翼肋零件橡皮囊液压成形模具型面设计系统的研究.pdf

南京航空航天大学硕士学位论文翼肋零件橡皮囊液压成形模具型面设计系统的研究姓名：张建明申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：陈明和2011-01南京航空航天大学硕士学位论文摘要飞机翼肋是机翼的重要组成部件，其成形一般采用橡皮囊液压成形工艺。传统方法中橡皮成形模具的参数一般是由工程人员在分析零件特征基础上，结合以往设计经验，经过多次试模确定（即“试错法”）。航空工业在不断向前发展，翼肋型号也在不断增多，相应的模具也就要更新换代。因此，在航空业迅速发展的时代，效率低下的传统“试错法”已经很难满足现代高效率生产的需要。如今，有限元数值模拟技术在塑性加工中得到了广泛的应用。工程人员一般先进行成形过程的有限元数值模拟，以获取合适的模具参数，从而避免多次“试错”造成的时间、人力及其他资源的浪费。有限元分析前处理中的几何建模是建立有限元模型的第一步，CAE软件中虽然内置了几何建模功能，但功能简单，复杂的几何模型仍需要在专业的CAD软件中完成。为提高几何建模的效率，避免有限元模拟工作中大量的重复性手工建模操作，基于航空工业界广泛应用的CATIA设计软件，开发了翼肋零件橡皮成形模具型面设计系统。本文主要研究工作如下：1）针对飞机翼肋橡皮成形有限元模拟前处理中存在的几何建模效率低下的问题，结合橡皮成形工艺本身的特点，提出了开发翼肋专用的型面设计系统设计方案。2）结合翼肋零件的结构特点，提出了标准文件格式的翼肋零件特征参数分析与提取方法；结合翼肋橡皮成形模具的结构特点，提出了模具型面的参数化设计方法。3）研究了CATIA的二次开发方法，利用CAA开发方式开发了翼肋专用的模具型面设计系统。该型面设计系统能够快速分析并提取翼肋零件的特征参数，能根据分析出的特征参数快速生成模具型面。结果表明该系统大大简化了CAE分析前处理中几何建模环节，显著提高了建模效率。关键词：翼肋，模具型面，设计系统，CATIA，二次开发I南京航空航天大学硕士学位论文ABSTRACTRibistheimportantcomponentoftheplanewing.Itisusuallyformedthroughrubberbladderhydroformingtechnology.Thedieparametersaretraditionallydeterminedbymultipleexperimentsaccordingtothepreviousexperienceonthebasisofanalyzingtheribfeature.Theribtypeisincreasingandthecorrespondingdiemustbeupgradedwiththedevelopmentofaviationindustry.Thusthetraditionaltrialanderrormethodcan’tperfectlymeettherequirementofmodernhigh-efficiencymanufacture.Nowadays,thefiniteelementsimulationtechnologyiswidelyusedintheplasticprocessing.Thefiniteelementsimulationisoftenusedinordertoacquiretheappropriatedieparameters,whichcanavoidthewasteoftime,manpowerandotherresource.Geometricmodelingisthekeystepofpreprocessingforthefiniteelementsimulation.CAEsystemembedsthefunction,butitisverysimple.SocomplicatedmodelingisusuallycompletedintheprofessionalCADsystem.Forthepurposeofimprovingthemodelingefficiency,die-facedesignsystembasedonCATIAisdevelopedforrubberbladderhydroformingoftherib.Themainworksareasfollowing:(1)Thedie-facedesignschemewaspresentedtosolvetheproblemofinefficiencyingeometricmodelingatthepreprocessingofthefiniteelementsimulation.(2)Methodofextractingtheparametersoftheribwaspropose