[发明专利]一种铝合金带筋薄壁构件超声辅助渐进成形装置及工艺

说明书

本发明公开了一种铝合金带筋薄壁构件超声辅助渐进成形装置及工艺，该装置包括箱体以及安装在箱体内部的渐进成型装置，所述渐进成型装置包括工作台、设在工作台下方的磨料悬浮液储存箱、位于工作台两侧的总支架、安装在工作台上的夹持装置和设在工作台正上方的超声辅助成型装置以及喷料装置。基于所述渐进成型装置，利用超声波的小幅震动对带筋薄壁板进行逐层渐进变形加工，降低了成型难度，提高了材料的变形能力，还进一步改变了材料内部晶粒组织，提高了带筋薄板表面质量及工件强度。本发明在加工过程中能够实现三维运动，提升加工细节，完成精准变形。本发明还设有一套悬浮液循环系统，实现悬浮液的循环利用，达到节约悬浮液的目的。

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种铝合金带筋薄壁构件超声辅助渐进成形装置及工艺。

背景技术

带筋薄壁板是广泛应用于航空航天等高精尖领域的构件，不仅在飞机外壳组成中频繁使用，还被广泛应用在机翼等飞机的主要承力部位甚至太空空间站中，其拥有优良的刚度和强度，还能够大大减少结构质量。因此，带筋薄壁板的制造与变形加工技术在轻量化、高强度金属制造领域中占有重要地位，其发展与创新的重要性不言而喻。因为其高质量要求，通常利用强度较高的铝合金、镁合金、钛合金来进行制造，但同时它要求能被加工出较为复杂的曲率，同时还因为附带筋条的原因无法直接变形加工，为了达到要求的外形及曲率，通常需要一并将薄壁板与筋条看作一个整体进行塑性弯曲变形。然而在此前的带筋薄壁板加工中大多是利用挤压成形、蠕变成形、辊弯成形、焊接成形等技术手段。但是蠕变失效等技术有着变形工艺复杂、设备笨重体积大、人工加工难度大、成型困难的缺点；辊弯及挤压技术的质量不高，常常带有各种缺陷，生产效率又偏低，无法满足大规模、大批量的带筋薄壁板生产，短时间内无法满足需求。毫无疑问，应该继续寻找一种能整体加工带筋薄壁板的新工艺，寻求创新。

目前关于薄壁板单点渐进成形工艺的方法多局限在平板中，很少有能够直接或者利用辅助手段整体加工带筋薄壁板的新工艺产出。公开号为CN104690138A的名为《一种镁合金板材超声振动单点渐进成形装置及其渐进成形方法》的专利公开了一种镁合金板材超声振动单点渐进成形装置及其渐进成形方法，将超声波应用于单点渐进成形。

普通的带筋板加工技术由于筋条与壁板同时受到上下挤压力，加剧了力在构件的不均匀，非常容易在筋条和壁板中产生起皱、翘起、侧弯等缺陷。张新华在《文章整体壁板填料滚弯成形工艺研究》中表述了一种针对带筋薄壁板的先填料后辊弯加工技术。公开号为CN109877211A的名为《一种带筋壁板填料电磁成形方法》的专利公开了一种带筋壁板填料电磁成形方法，先在带筋壁板网格间填料再进行电磁成形，并且在电磁成形的过程中确定合理的成形工位点，最终完成了对带筋薄壁板的整体加工。但是此种方法是用于挤压成型，如果用之于单点渐进成型中则会出现填料与筋条之间由于材料差异出现高度差导致无法加工、纵向筋板处强度较大导致成型力在构件各点施加不均匀等缺点。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种铝合金带筋薄壁构件超声辅助渐进成形装置，以实现带筋薄壁构件的整体加工，同时减少上述现有技术在成型过程中存在的种种缺陷。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种铝合金带筋薄壁构件超声辅助渐进成形装置，包括箱体以及安装在箱体内部的渐进成型装置。所述渐进成型装置包括工作台、设在工作台下方的磨料悬浮液储存箱、位于工作台两侧的总支架、安装在工作台上的夹持装置和设在工作台正上方的超声辅助成型装置以及喷料装置。

所述工作台固定安装在箱体的底部位置，其台面上设有均匀排布的通孔。工作台的上端面上设有两条平行的丝杠，两条丝杠的一端均连接步进电机，另一端均通过连接柱固定安装在工作台上；在丝杠上方安装有移动板，移动板通过其下端面的滑块连接于丝杠；移动板上端面安装有夹持装置，所述夹持装置包括两个相同的装置夹，装置夹包括支撑柱、电机、连接件、上夹板、下夹板以及调节螺栓。