[发明专利]高筋条整体壁板扭转变形的喷丸成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及钣金成形领域，具体是一种高筋条整体壁板扭转变形的喷丸成形方法。

背景技术

喷丸成形是从表面喷丸强化工艺衍生出来的一种塑性成形方法，其具有以下优点：工艺装备简单，无需模具；喷丸成形零件长度不受设备大小的限制；具有提高零件抗疲劳性能和耐腐蚀性能的特点等。凭借这些技术优势，喷丸成形被广泛应用于飞机机翼、机身，火箭油箱等部件的整体壁板成形中。

随着喷丸成形的技术发展，预应力喷丸成形逐步得到推广，在相同喷丸强度和覆盖率条件下，预应力喷丸的成形极限是自由喷丸的2倍～3倍，同时预应力喷丸还可有效控制沿喷丸路线方向的附加弯曲变形，该技术的应用进一步推动了喷丸成形技术的发展。美国金属改进公司利用预应力喷丸成形技术制造了世界最大飞机A380超临界机翼下壁板，它是迄今采用喷丸成形技术所获得的长度最大、厚度最大的构件，代表了国际喷丸成形工艺技术的最新成果。

未来先进航空、航天飞行器的设计对结构减重要求愈趋严苛，通常会采用整体机加筋条形式代替传统铆接结构以减轻重量，壁板蒙皮减薄，筋条高度增加来保证刚度要求，高筋条薄蒙皮壁板结构形式给制造带来极大困难，传统压弯工艺易使高筋条发生失稳变形、蠕变时效成形需要大量模具成本且回弹变形不易控制，而喷丸成形技术具备解决这类壁板成形难题的潜力。此外，随着先进飞行器对空中机动性、抗空气阻力能力的提升，构成未来飞行器气动外型的整体壁板型面将日趋复杂。特别的，扭转外型的设计将给壁板制造同样带来困难。面临高筋薄壁、型面扭转等难点，喷丸成形技术作为此类壁板成形的主要手段，理应突破相关关键技术，为未来设计提供更多参考与选择。

发明内容

为了克服现有喷丸技术中无法形成外型面和筋条同步扭转的高筋条整体壁板的问题，本发明提供了一种高筋条整体壁板扭转变形的喷丸成形方法。该喷丸成形方法拓宽了喷丸成形在高筋薄壁及扭转外型的整体壁板上的应用，从而推动喷丸成形技术的发展，为未来飞行器整体壁板设计制造提供更多空间与选择，为进一步提升飞行器整体设计水平提供可能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高筋条整体壁板扭转变形的喷丸成形方法，该高筋条整体壁板包括蒙皮和至少一个高筋条，高筋条设置于蒙皮的内表面，所述高筋条整体壁板扭转变形的喷丸成形方法包括以下步骤：

步骤1、将该高筋条整体壁板装卡固定；

步骤2、对该高筋条整体壁板的两端施加指向蒙皮内侧的力，对该高筋条整体壁板的中部施加指向蒙皮外侧的力；

步骤3、在该高筋条整体壁板上确定喷丸区域，在喷丸区域内，使第一喷嘴对蒙皮的外表面按照预定的喷丸轨迹进行喷丸。

本发明的有益效果是：

1、提出一种对高筋条带筋壁板加载方式，该方式能够保证壁板在弹性变形范围内获得的扭转趋势最明显，而且对筋条施加压力的受力面积最小，以降低筋条失稳变形风险，这样在相同喷丸强度下可获得扭转变形量较大。

2、预加载中使用高筋条压块，保证筋条在喷丸变形过程不发生失稳。

3、设计喷丸区域及工艺参数，对壁板外蒙皮及筋条同步喷丸，实现二者协调扭转变形，在一次预应力加载下同时获得弦向及展向变形，最终获得较大扭转的外型面，可拓宽喷丸成形技术在整体壁板成形方向的应用。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是高筋条整体壁板扭转变形的喷丸成形方法中步骤1和步骤2的立体示意图。

图2是该高筋条整体壁板在装卡固定后的侧视图。

图3是压块的立体示意图。

图4是第一喷嘴在喷丸区域的行进轨迹示意图。

图5是高筋条为三个时第二喷嘴在喷丸区域的行进轨迹示意图。

图6是高筋条为三个时第一喷嘴和第二喷嘴的工作状态示意图。

图7是高筋条为两个时第二喷嘴在喷丸区域的行进轨迹示意图。

图8是高筋条为一个时第二喷嘴在喷丸区域的行进轨迹示意图。

图9是高筋条为四个时第二喷嘴在喷丸区域的行进轨迹示意图。

图中附图标记：1、蒙皮；2、高筋条；3、第一喷嘴的喷丸轨迹；4、第一喷嘴；5、第二喷嘴；6、压块；7、顶杆；8、聚氨酯垫层。

具体实施方式