[发明专利]一种整体壁板分步级进热成形与热校形一体化方法

权利要求书

1.一种带超高加强筋和超大法兰的薄壁整体壁板分步级进热成形与热校形一体化方法，所述带超高加强筋和超大法兰的薄壁整体壁板是指薄壁整体壁板的法兰的最大尺寸L1与同一方向的网格的尺寸L2的比值大于等于2，即：L1/L2≧2；加强筋的高度H1与蒙皮的厚度H2的比值大于等于5，即：H1/H2≧5；其特征在于步骤如下:

(1)建立带加强筋和法兰的薄壁整体壁板的三维设计模型，得到成形工艺参数；

(2)采用有限元分析软件或者利用中性层原理，将整体壁板的三维设计模型展开为二维平面模型；

(3)根据后续成形的工艺性，将展开后的二维平面模型上预留工艺余量实现对展开后的二维平面模型进行尺寸修正，得到修正后的二维平面模型；

(4)准备板材，按照修正后的二维平面模型，在三轴数控铣床编程系统里进行编程，编程完成后利用三轴数控铣床对准备的板材进行数铣加工，得到一面有凸起网格和法兰，另一面有蒙皮的整体壁板；

(5)、根据带加强筋和法兰的薄壁整体壁板的三维设计模型，铣加工成形凸凹模的模具；

(6)根据整体壁板一侧的网格形状和法兰形状制作成形填料，将成形填料固定在整体壁板的网格中压紧填实；成形填料的材料为跟整体壁板牌号相同的铝合金或者力学性能相同的材料，要求填料的力学性能σ_s≦σ_壁板MPa，δ≧σ_壁板；

(7)通过使用与步骤(4)的板材材料相同、厚度相同的板材，将该板材加工成辅助工艺板，将辅助工艺板与步骤(4)一面有凸起网格和法兰的板材的两侧，利用螺栓进行连接形成延长后的壁板，工艺板与一面有凸起网格和法兰的整体壁板中间增加隔热材料；

(8)对步骤(7)延长后的壁板以及凸凹模与延长后的壁板接触的型面用丙酮清洗，然后利用石墨高温润滑脂进行润滑；

(9)将凹模和凸模位置固定，在凹模的侧边安装挡板，延长后的壁板放置在凸模上，有网格一侧面向凹模；延长后的壁板侧边与凹模的侧边安装挡板能够接触；

(10)对凹模和凸模分别进行加热，将凹模和凸模加热到设定的温度后保持稳定，对凹模和凸模分别进行加热的同时，对整体壁板进行加热使其达到设定的温度后保持稳定，将整体壁板迅速移动到凸模上；使凹模向凸模运动，实现整体壁板的成形；

(11)成形后，将凹模和凸模取下，更换成热校形凸凹模，使热校形凸凹模的温度升温到设定的温度并保持稳定，同时将成形完成后的整体壁板放到热校形凸模中，待温度均匀后，热校型凸凹模合模，实现整体壁板的校形；

(12)取出校形后的整体壁板，然后利用检测样板测量成形后的曲率半径，如果曲率半径不满足要求，重复步骤(10)和(11)，如果曲率半径满足要求，进行步骤(13)；

(13)清洗整体壁板上的石墨高温润滑脂后，实现带超高加强筋和超大法兰的薄壁整体壁板的分布级进热成形，分布级进热成形为：首先成形壁板法兰的中心，然后成形壁板法兰与壁板加强筋的过渡处，其次成形壁板法兰的其余部分，然后成形整体壁板的加强筋部分，最后成形壁板的其余部分，每次成形的时候需要目视检查整体壁板的成形状态，如果出现加强筋失稳或者断裂的现象，需要及时停止以进一步保证预成形时板料不发生皱曲，进一步提高成形质量，在成形过程中，通过依次增加成形力，按预设成形顺序，重复实施逐点分步级进式成形。

2.根据权利要求1所述的一种带超高加强筋和超大法兰的薄壁整体壁板分步级进热成形与热校形一体化方法，其特征在于：整体壁板是指不需要连接技术而将蒙皮与加强筋、桁条这些加强部分制成的一个整体加筋板件。

3.根据权利要求2所述的一种带超高加强筋和超大法兰的薄壁整体壁板分步级进热成形与热校形一体化方法，其特征在于：整体加筋板件主要包括蒙皮、加强筋等若干结构要素组成的承力结构件。

4.根据权利要求1所述的一种带超高加强筋和超大法兰的薄壁整体壁板分步级进热成形与热校形一体化方法，其特征在于：整体壁板带有法兰、加强筋和减轻孔结构，能够满足航天器性能的要求。

5.根据权利要求1所述的一种带超高加强筋和超大法兰的薄壁整体壁板分步级进热成形与热校形一体化方法，其特征在于：整体壁板一侧上分布有横竖交替的加强筋，另一侧为光滑曲面蒙皮。

6.根据权利要求1所述的一种带超高加强筋和超大法兰的薄壁整体壁板分步级进热成形与热校形一体化方法，其特征在于：整体壁板形状为圆柱形或者圆锥形。