[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

说明书

本发明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，采用真空柔性装夹技术将整体壁板平板状态的原始坯料装夹在三轴数控机床上，进行带超高加强筋、超大法兰及其网格进行数控铣削加工，随后采用振动消除应力技术，消除了材料内应力对加工变形的影响，然后通过等刚度补强技术和分步级进热成形与热校形一体化技术，解决了铝合金带超高加强筋和超大法兰的薄壁整体壁板的成形时，壁板加强筋和法兰成形抗力存在较大差别，容易发生严重的不均匀变形，法兰周围的过渡区在变形过程中极易产生断裂，成形难度非常大的难题，实现了带超高加强筋和超大法兰的整体薄壁壁板结构的低应力制造。

技术领域

本发明涉及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，属于大型空间航天器制造技术领域。

背景技术

现有薄壁整体壁板由于自身带的法兰比较大，法兰的高度比较高，自身的加强筋比较高，法兰和加强筋之间的高度差比较大，法兰、加强筋和蒙皮存在突变位置和厚度差，同时形成了较大的刚度差，该类壁板成形过程中，不同位置的成形抗力存在较大差别，超大法兰和加强筋以及壁板蒙皮在变形过程中受力极其不均衡，容易发生严重的不均匀变形，加强筋比较高极易产生失稳，法兰周围的过渡区在变形过程中极易产生断裂，成形难度非常大。另外采用该方法所需要的压力机吨位大，超高加强筋极易产生失稳，常规的成形方法难以成形，因此必须寻找一种新的成形方法来成形这类薄壁壁板。

现有工艺主要是通过聚氨酯橡胶板填充带法兰的整体壁板，然后在室温下将整体壁板放在压力机上然后进行压弯成形，该工艺方法对于普通的带法兰薄壁整体壁板的成形有效可靠，可以成形普通带法兰薄壁整体壁板。但是该方法采用聚氨酯橡胶填充整体壁板网格，然后采用室温成形的工艺方法，只能解决普通带法兰的整体壁板成形，而无法解决带超高加强筋和超大法兰的薄壁整体壁板成形中加强筋失稳和蒙皮与加强筋的连接处、法兰与加强筋的连接处容易产生断裂的问题。该方法采用的室温成形，铝合金整体壁板在室温成形过程中，铝合金的延伸率非常低，塑性非常差，成形性能较差，加工硬化严重，成形过程中，超高的加强筋变形过程中，由于塑性差而难以变形而造成扭曲或者断裂等失稳，另外，采用聚氨酯橡胶板进行等刚度处理，不同位置的成形抗力仍然存在差别，法兰、蒙皮和加强筋变形难以保持一致，不均匀变形严重，蒙皮与加强筋的连接处、法兰与加强筋的连接处极易产生断裂，造成整体壁板成形的合格率极低，而且室温加工硬化严重，成形后的壁板残余应力非常大。

因此，为了解决现有方法无法制造带超高加强筋和超大法兰的薄壁整体壁板以及成形合格率低的难题，需要开发一种全新的成形方法进行成形。

发明内容

本发明解决的技术问题为：克服上述现有技术的不足，提供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，实现了铝合金带超高加强筋和超大法兰的薄壁整体壁板的精密成形，实现了整体薄壁壁板的低应力制造。

本发明解决的技术方案为：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方法，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；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；