[发明专利]一种柔性壁板激光喷丸成形夹具及成形方法

说明书

一种柔性壁板激光喷丸成形夹具及成形方法，两个外挂刚性框架相互平行的安装在喷丸机的喷丸室内，承力模块位于外挂刚性框架的两端，升降块位于外挂刚性框架的中间；升降块分别安装外挂刚性框架的两端和之间，紧绳器、承力模块和升降块之间通过牵引组合模块钢丝绳连接，外部处理显示器分别与紧绳器中的力传感器和伺服电机通过数据线连通，以牵引组合模块钢丝绳作为牵引手段，通过中间的升降块将壁板顶起。本发明结构简化、重量更轻，且仍具备柔性可调节的特点。在成形方法上，通过测量牵引组合模块钢丝绳上实际力，计算并对比后可以监测喷丸成形过程中壁板弯曲程度。

技术领域

本发明涉及机械制造技术领域，具体是一种通过牵引组合模块钢丝绳加载预应力的柔性壁板激光喷丸成形夹具及成形方法。

背景技术

喷丸成形是一种无模化(无模具和压力机)的飞机钣金特种加工工艺成形方法，被广泛用于航空机翼壁板的成形。喷丸方式分为自由喷丸和预应力喷丸，后者通过对喷丸部位加载预应力，使得壁板产生弹性预弯，从而增加了喷丸成形曲率，缓解了自由喷丸产生的球面变形倾向，进而提高了壁板的变形率和喷丸效率。激光喷丸作为一种更为先进的工艺方法，它可通过移动光路发射激光进而在壁板上产生冲击波，对壁板表面形成残余应力，激光喷丸的突出特点是喷丸位置精确可控，喷丸成形效果更为显著。

传统的产生喷丸预应力的方式主要是对壁板特定部位进行刚性支撑，从而引起壁板的弯曲变形。以这种基本思路为指导，传统夹具设计思路是制造与壁板曲率吻合的多组刚性卡板，使用所述多组刚性卡板来夹紧壁板，达到壁板预弯曲的目的。所述夹具的显著缺点是所用夹具需要特制，不具备柔性，且配重较大，适用性0不强，且与之对应的方法也存在无法监测壁板喷丸过程的问题。

随着喷丸成形技术进一步地发展，相继出现了各种柔性预应力夹具。柔性预应力夹具的基本思路是在壁板两端采用夹具夹持固定，中间利用升降控制装置控制预弯程度。在公开号为CN 1850452A的发明创造中公开了一种柔性组合预应力夹具，该柔性组合预应力夹具利用升降装置控制喷丸成形的预弯程度，具体是基于三点弯曲原理，采取通过立柱连接孔来调整位置的调节方式实现夹具的柔性装夹。该夹具结构简单，用于小型壁板喷丸试制效率高，但柔性调节壁板弯曲曲率半径时难度较大，且只能通过弯曲形状进行判断，方法固定。

中国专利CN 106694724B中公开了一种用于大型壁板工件喷丸成形的柔性预应力夹具，这是一种结构较为复杂的柔性预应力夹具。该发明利用千斤顶作为升降控制动力，控制升降板移动，将壁板压紧预弯。此夹具广泛应用在大型壁板的喷丸固定领域，夹持效果好，具备一定的柔性，但需要底部面积和质量都很大的刚性框架作为辅助支撑。除此之外，液压千斤顶的配套设施笨重庞大，占地面积大，对于喷丸的场地提出了较高的要求。

发明内容

为克服现有技术中存在的飞机壁板激光喷丸成形预应力夹具方案占地面积大、准备周期长、辅助设备多、可视化喷丸成形过程不强的不足，本发明提出了一种柔性壁板激光喷丸成形夹具及成形方法。

本发明提出的柔性壁板激光喷丸成形夹具，包括两个相互平行的外挂刚性框架、四个承力模块、两个升降块、两根牵引组合模块钢丝绳、两个紧绳器、两个保险钢丝绳和外部处理显示器。其中，所述两个外挂刚性框架分别是第一外挂刚性框架和第二外挂刚性框架。所述承力模块在沿外挂刚性框架方向排布；所述四个承力模块均分为两组，各组承力模块分别安装在所述第一外挂刚性框架的两端和第二外挂刚性框架的两端，并与所述两个外挂刚性框架相互平行。所述两个升降块分别位于两个所述外挂刚性框架之间。所述牵引组合模块钢丝绳的一端固定在所述紧绳器的收绳轮盘上，另一端依次绕在第一外挂刚性框架上的下承力块中的承力块导轮表面和升降块的升降块导轮表面，并固定在位于第二外挂刚性框架上的下承力块中的承力块导轮上。外部处理显示器的输入端分别与所述紧绳器中的力传感器的输出端和伺服电机的输出端通过数据线连通。