[发明专利]一种针对屋脊特征复材薄壁件的脊线位置变形补偿方法

说明书

本发明公开了一种针对存在屋脊特征的树脂基复材薄壁件在脊线位置变形的补偿方法，目的是为了补偿薄壁件在成型后产生的回弹变形问题，针对存在屋脊的零件在脊线位置变形与曲面处变形差异的特点，提出一种对于零件脊线变形区域的变形补偿方法。通过对比不同基准点下理论数模型面与变形后数模型面得到变形量，并通过类比杠杆模型，将变形后数模型面与理论数模型面的贴合关系类比于杠杆，将类似于支点区域确定为关键修正区域，通过对脊线位置的变形进行补偿，达到控制零件变形量使其符合生产要求并尽量减小对零件脊线位置的几何外形影响的目的，还能尽可能地减少补偿过程中的反复补偿次数，利用更少的迭代次数获得更靠近理想结果的最终迭代结果。

技术领域

本发明涉及零件变形补偿技术领域，尤其涉及一种针对屋脊特征复材薄壁件的脊线位置变形补偿方法。

背景技术

复材零件凭借其优异的性能，在航空、船舶和汽车制造等领域具有广泛的应用。在复合材料薄壁件的成型过程中，由于热胀冷缩效应、材料与模具之间热膨胀系数差异以及材料的化学收缩效应等因素，会导致成型后构件的实际形状与理论形状有所差异，从而使得在生产装配过程中，零件无法按照设计要求进行装配。为了减小固化后所产生的变形，基本的思路有如下两种：第一种是通过控制成型条件如温度、压力等来控制变形量，第二种是通过对模具进行修正以补偿成型结束后的变形量。

对于存在屋脊的零件而言，由于两侧的收缩变形趋势，导致对脊线区域产生挤压，使得脊线区域表现出隆起变形趋势，从而导致在薄壁件的装配过程中，脊线附近的内表面不能与装配骨架完全贴合。

在现有的补偿方法中，多数方法不会对脊线附近区域变形与两侧曲面变形的不同之处进行研究，并且，也没有对脊线变形影响较大的区域进行单独补偿。由于脊线位置在实际装配过程中对于几何外形有一定的要求，若采用单一的补偿思路会导致脊线位置几何外形发生较大变化，为了尽量减小对零件脊线位置的几何外形影响，需要单独考虑脊线区域补偿。文献“复合材料构件固化成型的变形预测与补偿(陈晓静.复合材料构件固化成型的变形预测与补偿[D].南京航空航天大学,2011)”，以一种薄壁构件为例进行变形的补偿，对于曲面的各个位置，所采用的补偿方法均相同，若将其应用到实际的零件生产过程中，获得符合生产要求的型面会耗费大量时间，甚至难以获得符合要求的型面。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种针对屋脊特征复材薄壁件的脊线位置变形补偿方法，用以对零件脊线位置的变形进行补偿，以尽量减小对零件脊线位置的几何外形影响。

因此，本发明提供了一种针对存在屋脊特征的树脂基复材薄壁件在脊线位置变形的补偿方法，包括如下步骤：

S1：对零件脱模前脊线位置的数模型面进行测量，利用测量所得数据建立数字化模型，作为理论数模型面；

S2：对零件脱模后脊线位置的数模型面进行测量，获得变形后数模型面；

S3：分别以脊线的两个端点为基准点，将所述理论数模型面与所述变形后数模型面进行对比，根据脊线位置各节点的变形位移获得两个基准点下脊线位置各节点的变形量；

S4：通过对比两个基准点下脊线位置各节点的变形量，针对每个节点选择较小的变形量作为该节点的补偿量；

S5：根据各节点的补偿量对脊线位置进行变形补偿；

S6：对变形补偿后脊线位置的数模型面进行测量，获得新的变形后数模型面，判断新的变形后数模型面与理论数模型面的误差是否满足零件制造的精度要求；若是，则执行步骤S7；若否，则返回步骤S3，重复执行步骤S3～步骤S6；

S7：补偿结束。

在一种可能的实现方式中，在本发明提供的上述针对存在屋脊特征的树脂基复材薄壁件在脊线位置变形的补偿方法中，步骤S3，分别以脊线的两个端点为基准点，将所述理论数模型面与所述变形后数模型面进行对比，根据脊线位置各节点的变形位移获得两个基准点下脊线位置各节点的变形量，具体包括：