[发明专利]带筋整体壁板挤轧复合成形装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种带筋整体壁板的加工成形装置及方法，具体涉及一种带筋整体壁板挤轧复合成形装置及方法，属于塑性加工领域。

背景技术

随着科技的不断进步，运载火箭、飞机等均朝着高速、高机动性能方向发展，其中，整体壁板是现代飞行器设计中经常采用的重要结构之一。整体壁板的加工制造关系到航空航天事业的发展，并成为衡量世界各国先进制造水平的重要标志之一。

壁板通常是由蒙皮和加强件通过铆接、胶接或点焊等装配而成，这种装配式结构的刚度、强度、密封性都较差，后来逐渐被整体壁板所替代。整体壁板是由蒙皮和加强筋等要素构成的，其中，蒙皮外形为单曲率或复杂的双曲率，而加强筋呈纵横交错分布的整体壁板称为网格式整体壁板。它具有材料分配合理、减重效果好、表面光滑、比强度与比刚度高、增加载油量、气动外形和密封性能好、装配劳动量低等优点而在航空航天领域得到广泛应用。

对整体壁板而言，蒙皮与加强筋为一整体，结构特征较复杂，与铆接壁板相比，制造工艺难度加大。目前整体壁板成形方法主要有滚弯成形、压弯成形、喷丸成形、蠕变时效成形、化铣等。滚弯成形具有生产效率高、设备简单、方法灵活、适于批量生产等优点是网格整体壁板制造过程中应用较多的成形方法之一。主要实施途径有两种：一是通过先滚弯成等厚板后化铣成网格式带筋壁板。这种方法劳动强度比较高、生产周期长，但化铣时很难精确控制圆角半径大小，化铣后的网格式整体壁板圆角半径大且不均匀，会增加壁板重量，造成壁板尺寸精度差，导致材料浪费；二是把等厚板机械加工成网格形状，然后再滚弯成形。这种方法可精确控制圆角半径且减重效果明显，但是滚弯成形时容易造成筋条断裂、扭曲或失稳等缺陷，使得成形后的壁板满足不了工艺要求。

与滚弯成形一样，压弯成形为避免筋部变形需在网格式型腔中进行填料处理起到传递力及保护筋条的作用。但增加了辅助工序，填料研制也较为复杂，因此，效率较低，生产周期长；利用喷丸成形方法已成功试制了ARJ21飞机机翼下中整体壁板零件，而大型整体壁板用喷丸成形和蠕变时效成形时需要配套大型的成形设备且显著增加了制造成本。

发明内容

本发明的目的是为解决现有带筋整体壁板采用滚弯和压弯成形时存在制造周期长、材料利用率低及成形精度难以保证的问题；采用喷丸成形和蠕变时效成形则需要专用装备且成本较高的问题，进而提供一种带筋整体壁板挤轧复合成形装置及方法。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：

本发明的一种带筋整体壁板挤轧复合成形装置包括冲头、挤压筒、两个圆柱形轧辊和两个驱动机构，所述挤压筒为方形结构，挤压筒的中空腔的上下端为敞口端，中空腔下端的两侧设置有两个圆柱形轧辊，且两个圆柱形轧辊的外圆周侧面贴靠挤压筒的下端面，两个圆柱形轧辊的轴线位于同一平面上，两个圆柱形轧辊的截面圆的中心至中空腔的竖向中心线的水平距离相等，两个圆柱形轧辊中至少有一个圆柱形轧辊的外圆周侧面上设置有多个凹槽，每个凹槽的形状与待成形件的形状相匹配，每个圆柱形轧辊4上连接有一个能控制该轧辊转动的驱动机构。

利用上述成形装置的带筋整体壁板挤轧复合成形方法是按照以下步骤实现：步骤一、将加工好的两个圆柱形轧辊分别定位在中空腔下端的两侧，两个圆柱形轧辊外圆周侧面贴靠挤压筒下端面，使两个圆柱形轧辊的轴线位于同一水平面上，两个圆柱形轧辊的截面圆的中心至中空腔的竖向中心线的水平距离相等；步骤二、在挤压筒的中空腔的壁面上涂上润滑剂；步骤三、将坯料涂好润滑剂后放入挤压筒的中控腔中；步骤四、将冲头下移至坯料的上端；步骤五、两个驱动机构分别同时驱动相应的圆柱形轧辊转动，两个圆柱形轧辊的转动方向相反，转速均为：10r/min～30r/min；步骤六、在压力机的作用下冲头向坯料施加压力，坯料下移的过程，在转动的两个圆柱形轧辊的作用下进行挤轧复合成形，将坯料挤出；步骤七、移出冲头，制得成形的带筋整体壁板。

本发明的一种带筋整体壁板挤轧复合成形装置包括冲头、挤压筒、两个圆柱形轧辊和两个驱动机构，所述挤压筒为方形结构，挤压筒的中空腔的上下端为敞口端，两个圆柱形轧辊竖直方向错位设置在中空腔下端的两侧，且两个圆柱形轧辊的外圆周侧面贴靠挤压筒的下端面，两个圆柱形轧辊的截面圆的中心至中空腔的竖向中心线的水平距离相等，两个圆柱形轧辊中至少有一个圆柱形轧辊的外圆周侧面上设置有多个凹槽，每个凹槽的形状与待成形件的形状相匹配，每个圆柱形轧辊上连接有一个能控制该轧辊转动的驱动机构。