[发明专利]一种大型复杂曲率构件精确成形方法

说明书

本发明属于金属板材制造技术领域，涉及一种大型复杂曲率构件精确成形方法，包括以下步骤：1)基于模具型面的随型变曲率对待加工的大型复杂曲率构件的原板材进行滚弯处理；2)对进行滚完处理的原板材进行蠕变时效成形，得到高精度成形的大型复杂曲率构件。本发明提供了一种使得蠕变时效成形操作简单、可避免成形过程中的真空袋破裂现象、同时可消除由于构件反弹造成的伤人安全隐患的大型复杂曲率构件精确成形方法。

技术领域

本发明属于金属板材制造技术领域，涉及一种大型复杂曲率构件精确成形方法，尤其涉及一种航空航天用具有复杂曲率构件变曲率滚弯-蠕变时效成形制造方法。

背景技术

蠕变时效成形是为实现航空航天用大型整体高强铝合金构件精确成形与高性能成性协同制造而发展起来的一种新型钣金成形方法，具有成形精度高、成本低、重复率高、残余应力低等优点。该技术目前主要是应用于小曲率构件成形制造，例如飞机机翼上下蒙皮。而针对复杂大曲率构件蠕变时效成形制造，面临着构件与模具型面之间弦高过大，导致实际真空袋密封操作难度大的问题，如图1。航空航天用复杂曲率大型构件由于设计需求往往具有一定的强度和刚度，需要持续地抽真空加载才能使构件弯曲接近模具型面，这个过程中真空袋会被吸入构件与模具组成的型腔内，很容易由于受力不均匀发生破裂或者最后被构件压破，导致构件成形失败；而且真空袋破裂后，构件发生回弹，很容易伤到人，发生安全事故。

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种使得蠕变时效成形操作简单、可避免成形过程中的真空袋破裂现象、同时可消除由于构件反弹造成的伤人安全隐患的大型复杂曲率构件精确成形方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种大型复杂曲率构件精确成形方法，其特征在于：所述大型复杂曲率构件精确成形方法包括以下步骤：

1)基于模具型面的随型变曲率对待加工的大型复杂曲率构件的原板材进行滚弯处理；

2)对进行滚完处理的原板材进行蠕变时效成形，得到高精度成形的大型复杂曲率构件。

作为优选，本发明所采用的步骤1)的具体实现方式是：

1.1)提取模具型面中心对称曲线L1，并对中心对称曲线L1进行放大m倍，得到曲线L2，所述m＞1；

1.2)在曲线L2上截取曲线L3，曲线L3的长度与待加工成型的大型复杂曲率构件的长度相同，曲线L3的曲率变化和模具型面一致且曲线L3的曲率半径比模具型面曲率半径大；

1.3)根据待加工成型的大型复杂曲率构件的结构和变形特点，对曲线L3进行优化得到曲线L4，曲线L4为待加工成型的大型复杂曲率构件滚弯后的侧面轮廓线；

1.4)把曲线L4分为n段，所述n＝2～10，将n段中的每段曲线的曲率视为等曲率，令n段中的每段曲线的曲率半径为左(右)端点处的曲率半径；

1.5)测量曲线L4中每段曲线左(右)端点的曲率半径r_i，根据有限元仿真计算得到曲线各段的滚弯上辊下压量d_i，所述i＝1，2….n；

1.6)根据计算得到的上辊下压量d_i对构件进行分段滚弯。

作为优选，本发明所采用的步骤2)的具体实现方式是：

2.1)将滚弯后的大型复杂曲率构件的原板材进行真空袋密封；

2.2)真空袋密封后，将大型复杂曲率构件的原板材和模具整体进入热压罐进行抽真空并升温升压；

2.3)保温保压5-25h，待加工的大型复杂曲率构件的内部产生蠕变变形；实验后进行降温卸压，温度降低到50～60℃时取出构件，最终得到高精度成形的大型复杂曲率构件。