[发明专利]一种机翼整体壁板的蠕变时效成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及钣金成形加工技术领域，特别是涉及整体壁板的蠕变时效成形工艺。

背景技术

随着飞机性能的不断提高，对飞机机翼的气动和结构要求越来越高，而且随着市场多元化的发展，进一步降低制造成本，使产品更加具有竞争力，是许多飞机制造商面临的主要问题。

为了进一步降低飞机的结构重量，减少装配工作量，采用飞机机翼整体壁板的设计思想。整体壁板集蒙皮、长珩、梳状接头、口盖、横向加强肋于一体，通过进一步加工成形，用于形成飞机机翼。

发明内容

本发明提供一种整体壁板蠕变时效加工成形用夹具及蠕变时效成形方法。

蠕变时效成形工艺主要是利用合金材料在高温中发生应力释放的效应，先使工件产生一定初始变形，然后通过外加载荷保持工件的变形，并在恒温中静置一段时间，材料的应力水平随时间延长而降低，部分弹性应变转化为塑性应变，从而达到成形的目的。

本发明是通过将平板壁板毛坯(也称零件)预先进行一定初始变形，然后将其夹持在应力释放夹具上，外加一定载荷，并将夹持零件的夹具放入高温时效炉中进行时效处理，使弹性变形逐渐转化为塑性变形，形成具有接近理论外形的整体壁板。

本发明中用于蠕变时效成形的工装是应力释放夹具。

根据本发明的一个方面，该应力释放夹具包括：前后对称的两个夹持工具，每个夹持工具能够夹持一个零件。

每个夹持工具均包括骨架、定位卡板、托板以及压紧器。

两个夹持工具的骨架之间通过支撑结构牢固连接。一般支撑结构与骨架之间通过焊接连接为一体。

每个夹持工具的骨架主要由上、下两个长框架和左右两个短框架构成梯形结构，长框架和短框架之间通常通过焊接连接为一体，若干垂直或倾斜于长框架的支撑组件设置在两个长框架之间并通过连接组件连接到两个长框架上。

每个支撑组件上设置相应的定位卡板和托板。也可以将一个短框架作为支撑组件，设置定位卡板和托板。

优选地，定位卡板和支撑组件之间或者定位卡板和短框架之间可以设置垫板。

定位卡板直接固定在支撑组件上。

托板紧邻定位卡板设置，托板两端固定在两个长框架上，托板长度方向基本平行于支撑组件及该组件上设置的定位卡板的长度方向，托板板面基本垂直于定位卡板表面。

托板板面对着卡板的一侧设置若干压紧器，压紧器用于想卡板表面压紧。

优选地，支撑组件与框架的连接部位均设置垫板。

优选地，在框架上与托板连接的部位设置垫板。

优选地，压紧器包括底座、螺钉(或螺栓)、手柄，螺钉穿过底座并与底座罗纹连接，螺钉的一端带有手柄，另一端连接光面压块和双面压块，每个压紧器通过其底座固定到托板上，而通过带手柄螺钉的转动使双面压块和卡板之间压紧或松开。

每个定位卡板有一个本体以及两个连接端，本体上表面具有特定曲面，连接端用于将定位卡板固定在支撑组件上。

固定在支撑组件上的各个卡板型面顶端在一轴线上对齐，所有卡板的上表面共同形成一个预定的型面，该型面对应于在整体壁板目标形状基础上进行回弹补偿后的形状。

本发明的整体壁板的蠕变时效成型方法包括：

在室温下将平板整体壁板预先成型，预先成型，即第一次成型，是为蠕变时效成型做准备，也能使蠕变时效达到更好的效果。预先成型可通过三点式压弯等初步成型方法将整体壁板的端头压弯，压弯程度略高于整体壁板端头的目标形状，基本与相应于端头的定位卡板的型面一致。

将预先成型的整体壁板固定在应力释放夹具上，也就是卡板的型面上，并用压紧器压紧。应力释放夹具的型面是在目标外形基础上进行了回弹补偿的。应力释放夹具的型面回弹补偿是指对应力释放夹具的型面设计应超过零件(即整体壁板)的理论外型，保证零件预先成型形状基本符合应力释放夹具回弹补偿后型面要求。应力释放夹具型面的回弹补偿量可通过多次实体零件成型试验给予确定，也可通过分析软件进行成型分析给予确定。

将夹持零件的应力释放夹具放进热处理炉中进行蠕变时效成型；在将夹持零件的夹具放入炉子之前，炉子稳定在154.4±5.6℃(310±10°F)；将热电偶连接到每个零件的最厚和最薄部位上，以确定每个零件的保温时间，并记录时间/温度信息；将夹持零件的夹具尽可能快地放入炉子中，当零件最薄部位的温度达到148.9℃(300°F)后，将夹持零件的夹具在154.4±5.6℃(310±10°F)温度下至少保温1小时，但最多为1.5小时；当炉子中处理的炉料超过一个零件时，在任一热电偶温度达到148.9℃(300°F)起算保温时间。