[發明專利]立式翻板機翼整體壁板激光噴丸成形裝置和加工方法

在審

• 申請號: 201710109157.1
• 申請日: 2017-02-27
• 公開（公告）號: CN106825213A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 張永康;張崢
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B21D31/06
• 分類號: B21D31/06;B21D53/92
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 楊曉松

本發明公開立式翻板機翼整體壁板激光噴丸成形裝置，裝置包括翻板基座、可翻板工作臺、伸縮式液壓缸、滑軌控制器、可移動滑軌、七自由度激光噴丸單元、激光噴丸單元系統主機、總系統主機、圖像處理主機以及三自由度光學原位測量器以及壁板夾持單元。本發明還公開一種加工方法，通過對壁板幾何外形分析和等強度區域的劃分，以在線原位測量技術輔助，首先進行分區域激光噴丸成形和成形精度優化，然后進行壁板整體激光噴丸成形和區域修復，最后進行成形尺寸檢測。相對于現有技術，本發明可實現各類尺寸、復雜曲面的機翼整體壁板成形，具有尺寸適應性強、成形曲率大、成形精度可控和工件表面質量高等特點，真正實現了壁板的長壽命、高精度成形。

技術領域

本發明涉及航空航天制造技術領域，特別涉及立式翻板機翼整體壁板激光噴丸成形裝置和加工方法。

背景技術

機翼整體壁板成形是現代飛機制造技術中的關鍵點，該技術標志著一個國家的航空航天科技的制造水平。當今世界上，只有美國波音公司和歐盟空客公司掌握超臨界機翼整體壁板的特種成形技術，并成功應用于B787、A380等先進民用飛機上。

目前，特種成形技術中，主要包括機械壓彎、時效成形和機械噴丸成形。

由于民用飛機對重要承載力部件需要有較長的使用壽命，機械壓彎成形一般不作為主要成形手段，僅用于局部加強區的輔助成形，而且壓彎存在卸載回彈，難以實現復雜曲面成形的目的。

時效成形則是利用金屬的蠕變特性，將成形與時效同步進行的一種成形方法，具有應力釋放完全、成形質量好、效率高和工藝重復性好等優點，但是成形需特殊模具和特種設備——熱壓罐，而熱壓罐對各類尺寸壁板成形適應性差，成形成本高昂。

機械噴丸成形是目前較為成熟的壁板成形手段，主要優點是不需要成形模具、成形兼備提升疲勞壽命效果、可成形外形相對復雜的曲面等特點。但是機械噴丸成形工藝設計變量較多，工藝參數難以制定，參數試驗成本高昂。例如，以代表當今機械噴丸水平最高的波音公司為例，確定一件新機翼壁板的成形工藝需要40塊1:1的試驗塊，耗時半年且耗費數百萬美元。

因此，目前亟需一種高精度低成本的成形技術服務于機翼整體壁板制造。

發明內容

本發明的主要目的是提出一種尺寸適應性強、成形曲率大、成形精度可控且工件表面質量高的立式翻板機翼整體壁板激光噴丸成形裝置和加工方法，旨在解決機械噴丸參數試驗成本高昂，工藝參數難以制定的技術問題。

為實現上述目的，本發明提出立式翻板機翼整體壁板激光噴丸成形裝置，所述成形裝置包括用于支撐的翻板基座、與所述翻版基座樞轉相連的可翻轉工作臺、一端與所述可翻轉工作臺鉸接相連且另一端與所述翻版基座鉸接相連的伸縮液壓缸、設置于所述翻板基座外側且頂端與可移動滑軌相連的滑軌控制器、與所述可移動滑軌中部相連的壁板夾持單元、可對機翼整體壁板進行噴丸加工的激光噴丸單元、用于控制所述激光噴丸單元噴丸加工的激光噴丸單元系統主機、用于檢測機翼整體壁板加工尺寸的光學原位測量器、用于分析機翼整體壁板外形尺寸的圖像處理主機、用于控制整個噴丸加工過程的總系統主機；所述激光噴丸單元系統主機同時與所述總系統主機以及所述激光噴丸單元電連接，所述圖形處理主機同時與所述總系統主機以及所述光學原位測量器電連接。

優選地，所述激光噴丸單元為七自由度激光噴丸單元。

優選地，所述光學原位測量器為三自由度光學原位測量器。

優選地，所述可翻轉工作臺可繞與所述翻板基座的樞轉軸翻轉0～90°。

本發明還提出一種使用立式翻板機翼整體壁板激光噴丸成形裝置的加工方法，包括以下步驟：

1)通過軟件對機翼整體壁板的外形分析并建立三維模型，以確定壁板厚度和曲率分布；

2)以機翼整體壁板外形尺寸為基礎，并以機翼整體壁板厚度和成形曲率為依據將機翼整體壁板劃分為若干個等強度區域；