● 摘要
高筋条网格式整体壁板是现代飞机上采用的一种新型整体结构，具有结构效率高、重量轻、刚性好等优点，可满足新一代飞机所提出的轻量化、长寿命、高可靠性等要求，是现代飞机制造技术新的发展方向。为了保证机翼壁板的加工质量和效率，整体壁板现在通常采用以下方法：先通过数控加工出壁板展开状态下的平面模型以及平面上的网格式筋条等重要结构，再采用压弯与复合成形技术，得到最终的机翼整体壁板。因此，整体壁板展开是高筋条壁板制造的前提，研究高筋条壁板的展开技术，开发相应的软件系统具有重要意义。根据壁板零件的结构特点，壁板毛坯展开主要包括壁板外形曲面展开、结构特征映射和毛坯建模三个步骤。首先本文对采用基于面积不变假设的几何模拟法曲面展开系统进行了改进，实现了壁板外形曲面和展开毛坯平面的三角再划分。然后对高筋条整体壁板毛坯展开中结构特征映射的关键技术进行了深入的研究：1）遍历壁板CATIA数模的特征树，提取筋条、孔等在弦平面上的草图结构特征，并将其投影到壁板外形曲面上；2）将已投影的空间结构特征离散化，基于二次搜索法判断特征点落在外形曲面网格中的单元号；3）基于面积坐标不变假设实现特征点由三维空间到平面的映射。最后对壁板展开毛坯建模涉及的关键技术进行了研究：1）采用样条曲线对映射到平面的特征点进行拟合，采用提出的拐角分段拟合算法成功解决了尖角处特征点拟合的问题；2）基于拟合得到的结构特征，根据壁板零件建模和毛坯建模的相似性，按照壁板零件建模的流程完成了壁板毛坯的建模。在突破以上结构特征映射和毛坯重建关键技术的基础上，基于CATIA V5平台用Visual C++和CATIA Automation分别开发实现了高筋条壁板零件结构特征映射和毛坯建模的功能。以某型号飞机中央翼上壁板零件为例，说明了壁板外形曲面展开、结构特征映射和毛坯建模三个步骤的具体流程，给出了该壁板零件展开的毛坯数模。