● 摘要
型材是构成飞机骨架的主要结构件之一，型材的质量直接影响飞机的性能和使用寿命。随着新型号的研制，大型复杂截面的型材零件应用越来越多，对型材的生产质量和生产效率也提出了更高的要求。在飞机制造数字化的大趋势下，传统的以经验为主导的型材生产方式已经不能满足需求。航空工厂开始广泛应用先进的数控型材拉弯机，这为型材的数字化生产奠定了硬件基础，与之相适应的软件环境的建立和科学生产方式的转变就成为亟待解决的问题。本文针对航空工厂的LF A14数控型材拉弯机，研究型材数字化拉弯成形技术，开发型材数字化拉弯成形软件系统，对提高我国飞机型材制造水平具有重要意义。深入研究了LF A14数控型材拉弯机的机构和控制方式，设计了以拉伸作动筒转动中心为基准点的设备反解控制算法。对设备进行了实体建模，并在ADAMS软件中进行了机构运动仿真，对反解算法进行了验证。针对有限元三维网格，研究了图形消隐显示、截面线计算以及夹钳网格自动生成等操作算法，针对LF A14数控型材拉弯机提出了以弯曲角和拉伸率为变量的参数化轨迹设计方法，设计开发了型材数字化拉弯成形系统软件APSBCAE，完成了型材拉弯成形工艺参数的快速定义及优化、虚拟拉弯、数控代码输出和基于ABAQUS的有限元前置处理等功能。通过单向拉伸试验获取了5种常用型材材料的基本性能参数，通过缺口试件单向拉伸试验建立了型材材料的成形破裂判据。研究了型材拉弯过程中的模具设计、毛料和夹钳的网格处理以及加载轨迹设计等关键技术，研究了大型复杂截面型材拉弯成形的有限元分析技术。以典型零件为研究实例，使用APSBCAE软件进行了拉弯成形工艺方案和工艺参数设计，并对拉弯过程进行了虚拟仿真，输出了有限元前置处理文件，在有限元软件ABAQUS中进行了拉弯成形模拟比较，获取了优化的工艺参数，验证了APSBCAE软件系统的实用性和可靠性。