一种飞机用接头零件改进方法及飞机用接头零件与流程

本发明属于飞机设计领域，提供一种飞机用接头零件改进方法及飞机用接头零件。

背景技术：

在飞机零件设计中，材料的选用是十分重要的一环，合理地选用材料关系到产品的性能、寿命、可靠性、成本和设备先进性，并且随着科技的发展和设备更新升级需求的加剧，其重要性也在不断增长，因此，材料选择是飞机零件设计的最关键步骤。一般来说，设计人员只是在原有的形式(或图纸)上发展新产品，或是借鉴国内外的原形，所以常常是将以前曾有过的材料套用到新设计上。设计人员在分析零件工作条件的基础上，提出对所用材料的性能要求。工作条件是指受力形式(拉伸、压缩、弯曲、扭转或弯扭复合等)、载荷性质(静载、动载、冲击、载荷分布等)、受摩擦磨损情况；工作环境条件(如环境介质、工作温度等)；以及导电、导热等特殊要求。根据材料的使用性能进行设计初步材料选择。所谓使用性能，是指材料能保证零件正常工作所必须具备的性能。它包括力学性能、物理性能和化学性能。零件的使用性能主要是指材料的力学性能，一般选材时，首要任务是正确地分析零件的工作条件和主要的失效形式，以准确地判断零件所要求的主要力学性能指标。

如图1所示，该类飞机用重要接头零件主要起连接作用，承受静载荷，强度要求较高。通常采用铝合金材料，结构上肋较厚，与腹板连接处较宽，通过厚实的肋条来保证足够的强度，用料较多，重量较大。主要缺点是零件质量大，生产成本高。

技术实现要素：

本发明提供一种飞机用接头零件改进方法及飞机用接头零件，能够解决零件质量大，生产成本高的问题。

第一方面，提供一种飞机用接头零件改进方法，包括：

对原始零件进行力学性能分析，得到所述原始零件的力学分析结果；

对原始零件进行结构分析，得到所述原始零件的结构分析结果；

根据所述力学分析结果和所述结构分析结果，改进所述原始零件的结构，得到新结构；其中，所述新结构包括三根肋、腹板和轴，第一肋将所述轴和所述腹板的一端固定连接，第二肋将所述轴和所述腹板的中部固定连接，第二肋将所述轴和所述腹板的另一端固定连接，所述三根筋中相邻两根筋与轴和腹板所围成的孔为减重孔；

根据预设的结构强度要求、结构分析结果和力学分析结果，确定性能指标；

在满足所述性能指标的基础上，筛查航空材料选出选用材料；

根据所述选用材料的特性和所述新结构设计出新零件的外形图。

进一步的，所述根据所述选用材料的特性和所述新结构设计出新零件的外形图之后，所述方法还包括：

按照所述外形图设计所述新零件的三维数模，按所述新零件的三维数模设计新结构的零件加工方法；

按照所述选用材料和所述新结构编制所述新零件的工艺；

对所述新零件所需的模具工装进行设计、制造加工。

设计新零件所需毛坯尺寸，并按零件流线要求设计并制造出金属流线沿着尺寸结构外形分布和机械加工余量为5mm的毛坯。

加工和制造所述新零件；其中，首先铣削出基准面，再对零件整体结构进行数字化编程，采用数字化加工铣削出外形,达到高精度尺寸要求；

首件鉴定。

进一步的，所述原始零件的受力形式和所述新零件的受力形式都是轴向支撑载荷。

进一步的，所述选用材料的比强度高于所述原始零件的材料。

进一步的，所述选用材料为7050铝合金，其抗拉强度比原始零件的材料提升35％。

进一步的，所述改进所述原始零件的结构的优化方法为力学准则法。

进一步的，所述新零件的配合公差采用基孔制。

进一步的，加工和制造所述新零件时应采用退火毛料。

第二方面，提供一种飞机用接头零件，包括：三根肋、腹板和轴；

其中，第一肋将所述轴和所述腹板的一端固定连接，第二肋将所述轴和所述腹板的中部固定连接，第二肋将所述轴和所述腹板的另一端固定连接，所述三根筋中相邻两根筋与轴和腹板所围成的孔为减重孔。

进一步的，所述第二肋垂直与所述腹板。

本发明的优点：通过对飞机用接头零件详细探查，收集整理有关资料，进行相关的实验分析，判断失效的主要形式及原因，在分析零件工作条件的基础上，提出对所用材料的性能要求，选出新的合适材料。找出原设计的缺陷，提出改进措施，确保零件的使用效能和提高零件抵抗失效的能力。新设计出的零件不仅保证强度要求，还减少了材料用量，优化了尺寸结构，去除并减少了零件的内应力，从而提高了零件使用寿命。同时起到了飞机减重的设计目的。

说明书附图

图1是现有技术中原始零件的示意图。

图2是本发明提供的设计流程示意图。

图3是本发明提供的新零件的示意图。

其中，整体零件分为肋1、腹板2和轴3；肋部设计有减重孔4a、减重孔4b。

图4是本发明提供的新零件的示意图。

具体实现方式

下面就本发明做进一步详细描述：

在整个设计构思中零件设计与材料选用密切相关。因为材料极大地影响产品或部件的功能、制造方法和成本，一项成功的设计在最初阶段就必须考虑材料的选用。材料选择和设计出零部件合理的结构和尺寸，并根据产品或部件的功能，分析其所承受的载荷并进行应力以保证零件安全运行和寿命。

了解产品的失效形式和机制并且反馈到设计图样中来，是改进零部件或创制新产品的重要途径。所谓失效是指飞机产品或零部件在服役过程中丧失其预定功能的行为。飞机零部件的失效形式主要表现为断裂，磨损和腐蚀。零件的失效形式与其特定的工作条件是分不开的。通过深入现场，收集整理有关资料，进行相关的实验分析，判断失效的主要形式及原因，找出原设计的缺陷，提出改进措施，确定所选材料应满足的主要力学性能指标，为正确选材提供具有实用意义的信息，确保零件的使用效能和提高零件抵抗失效的能力。最终设计出既能保证使用性能，又能减轻重量，减少材料成本的零件。

如图2所示，本发明提供的一种飞机用接头零件改进方法，包括以下步骤：

步骤1、分析原始零件：如图1所示，原始零件主要受力形式是轴向支撑载荷，普通的铝合金虽然强度能够满足该零件的使用要求，相比现代新型高强度铝合金劣势较明显。所以可以选用新型铝合金材料替代原铝合金材料，能大大提高零件的使用寿命和安全系数。

步骤2、结构分析，原始零件为实体零件结构，体积大重量重，空间占用大，影响其他零组件装配和不便于其他零件的操控。根据某型机飞机结构要求，设计出新结构(如图3和图4所示)包括三根肋1、腹板2和轴3；肋和肋之间设计有第一减重孔4a和第二减重孔4b。新零件的部尺寸外廓变小；并设计了两个减重孔减少用料。新零件的外形尺寸发生变化减少材料用量的同时保证了零件强度。

步骤3、材料选择，同时根据结构强度要求和分析结果，确定出性能指标。筛查国内外成熟的航空材料，初步选择将ld5铝合金改成7050铝合金。比较两种材料性能指标ld5铝合金抗拉强度365mpa,7050铝合金抗拉强度495mpa。新设计零件的材料选用7050铝合金，其抗拉强度比原材料ld5铝合金提升35％。

步骤4、根据选用材料的特性和产品设计要求对零件尺寸结构进行重新设计，也就是说根据新零件的受力形式、结构和满足飞机减重需要设计出新的零件外形图。新零件外形图设计优化了尺寸结构，其结构优化方法采用了力学准则法。新零件的配合公差采用基孔制。

步骤5、设计新零件的三维数模，按新零件的三维数模设计新结构的零件加工方法；编制新零件的工艺。

步骤6、对新零件所需的模具工装进行设计，制造加工。

步骤7、对新零件所需毛坯尺寸进行设计，并按零件流线要求设计并制造出金属流线沿着尺寸结构外形分布和机械加工余量为5mm的毛坯。

步骤8、零件加工和制造，新零件应采用退火毛料便于加工。首先铣削出基准面，再对零件整体结构进行数字化编程，采用数字化加工铣削出外形,达到高精度尺寸要求。

步骤9、首件鉴定。

新设计的零件肋部尺寸外廓变小；并设计了两个减重孔减少用料。

新设计的外形尺寸发生变化减少材料用量的同时保证了零件强度。

新设计零件的材料选用7050铝合金，其抗拉强度比原材料ld5铝合金提升35％。

新零件外形图设计优化了尺寸结构，其结构优化方法采用了力学准则法。

新零件的配合公差采用基孔制。

新零件应采用退火毛料便于加工。

该方法改善后的零件在能够满足产品零件尺寸要求、保证设计使用性能的同时，又能满足飞机减重的需要，克服了原始零件重量大的缺点。