一种自动铺丝工装的设计方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本申请公开了一种自动铺丝工装的设计方法、装置、设备及存储介质，先确定铺丝工装的结构形式，根据结构形式将铺丝工装转换为等效梁结构，结合铺丝工装的尺寸确定等效梁结构的载荷分布情况和截面尺寸，最后结合等效梁结构的载荷分布和变形曲线函数计算铺丝工装的变形范围，结合判定基准判定铺丝工装的变形量是否合格；本申请将铺丝工装转换为结构相对简单的等效梁结构，进而通过对等效梁结构的受力分析和变形分析反应铺丝工装的变形；因此只需确定铺丝工装的结构形式、载荷分布和截面尺寸等参数即可进行计算，简化变形计算需要的参数；从而在铺丝工装技术方案和关键尺寸确定之后，详细设计之前实现变形量的计算，缩减铺丝工装的详细设计周期。详细设计周期。详细设计周期。

A design method, device, equipment and storage medium of automatic silk laying tooling

【技术实现步骤摘要】
一种自动铺丝工装的设计方法、装置、设备及存储介质


[0001]本申请涉及航空设备
，具体涉及一种自动铺丝工装的设计方法、装置、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]部分飞机结构中的筒形件可采用自动铺丝的方式进行制造，自动铺丝时工装要进行匀速或加速旋转运动，且不能对铺丝头造成遮挡，因此筒形件自动铺丝工装主要特征为：工装结构形式为筒形，工装两端与铺丝机旋转驱动接头连接，工装中间部位悬空无任何支撑。筒形件自动铺丝工装在自动铺丝工艺过程中会承受重力、铺丝机压头压力、两端支撑力、铺丝机加速旋转产生的离心力4类载荷。因此在进行筒形件自动铺丝工装设计时，需对工装在自动铺丝工艺过程中的最大变形量进行准确计算，作为衡量工装是否满足技术要求以及工装结构优化的依据。
[0003]目前，在获取飞机筒形件自动铺丝工装最大变形量时，可采用实物测量、有限元仿真计算等方法；但实物测量时必须将工装制造出来后才可进行，而有限元仿真计算必须在完成工装结构图纸或数模详细设计后才可进行；由此导致在铺丝工装设计前期缺乏有效的数据支撑，导致设计周期过长。

技术实现思路

[0004]本申请的主要目的在于提供一种自动铺丝工装的设计方法、装置、设备及存储介质、装置、设备及存储介质，旨在解决现有技术中铺丝工装设计周期过长的缺陷。
[0005]为实现上述目的，本申请提供一种自动铺丝工装的设计方法，包括以下步骤：确定铺丝工装的结构形式，并根据所述结构形式将所述铺丝工装转换为等效梁结构；确定所述等效梁结构的载荷分布及截面尺寸参数；根据所述载荷分布和尺寸参数计算所述等效梁结构的载荷函数；根据所述载荷函数得出等效梁结构的变形曲线函数，并根据所述变形曲线函数计算等效梁结构的变形量；结合所述变形量和是否满足铺丝工装的变形量判定基准，若所述变形量满足所述变形量判定基准，则所述铺丝工装合格，否则重复确定所述等效梁结构的载荷分布及截面尺寸参数的步骤，直至所述变形量合格。
[0006]可选的，确定铺丝工装的结构形式，并根据所述结构形式将所述铺丝工装转换为等效梁结构，包括以下步骤：若铺丝工装包括主轴及若干安装于所述主轴上的附属结构，则判定所述铺丝工装为主轴及其附属结构类工装，并将所述主轴转换为等效梁结构，各所述附属结构作为外载荷施加于所述等效梁结构上；若铺丝工装为一体式结构，则判定所述铺丝工装为整体结构类工装，并将所述铺
丝工装转换为等效梁结构。
[0007]可选的，确定所述等效梁结构的载荷分布及截面尺寸参数，包括以下步骤：若结构形式为主轴及其附属结构类工装，所述主轴为等截面梁，且各所述附属结构的质量沿所述铺丝工装的轴向方向均匀布置，则所述等效梁结构为等截面梁，将所述等截面梁的截面尺寸参数确定为所述主轴的截面尺寸参数；若结构形式为主轴及其附属结构类工装，所述主轴为等截面梁，且各所述附属结构的质量沿所述铺丝工装的轴向方向呈非均匀布置，所述等效梁结构为承受非均布载荷的等截面梁，将所述等效梁结构分割为若干分段等截面梁，并将各分段等截面梁截面中主轴的截面尺寸确定为各所述分段等截面梁的截面尺寸参数，各所述分段截面梁上的附属机构作为外载荷施加于所述等效梁结构上；若结构形式为主轴及其附属结构类工装，所述主轴为变截面梁，则无论附属结构的质量如何分布，所述等效梁结构均为变截面梁，将所述等效梁结构分割为若干分段等截面梁，并将各分段等截面梁中点截面处主轴的截面尺寸确定为各所述分段等截面梁的截面尺寸参数，各所述分段截面梁上的附属机构作为外载荷施加于所述等效梁结构上；若结构形式为整体结构类工装，且铺丝工装整体结构为等截面梁，则其等效梁结构为等截面梁，将所述等效梁结构的截面尺寸确定为铺丝工装的截面尺寸；否则为变截面梁，将所述等截面分割为若干分段等截面梁，将各分段截面梁中点截面对应的截面尺寸作为各所述分段等截面梁的截面尺寸参数。
[0008]可选的，分段等截面梁的长度u与主轴总长度U之间满足以下关系：u≤U（1
‑
A）/10，其中A表示计算精度，其取值范围为0
‑
1。
[0009]可选的，根据所述载荷分布和尺寸参数计算所述等效梁的载荷函数，包括以下步骤：若结构形式为主轴及其附属结构类工装，则载荷函数为以下表达式：其中；所述P
i
为集中力，Q
j
为惯性力，Q
k
为附属结构重量；Z
i
为集中力所在坐标；Z
j
‑1、Z
j
分别为惯性力Q
j
对应的分段等截面梁各段起始和结束坐标；Z
k
‑1、Z
k
分别为附属结构重力Q
k
对应的分段等截面梁各段的起始和结束坐标；i、j、k、r、m、n均为正整数，且均小于等于分段等截面梁的个数，i、j、k表示各分割段的编号，r、m、n表示分割段数量；a表示分割面坐标；z表示待求解点的坐标。
[0010]若等效梁为整体结构类工装，则载荷函数为以下表达式：其中，，P
i
为集中力，Q
j
为惯
性力；Z
i
为集中力所在坐标；Z
j
‑1、Z
j
分别为惯性力Q
j
对应的分段等截面梁各段起始和结束坐标；i、j、r、m均为正整数，且均小于等于分段等截面梁的个数，i、j表示各分割段的编号，r、m表示分割段数量；a表示分割面坐标；z表示待求解点的坐标。
[0011]可选的，根据所述变形曲线函数计算等效梁结构的最大变形量，包括以下步骤：确定等效梁结构两端处于铰支状态时的铰支边界条件；确定等效梁结构两端处于固支状态是固支边界条件；将所述铰支边界条件带入到变形曲线函数内计算铰支变形量，将固支边界条件带入到变形曲线函数内计算固支变形量；比较铰支变形量和固支变形量，将所述铰支变形量和固支变形量中的较大者作为最大变形量的上限值，所述铰支变形量和固支变形量中的较小者作为最大变形量的下限值。
[0012]可选的，铰支边界条件为ω(0)=ω(L)=0；所述固支边界条件为ω(0)=ω(L)=0，d[ω(0)]/dz=d[ω(L)]/dz=0。
[0013]此外，为实现上述目的，本申请还提供一种自动铺丝工装的设计装置，包括：等效转换模块，用于确定铺丝工装的结构形式，并根据所述结构形式将所述铺丝工装转换为等效梁结构；数据生成模块，用于确定所述等效梁结构的载荷分布及截面尺寸参数；第一计算模块，用于根据所述载荷分布和尺寸参数计算所述等效梁结构的载荷函数；第二计算模块，用于根据所述载荷函数得出等效梁结构的变形曲线函数，并根据所述变形曲线函数计算等效梁结构的变形量；判断模块，结合所述变形量和是否满足铺丝工装的变形量判定基准，若所述变形量满足所述变形量判定基准，则所述铺丝工装合格，否则重复确定所述等效梁结构的载荷分布及截面尺寸参数的步骤，直至所述变形量合格。
[0014]此外，为实现上述目的，本申请还提供一种电子设备，该电子设备包括存储器和处本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动铺丝工装的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：确定铺丝工装的结构形式，并根据所述结构形式将所述铺丝工装转换为等效梁结构；确定所述等效梁结构的载荷分布及截面尺寸参数；根据所述载荷分布和尺寸参数计算所述等效梁结构的载荷函数；根据所述载荷函数得出等效梁结构的变形曲线函数，并根据所述变形曲线函数计算等效梁结构的变形量；结合所述变形量和是否满足铺丝工装的变形量判定基准，若所述变形量满足所述变形量判定基准，则所述铺丝工装合格，否则重复确定所述等效梁结构的载荷分布及截面尺寸参数的步骤，直至所述变形量合格。2.根据权利要求1所述的一种自动铺丝工装的设计方法，其特征在于，所述确定铺丝工装的结构形式，并根据所述结构形式将所述铺丝工装转换为等效梁结构，包括以下步骤：若铺丝工装包括主轴及若干安装于所述主轴上的附属结构，则判定所述铺丝工装为主轴及其附属结构类工装，并将所述主轴转换为等效梁结构，各所述附属结构作为外载荷施加于所述等效梁结构上；若铺丝工装为一体式结构，则判定所述铺丝工装为整体结构类工装，并将所述铺丝工装转换为等效梁结构。3.根据权利要求1所述的一种自动铺丝工装的设计方法，其特征在于，所述确定所述等效梁结构的载荷分布及截面尺寸参数，包括以下步骤：若结构形式为主轴及其附属结构类工装，所述主轴为等截面梁，且各所述附属结构的质量沿所述铺丝工装的轴向方向均匀布置，则所述等效梁结构为等截面梁，将所述等截面梁的截面尺寸参数确定为所述主轴的截面尺寸参数；若结构形式为主轴及其附属结构类工装，所述主轴为等截面梁，且各所述附属结构的质量沿所述铺丝工装的轴向方向呈非均匀布置，所述等效梁结构为承受非均布载荷的等截面梁，将所述等效梁结构分割为若干分段等截面梁，并将各分段等截面梁截面中主轴的截面尺寸确定为各所述分段等截面梁的截面尺寸参数，各所述分段截面梁上的附属机构作为外载荷施加于所述等效梁结构上；若结构形式为主轴及其附属结构类工装，所述主轴为变截面梁，则无论附属结构的质量如何分布，所述等效梁结构均为变截面梁，将所述等效梁结构分割为若干分段等截面梁，并将各分段等截面梁中点截面处主轴的截面尺寸确定为各所述分段等截面梁的截面尺寸参数，各所述分段截面梁上的附属机构作为外载荷施加于所述等效梁结构上；若结构形式为整体结构类工装，且铺丝工装整体结构为等截面梁，则其等效梁结构为等截面梁，将所述等效梁结构的截面尺寸确定为铺丝工装的截面尺寸；否则为变截面梁，将所述等截面分割为若干分段等截面梁，将各分段截面梁中点截面对应的截面尺寸作为各所述分段等截面梁的截面尺寸参数。4.根据权利要求3所述的一种自动铺丝工装的设计方法，其特征在于，所述分段等截面梁的长度u与主轴总长度U之间满足以下关系：u≤U（1
‑
A）/10，其中A表示计算精度，其取值范围为0
‑
1。5.根据权利要求1所述的一种自动铺丝工装的设计方法，其特征在于，所述根据所述载荷分布和尺寸参数计算所述等效梁的载荷函数，包括以下步骤：
若结构形式为主轴及其附属结构类工装，则载荷函数为以下表达式：其中；P
i
为集中力，Q
j
为惯性力，Q

【专利技术属性】
技术研发人员：陈清良，冯若琪，益建朋，陈雪梅，何鹏，舒阳，李栎森，周裕力，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：