[發明專利]用于大型壁板工件噴丸成形的柔性預應力夾具

有效

• 申請號: 201611180803.5
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN106694724B
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 胡永祥;余雄超;姚振強;胡藍
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B21D43/00
• 分類號: B21D43/00;B21D31/06
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

本發明提供了一種用于大型壁板工件噴丸成形的柔性預應力夾具，包括用于提供支撐的剛性框架、用于壓彎壁板工件的上下擠壓模塊、用于控制上下擠壓模塊的升降控制模塊、用于控制壁板工件彎曲形狀的彈性預彎模塊以及水平導軌；所述上下擠壓模塊、升降控制模塊和彈性預彎模塊分別安裝于剛性框架上；所述剛性框架布置在水平導軌上且沿水平導軌運動。本發明提的有益效果在于該預應力夾具具有極大的柔性及通用性，適用于多種大小的壁板工件實施多種形狀的彈性預彎，并且可以很好地控制壁板工件的彎曲形狀，彈性預應力施加均勻可控，而且裝夾與預彎操作方便省力，裝夾與預彎過程中工件中心高度可以保持不變，工件的定位性能極佳。

技術領域

本發明涉及機械制造的工裝領域，特指一種用于大型壁板工件噴丸成形的柔性預應力夾具，主要應用于大型壁板等工件的各類噴丸成形工藝中。

背景技術

在現代航空航天領域，各類飛行器在要求結構減重的同時也對整體力學性能提出更高的要求，這需要采用高性能大型復雜薄壁結構來提高結構效率和服役可靠性。其中，大型整體壁板是一種能夠有效提高飛行器性能和效率的結構件，具有結構效率高、氣動外形和氣密性好等突出優點，成為實現飛行器結構減重和整體性能提高的重要途徑。

但是，大型整體壁板尺寸大、外形曲率變化復雜、具有包括加強筋在內的復雜內壁結構，其復雜結構特點及其形狀精確性、機械性能和疲勞壽命的要求對成形制造工藝提出了巨大挑戰，必須采用噴丸成形工藝進行加工制造。噴丸成形技術得益于其本身獨特的優點：(1)無模成形且成形精確可控；(2)零件長度不限；(3)能提高工件的抗疲勞性能，已經成為了大型壁板工件加工的主要手段。而預應力噴丸成形技術作為自由狀態噴丸成形技術的改進，能夠更好地控制工件的塑性變形方向，提高成形能力的極限，從而更好地應用于大型壁板工件成形的場合。

預應力噴丸成形，具體而言，就是在裝夾待加工的壁板工件時，通過某種方式使壁板工件預先產生一定的彈性彎曲變形，從而使壁板工件內預先產生一定的彈性預應力場，然后在這個彈性預彎的狀態下對壁板工件進行噴丸成形加工。對于這項技術而言，工件的彈性預彎是一個極其重要的環節，需要使用特殊的預應力夾具來實施。現有的預應力夾具按照施加預應力的方式來劃分主要有兩類。一類是利用形狀與工件設計的預彎形狀完全吻合的多組卡板來壓緊工件的卡板式夾具，可使工件按照卡板的輪廓彎曲，產生預應力。對于這類夾具，試驗表明其不能完全準確地控制工件預彎的形狀和預應力，而且關鍵在于一套卡板只對應一種預彎的形狀，缺乏柔性，導致成本很高。另一類是基于三點彎曲原理的柔性夾具，通過對工件的中間一點與兩邊兩點施加方向相反的力使工件彎曲，從而產生所需的預應力，其通過改變力的大小可以調節彎曲的形狀，具備一定的柔性。通過檢索發現，專利號為ZL200610087318.3的中國發明專利《一種柔性組合預應力夾具》就是這類夾具的典型。但是，對于這類夾具而言，其雖然具備了調節預彎形狀的柔性，但是由于三點預彎方式本身的缺陷，工件預彎的曲率并不均勻，中間較大而邊緣較小，造成了預應力分布的不均勻，影響整體噴丸效果；而且，工件裝夾時主要依靠三點預彎施力裝置在水平方向上的相對運動，缺乏豎直方向上的支撐與定位，使得裝夾時工件會存在往下滑落的趨勢，一來使得裝夾與預彎的操作極其不便，二來使得工件在裝夾時位置容易偏離，定位困難。

針對上述現有預應力夾具的缺點，需要提供一種新的適用于大型壁板工件噴丸成形的預應力夾具，其具有適應不同大小的工件實施不同形狀的彈性預彎的柔性，其彈性預應力的施加均勻可控，工件的裝夾、預彎與定位方便，可操作性強。

目前沒有發現同本發明類似技術的說明或報道，也尚未收集到國內外類似的資料。

發明內容

本發明的目的在于提供一種適用于大型壁板工件噴丸成形的具有柔性的、彈性預應力施加均勻且可控的、工件的裝夾、預彎與定位方便的、可操作性強的用于大型壁板工件噴丸成形的柔性預應力夾具。

為達到上述目的，本發明提出如下技術方案：