[發明專利]機翼長桁制造過程殘余應力釋放工藝裝置及應力釋放方法

有效

• 申請號: 201510947456.3
• 申請日: 2015-12-16
• 公開（公告）號: CN105385841B
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發明（設計）人: 王華;林忠欽;劉軍
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C21D10/00
• 分類號: C21D10/00
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司31220
• 代理人: 鄭立

技術領域

本發明涉及航空航天構件制造領域，特別是一種飛機機翼長桁制造過程的殘余應力智能釋放工裝及應力釋放方法。

背景技術

飛機機翼構件的形貌及其裝配應力直接影響了飛機的可靠性和安全性，因此需要對其加工制造過程進行嚴格地質量控制。其中，飛機機翼長桁在毛坯制備、淬火、銑削加工等過程中會產生初始殘余應力分布場，并產生初始變形。將具有初始變形的機翼長桁與其他零件進行裝配后，殘余應力場將發生變化并保留在構件中，影響產品的服役性能，因此，在構件機械加工完成后，通過釋放構件內部的殘余應力來減小構件的初始變形和裝配應力，有益于飛機的疲勞強度和壽命的提高。

目前，傳統的金屬構件殘余應力釋放方法有自然時效、熱處理時效、敲擊時效、振動時效等。自然時效降低的殘余應力不大，且生產周期長，占用場地大，不易管理，不能及時發現構件內的缺陷，已逐漸被淘汰。熱時效工藝要求嚴格，保溫時間過長，會引起石墨化，構件強度降低。升溫速度過快，構件在升溫中薄壁處升溫速度比厚壁處快的多，構件各部分的溫差急劇增大，會造成附加溫度應力。降溫不當，會使時效效果大為降低，甚至產生與原殘余應力相同的溫度應力，并殘留在構件中，從而破壞了已取得的熱時效效果。錘擊時效主要用于焊接殘余應力釋放過程，由于錘擊的不規范，錘擊力的大小、頻率不可控，因此效果難以保證。振動時效是在激振器的周期性外力(激振力)的作用下，使工件自身產生共振，進而使其內部歪曲的晶格，產生滑移而恢復平衡，釋放內部的殘余應力，使其尺寸穩定，在以上幾種應力釋放方法中效果較好。但傳統振動時效的缺陷是振動力、振動頻率以及振動的方向不可調，無法很好的應用于變截面、變厚度以及帶有孔特征的工件。

因此，本領域的技術人員致力于開發一種機翼長桁制造過程殘余應力釋放工藝裝置及應力釋放方法，消除傳統振動時效的缺陷。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明提供了一種機翼長桁制造過程的殘余應力智能釋放工裝，并以期通過此工裝在不損傷長桁結構的前提下實現對長桁內部殘余應力的釋放；實現長桁在飛機裝配中的低應力裝配。

本發明所述技術方案提供一種機翼長桁制造過程的殘余應力智能釋放工藝裝置，包括底座平臺、豎向定位塊、橫向定位塊、縱向定位塊、橫向夾緊裝置、磁力振動裝置，所述底座平臺為矩形結構，上面設有若干的安裝槽，用于組件在平臺上的安裝；定義所述底座平臺的長度方向為縱向，寬度方向為橫向，垂直于底座平臺的方向為豎向；在所述底座平臺上縱向的一端設有縱向定位塊，并且沿縱向設置有多個豎向定位塊、橫向定位塊和橫向夾緊裝置，還分布有若干的磁力振動裝置。

進一步地，所述橫向定位塊、豎向定位塊和縱向定位塊安裝于底座平臺上，可分別沿橫向和縱向滑動，根據長桁所需放置的位置進行調整，起到對長桁進行空間定位的作用。

進一步地，所述橫向和縱向定位塊通過螺栓和底座平臺連接在一起，定位塊可以沿著平臺上的凹槽進行滑動，調整到合適位置時用螺栓擰緊即可。

進一步地，豎向定位塊在底座平臺上可雙向調整，依靠磁力吸附在底座平臺上，起到對長桁的豎向支撐作用，使長桁整體處于懸空狀態，方便振動操作。

進一步地，所述橫向夾緊裝置固定在底座平臺上，沿縱向分布多個，由固定支座、支架和肘夾構成，用于長桁在工裝上的裝夾。

進一步地，所述固定支座固定于底座平臺上，支架通過螺栓螺母和支座連接，支架調至豎直位置后固定，將肘夾安裝于支架上，實現對長桁末端的橫向夾緊。

進一步地，所述磁力振動裝置由電機、齒輪、齒條、夾緊機構和固定板組成。固定板固定在底座平臺上，夾緊機構固定在固定板上，電機在夾緊機構上可以沿縱向移動，調整好安裝位置后通過夾緊機構將電機固定住即可，齒輪由電機帶動旋轉，旋轉過程中提供給齒條側端面一個循環不斷的動載荷，傳遞到長桁構件上，便可使長桁產生振動。