[发明专利]带筋壁板预弯工装及喷丸成形方法

说明书

本发明公开了一种带筋壁板预弯工装，包括立柱、挡条、垫板和紧固装置，挡条与带筋壁板的筋条长度方向平行设置，紧固装置用于固定带筋壁板于立柱与挡条的间隙处且筋条朝向立柱，垫板贴设于带筋壁板朝向立柱的表面；紧固装置包括第一球头螺钉、螺母和球面钉帽，第一球头螺钉的尾部与立柱固定连接，第一球头螺钉的球头部活动嵌设于球面钉帽内，螺母套设于第一球头螺钉且与球面钉帽螺纹连接；当带筋壁板受到预应力时，球面钉帽与垫板接触。本发明还公开了一种喷丸成形方法。该带筋壁板预弯工装目的是解决带筋壁板由于喷丸成形变形量大及长桁对蒙皮材料的刚性约束，造成蒙皮变形困难、表面光顺度低的问题。

技术领域

本发明属于航空制造技术领域，具体涉及一种带筋壁板预弯工装及喷丸成形方法。

背景技术

喷丸成形技术是利用高速弹丸流撞击金属板材的表面，使受撞击的表面及其下层金属材料产生塑性变形而延伸，从而逐步使板材发生向受喷面凸起的弯曲变形而达到所需外形的一种成形方法。该技术始于二十世纪五十年代初期，并随着飞机整体壁板零件的广泛应用而逐步发展起来。由于此种成形方式在成形过程中无需专用模具和压力机，成形方法灵活多样，非常适合于小批量生产，因此被大量应用于飞机的机翼、机身以及运载火箭燃料箱等的整体壁板成形中。当前喷丸成形已成为现代飞机，特别是大型飞机整体壁板成形的一种主要方法。

随着喷丸成形的技术发展，预应力喷丸成形逐步得到推广，预应力喷丸成形是指在喷丸成形前，借助预应力夹具预先在零件板坯上施加载荷，形成弹性应变，然后再对其进行成形的一种喷丸成形方法。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2～3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，该技术可以解决复杂外型曲率零件的喷丸成形需求，从而进一步推动了喷丸成形技术的发展。

随着新型先进飞机机动性、耐久性、燃油经济性需求的提升，整体带筋壁板外型曲率日趋复杂，整体带筋结构刚性加强的同时变形抗力也随之加强，这为复杂外型的带筋壁板喷丸成形带来更大挑战。突破大曲率带筋壁板的喷丸成形技术，成为大型飞机带筋壁板顺利制造的关键。

大曲率带筋壁板由于喷丸成形变形量大，以及长桁对蒙皮材料的刚性约束，造成蒙皮变形困难、表面光顺度低，严重时零件表面波纹度超差。为解决该问题需在喷丸成形前对蒙皮进行适当的预弯，并合理确定不同喷丸区域的喷丸参数。

然而，现有技术在预弯过程中工装对蒙皮不能做到柔性接触，当壁板预弯变形后，垫板由于自身刚性与蒙皮存在一定间隙，而且螺钉施加力的方向与垫板出现夹角。这造成了蒙皮预弯后弹性变形及应变分布不均匀，严重影响了喷丸成形后壁板蒙皮表面光顺度。作为飞机气动外形的整体壁板蒙皮，表面光顺度的超差会影响飞机气动载荷及受力状态，严重影响飞机整体性能。此外，螺钉施加力的方向与垫板出现夹角后，螺钉进给过程中会受到垂直进给方向的分力阻力，给操作带来不便，大大影响工艺操作的效率。

有鉴于此，本领域技术人员亟待提供一种带筋壁板预弯工装及喷丸成形方法用于解决带筋壁板由于喷丸成形变形量大及长桁对蒙皮材料的刚性约束，造成蒙皮变形困难、表面光顺度低的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是带筋壁板由于喷丸成形变形量大及长桁对蒙皮材料的刚性约束，造成蒙皮变形困难、表面光顺度低。

(二)技术方案

本发明的第一方面提供了一种带筋壁板预弯工装，包括立柱、挡条、垫板和紧固装置，所述挡条与带筋壁板的筋条长度方向平行设置，所述紧固装置用于固定所述带筋壁板于所述立柱与所述挡条的间隙处且所述筋条朝向所述立柱，所述垫板贴设于所述带筋壁板朝向所述立柱的表面；

所述紧固装置包括第一球头螺钉、螺母和球面钉帽，所述第一球头螺钉的尾部与所述立柱固定连接，所述第一球头螺钉的球头部活动嵌设于所述球面钉帽内，所述螺母套设于所述第一球头螺钉且与所述球面钉帽螺纹连接；当所述带筋壁板受到预应力时，所述球面钉帽与所述垫板接触。