在設(shè)計(jì)二維展開數(shù)據(jù)集時需要考慮到零件在成形過程中材料的收料和放料的因素。

鈑金零件在設(shè)計(jì)過程中正常應(yīng)該用航空鈑金模塊形成鈑金零件，或者有的時候，由于曲面扭曲度較大等一些原因航空鈑金模塊不能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)員用Part模塊進(jìn)行了零件設(shè)計(jì)。此類零件在展開樣板設(shè)計(jì)過程中會遇到一些麻煩，由于CATIA不能將零件展開，無法直接得到零件的展開線，在設(shè)計(jì)時只能測量出各個彎邊的垂直高度H或者彎邊斜高T以及各個位置的彎邊的角度M，根據(jù)M值、R（彎曲內(nèi)半徑）值以及δ（材料厚度）值在模線設(shè)計(jì)員手冊中查出m值，最后根據(jù)公式Z=T-m計(jì)算出Z（距外形交線的展開尺寸）值。如圖1所示得到Z后就可以根據(jù)零件的外形線繪制出零件的展開。

彎邊兩側(cè)邊緣的設(shè)計(jì)是按照成形零件彎邊邊緣與外形線的夾角所定。如圖2。測量得到邊緣線與外形線的夾角值α，于是在外形線端頭，按照展開Z值所偏移的方向設(shè)計(jì)與外形線角度為α邊緣線。之后經(jīng)過倒圓角等操作將完成鈑金下料展開的設(shè)計(jì)。

以上過程看似非常簡單，但是在實(shí)際的繪制過程中會遇到一系列的問題：

零件彎邊處外形線為向腹板面一側(cè)內(nèi)凹的圓弧形，如圖3，如果按照圖2的展開原則，展開后的結(jié)果如圖4。

由于外形線為圓弧，彎邊向圓弧的內(nèi)側(cè)偏移，由于半徑值的減小，所得到的邊緣線必定減小，正如圖4中展開的狀態(tài)，b邊緣比a邊緣短，這樣下料的話，會導(dǎo)致零件成形時嚴(yán)重缺料而使零件報廢，所以上述的常規(guī)的展開原則并不完全適用于外形線為圓弧的鈑金類零件。

考慮此種情況，所以對于鈑金零件彎邊處外形線弧度撓度過大，設(shè)計(jì)二維展開數(shù)據(jù)集時，需要在部分位置增加一定的余量，以保證零件成形時尺寸符合工程數(shù)據(jù)集的精度要求。

2 在鈑金零件彎邊兩側(cè)邊緣增加余量

對于鈑金零件有大曲度的彎邊，則在彎邊展開端部留出余量，最基本的原則是：使展開的邊線b長度等于外形線a的長度，如圖5。按照前言中敘述的常規(guī)的設(shè)計(jì)二維開數(shù)據(jù)集的方法的基礎(chǔ)上，在零件彎邊兩側(cè)邊緣增加余量，是兩側(cè)邊緣線平行與圓弧對稱軸線以保證展開的邊線b長度等于外形線a的長度，這樣會使零件成形時零件兩側(cè)邊緣尺寸保證在工程數(shù)據(jù)集尺寸要求的誤差之內(nèi)。

此類情況的方法同樣適用于不規(guī)則弧度外形彎邊的鈑金零件。首先確定展開外緣，再測量外形線長度，根據(jù)外形線長度，將展開外緣線的端頭延長至相等的長度，留出余量，如圖6。

3 Z值方向上做出余量補(bǔ)償

按照Z值偏移所設(shè)計(jì)的彎邊展開，適用于彎邊處外形線為直線或者曲率較小的零件。如果外形線曲率過大，零件在成形過程中彎邊邊緣受圓弧外形線張力的影響，邊緣會向成形的反向移動，導(dǎo)致零件成形后彎邊高度達(dá)不到要求，所以此類零件設(shè)計(jì)二維展開數(shù)據(jù)集時，在彎邊兩側(cè)設(shè)計(jì)余量的同時，彎邊展開后的外緣線上還需留出余量L，如圖7，具體余量值見表1。

對于彎邊高度變化的鈑金零件，如圖8，展開線各點(diǎn)的位置很難確定。由于此類零件外形線弧度較大，如果按照零件外緣在不留出任何余量的情況下，成形之后的彎邊處外緣與工裝胎線很難重合，但是如果按最大彎邊處下料的話，在成形之后，工人補(bǔ)加工的工作量過多。因此，給出此類零件彎邊展開余量的方法可參考2、3條內(nèi)容。將每一處凸出的彎邊處都按照2、3條內(nèi)容給出余量。

4 應(yīng)用前景和問題分析

對于大曲率外形線彎邊的鈑金類零件，增加余量補(bǔ)償?shù)恼归_方法只需簡單的幾個步驟就能等到準(zhǔn)確的二維展開數(shù)據(jù)集，節(jié)省了許多鈑金零件展開校正的時間。

對于彎邊高度有變化的彎邊，此方法能得到較為準(zhǔn)確的展開，避免零件成形時無法保證尺寸要求導(dǎo)致報廢現(xiàn)象的發(fā)生，或是省去許多零件成形之后補(bǔ)加工零件外緣的時間。

鈑金零件占一架飛機(jī)的所有零件的70%左右，而此類零件也占所有鈑金件的20%甚至更多。由此可見次方法在節(jié)約零件制造工時以及節(jié)約成本（不精確的展開樣板極有可能導(dǎo)致零件的報廢）等方面能起到很大的作用。

此方法能減輕設(shè)計(jì)員的工作壓力，降低工作強(qiáng)度，具有一定的推廣意義。

此混合展開法的作用以及效果都是比較明顯的，從精益的角度分析，在以后的工作當(dāng)中，努力尋求高效的、準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)方法是很有必要的。

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