摘要：机加类展开数模设计一直以来都是展开数模设计难点，优化长桁类展开数模的设计方法作为改进机加类展开数模的设计起到了举足轻重的作用。本文通过分析和设计流程改进，并以典型错误案例进行深入剖析两方面为研究目标。结合生产实际中出现的理论设计与实际加工相悖斥的情况进行比对，从而对长桁类展开数模设计进行优化改进展开数模的设计、加工，从而保证了展开数模的准确性。
关键词：展开数模，长桁，工程数据集
长桁类一般主要以型材形状进行分类，例如T型材，Z型材，工字梁等，对于这类展开数模的设计，主要在确保长桁总长度的同时，型材各相邻面间的角度保证到90°同样成为难点。该类展开数模设计最难的地方是其上面存在的切边、下陷、铣切区等相对位置关系的保证，下面通过对实际案例进行分析，优化设计流程。
一、长桁类展开数模设计案例研究
（1）存在问题分析。该零件是典型的T型材零件如图6，通过对生产现场实际胎线与加工成型的展开数模进行对比，发现实际展开数模与胎线对比情况：保证下陷及铣切线相对位置，左侧尺寸比胎线短，而整体尺寸与原工程数据集尺寸相同。
分析原展开数模，发现工程数据集有三个方向的较大扭曲变化，在设计过程中，按照展开数模设计方式，借用原下陷定位建模基准中的平面，以保证展开数模内部下限与铣切线的相对位置，建模基准严格按照原工程数据集中所使用的框平面等作为展开数模各位置的定位基准和设计依据。然而由于曲率的变化导致局部尺寸变形，无法满足实际数模尺寸要求。因此发生了在满足下陷等相对位置尺寸的条件下局部长度不够的情况。
（2）设计优化与方法的研究。放弃原工程数据集中相对建模基准和下陷相对位置，只针对每一处相对尺寸的正确性负责，即从复杂一侧开始进行展开数模设计，以尺寸保证各位置相对准确性。
但是通过这种设计思路，受误差累积和曲率变化导致的尺寸不规则性和金属拉伸性影响，整体长度必然大于原数模总长度的2565mm。
经过实际分析，尽管当总长度比原来大时才能保证实际各位置尺寸的正确性，但是由于该零件的特殊性，可以在零件另一侧增加部分长度。经过与胎线对比，在增加展开数模总长度之后其各位置（切边、下陷、化铣区等）尺寸可以保证。因此通过增加6.04mm（比原数模尺寸长出部分）作为工艺余量，而对整个零件的加工和成形都没有影响。
结论：因局部位置特点，为了更好的达到展开效果。本次对该零件的展开，与以往不同的是由于受到曲率、扭矩等展开因素影响，为了更好的保证各位置相对尺寸提高与胎的贴合度，在展开数模增加6.04mm余量，以此满足各部位相对尺寸。经理论验证，该方法可以适用于该零件的数控加工和钣金厂的按胎成型。然后，如下图7、图8为该类零件设计方法所存在的设计风险，需在实际零件加工中得到进一步可行性验证，并根据实际裝机情况进行人工手工处理。而本论文也将继续对后续问题进行分析，以确保增加余量确保尺寸这种优化设计方法的适用性和广泛性。
图7两处下陷长度及相对位置关系存在≤1°误差图8内外侧铣切线相对位置存在≤1mm设计误差。
总之，本论文结合国内飞机制造企业在机加类展开数模设计中出现的实际问题为出发点，通过对生产中出现的展开数模设计案例进行研究分析，论证新方法、发现新手段。以分析实际出现的加工问题为契机对壁板类、长桁类展开过程进行剖析。提供高效解决方案的同时，更是对该类零件的设计提供了进一步的改进，通过对展开数模设计的研究，这套设计方法和设计理论能够很好的服务于数控加工和零件成型。保证零件质量的同时更是减少了飞机安全隐患。
此外，还存在如变厚度、多筋条等零件，这些仍是论文今后研究工作内容的重点。同时要求飞机制造企业设计人员在设计展开数模过程中，及时与数控加工工艺员进行沟通。确保数控加工方式，在必要的情况下可以根据生产实际给出相应设计调整。总体来说，展开数模的设计是为了数控加工，而其好坏直接影响接下来成型后是否与实际三维理论数模相一致。这也决定了后续工序及装机等零件的搭接和固定能否进行。而本文对机加类展开数模设计方法的研究，可以极大程度的避免加工后出现错误这种延误生产效率事件的发生。
[1]顾元杰等《航空制造工程手册》航空工业出版社 1992.
魏天娇（作者单位：沈阳飞机工业集团（有限）公司）