[发明专利]带筋结构件的喷丸成形方法

说明书

技术领域

本发明属于喷丸成形技术，涉及一种带筋结构件的喷丸成形方法。

背景技术

喷丸成形技术是利用高速弹丸流撞击金属板材的表面，使受撞击的表面及其下层金属材料产生塑性变形而延伸，从而逐步使板材发生向受喷面凸起的弯曲变形而达到所需外形的一种成形方法。该技术始于二十世纪五十年代初期，并随着飞机整体壁板零件的广泛应用而逐步发展起来。由于此种成形方式在成形过程中无需专用模具和压力机，成形方法灵活多样，非常适合于小批量生产，因此，喷丸成形方法被大量应用于飞机的机翼、机身以及运载火箭燃料箱等的壁板成形中。然而，对于带筋结构件的弯曲成形，目前，主要采用压弯或滚弯的成形方法，当筋条较高时，采用以上方法易产生失稳，致使带筋结构件在弯曲成形中，在弯曲的同时还产生扭转、挠曲和剖面畸变等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够对带筋结构件做喷丸成形的带筋结构件的喷丸成形方法。本发明的技术解决方案是，首先，将带筋结构件的横截面分为i个图形，并用材料力学中计算截面图形的形心坐标公式确定带筋结构件剖面的中性轴位置；其中：i——结构件的截面形状的第i个简单图形，其中i＝1，2，…，

A_i——第i个图形的面积；

y_i——第i个图形的形心坐标；

y——整个截面的形心坐标；

再根据带筋结构件的外形确定喷打区域，

(1)凸形弯曲变形，

沿筋条纵向，同时对中性轴筋条一侧的两侧面及顶面进行喷丸打击，在喷丸成形的同时遮蔽非喷打区域；

(2)凹形弯曲变形，

沿筋条纵向，同时对中性轴靠近蒙皮一侧的筋条两侧面及筋条所对应蒙皮的外表面与筋条宽度相同的区域进行喷丸打击，在喷丸成形的同时遮蔽非喷打区域。

当带筋结构件所需的弯曲变形量较大时，采用的喷丸方法替换为：首先，将带筋结构件的横截面分为i个图形，并用材料力学中计算截面图形的形心坐标公式确定带筋结构件剖面的中性轴位置；其中：i——结构件的截面形状的第i个简单图形，其中i＝1，2，…，

A_i——第i个图形的面积；

y_i——第i个图形的形心坐标；

y——整个截面的形心坐标；

(二)将带筋结构件放到预应力夹具上，沿筋条方向对带筋结构件施加弹性预弯力，预弯力的大小应低于零件材料屈服极限的75％；

(三)根据带筋结构件的外形确定喷打区域，

(1)凸形弯曲变形，

沿筋条纵向，对中性轴靠近筋条顶部一侧的筋条表面进行喷丸打击，在喷丸成形的同时遮蔽非喷打区域；

(2)凹形弯曲变形，

沿筋条纵向，对中性轴靠近蒙皮一侧的筋条表面进行喷丸打击，同时，喷打筋条所对应蒙皮的外表面与筋条宽度相同的区域，在喷丸成形的同时遮蔽非喷打区域。

本发明具有的优点和有益效果，本发明通过筋条弯曲中性轴确定拉伸变形区域为喷丸区域，同时将非喷丸区域进行遮蔽，实现了对整体带筋结构件的喷丸弯曲成形，使带筋结构件在弯曲成形过程中，不会产生扭转、挠曲和剖面畸变等现象；喷丸成形带筋结构件表面的残余应力为压应力，与采用机械弯曲方法成形后表面为残余拉应力相比，可以显著提高构件的疲劳寿命。采用本发明的方法同样适用于筋条剖面形式为“工”字形和形整体结构件的喷丸弯曲成形；通过施加纵向弯曲力及因此产生的预先弹性变形，可显著增大带筋结构件的喷丸变形量。

附图说明

图1是带筋结构件剖面弯曲中性轴示意图；

图2是本发明带筋结构件的喷丸成形过程示意图，其中，2-a是凸形弯曲变形过程示意图，2-b是凹形弯曲变形过程示意图。

图3是本发明带筋结构件预应力喷丸成形过程示意图，其中，3-a是凸形弯曲变形过程示意图，3-b是凹形弯曲变形过程示意图。

具体实施方式

第一步，采用材料力学中计算截面图形的形心坐标公式

确定带筋结构件剖面的中性轴位置1，可将截面视为由几个简单图形构成的组合图形，式中A_i为组合图形中第i个简单图形之面积，y_i为该简单图形的形心坐标；

第二步，根据零件所需外形，确定喷丸区域：

凸形弯曲变形，沿筋条纵向对中性轴一侧靠近筋条顶部4筋条的三个表面2进行喷丸，如图2-a所示，可形成凸形弯曲变形，在喷丸成形的同时应遮蔽非喷打区域3，按照喷丸壁板的喷丸方法对喷丸区域进行喷丸。