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橡皮囊成形钣金件初始毛坯快速设计系统的研究与实现

张显藤  
【摘要】:橡皮囊成形工艺作为一个古老却仍旧应用广泛的技术,尤其广泛应用于国内外的飞机钣金件制造行业中。橡皮囊成形钣金初始毛坯的设计作为整个成形工艺的开始环节,直接决定了最终成形零件的质量。目前国内飞机橡皮囊成形钣金件的制造工艺比较落后,缺乏快速且比较准确的初始毛坯形状的计算工具,主要利用CAD软件纯几何展开功能来设计毛坯,通过试错法来修正几何展开法得到的毛坯。随着先进制造技术的不断发展,利用有限元数值模拟技术可以帮助设计人员快速地设计出橡皮囊成形比较准确的初始毛坯,大大降低了产品的研制周期以及费用。 本文深入研究了针对橡皮囊成形的一步逆成形法理论,研究了一步逆成形法的变形关系、几何关系以及本构关系,给出了橡皮囊成形过程中的节点内力和外力的计算公式,并运用CAA开发工具对CATIA进行了深入的开发,充分考虑了橡皮囊成形过程中的真实工艺条件,设计并开发出橡皮囊成形钣金件初始毛坯快速设计系统RBSE(Rubber Blank Size Estimation)。系统讨论了RBSE系统开发所需要的理论基础,其中深入解剖了系统开发过程中的框架接口及函数,并详细分析了系统的设计思想、功能分析、界面设计以及系统特点,深入研究了开发过程中的全局架构、网格划分、材料数据库、边界约束以及工艺孔预示等关键技术,最后通过具体的橡皮囊成形钣金件实例验证了系统的快速性和实用性。


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