[發明專利]一種帶筋壁板填料電磁成形方法

在審

• 申請號: 201910257363.6
• 申請日: 2019-04-01
• 公開（公告）號: CN109877211A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 詹梅;邵光大;譚金強;李宏偉
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B21D26/14
• 分類號: B21D26/14;B29C67/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

一種帶筋壁板填料電磁成形方法，先在帶筋壁板網格間填料再進行電磁成形，并且在電磁成形的過程中確定合理的成形工位點，有效避免上述缺陷，實現了帶筋壁板彎曲成形。本發明抑制了帶筋壁板成形過程中的壁板起皺缺陷，降低了帶筋壁板在靠近凹模圓角區域的反向彎曲程度，避免了帶筋壁板成形時筋條失穩側彎等缺陷，削弱了帶筋壁板成形時的壁板碰撞反彈現象。

技術領域

本發明涉及筋條材料加工領域，具體是一種利用填料電磁成形實現帶筋壁板構件成形的方法。

背景技術

帶筋壁板是飛機裝備的關鍵結構件，它既是構成飛機氣動外形的重要組成部分，又是機翼、機身等的主要承力構件。因此，帶筋壁板制造技術是飛機機身、機翼等部位大型輕量化整體及高強金屬結構制造技術亟待發展的關鍵共性技術之一。然而，這類構件一般采用高強難變形材料，如鋁合金、鈦合金等，且具有復雜的外形曲率(單曲率或雙曲率)和內形結構(筋條布局)，以達到既滿足外形要求，又實現高強、減重的目的。為了實現服役所需要的外形曲率，需要將帶筋壁板毛坯進行一定的塑性彎曲變形，達到所要求的目標外形，這個過程被稱作帶筋壁板的成形過程。現有帶筋壁板成形技術主要是噴丸成形、蠕變時效成形、壓彎成形、滾彎成形等。對于噴丸及蠕變時效成形，雖然是帶筋壁板零件成形的主流方法，但是成形工藝復雜，設備占地面積大，工藝參數的選擇主要靠實踐經驗和操作技術，成形后一般輔以修整校形工藝，對于某些局部復雜結構的壁板構件，這些傳統成形方法很難加工；再如滾彎、壓彎等成形方法，雖然工藝裝備較簡單，但面臨生產效率低的問題，零件成形難度的增加導致成形裝備的噸位增大，因而無法滿足對大型帶筋壁板零件的短周期生產需要。因此，迫切需要探索整體壁板新的先進成形工藝方法。

本發明所涉及電磁成形，是一種利用磁場力驅動金屬坯料塑性變形的高能率成形方法。具體說就是線圈與坯料之間因為電磁感應原理產生相互作用的磁場，使得處在磁場中的導電坯料受到磁場力的作用發生塑性變形，由于其成形是利用磁場力，成形過程不受運動部分機械慣性的影響，可以實現快速加工，生產效率高，成形件精度高，回彈小，模具簡單，為大型帶筋整體壁板件成形提供了新的途徑。作者V.Psyk,D.Risch等在文獻《Electromagneticforming—Areview》中對平板、管件的磁脈沖成形中的理論研究、數值模擬和實驗研究進行了較為全面的綜述(V.Psyk,D.Risch,B.L.Kinsey,etal.Electromagneticforming-Areview,JournalofM aterialsProcessingTechnology,2011)。

然而，目前國內外針對該技術的研究主要集中于平板、管坯件成形領域，對于帶筋壁板構件這種帶有局部或整體特征結構的板料電磁成形鮮見報道。發明人在ZL201310397820.4的發明專利中，公開了一種利用磁脈沖力實現筋條件成形的裝置及方法，其優點是利用不同線圈作用到筋條的不同位置，筋線圈用于筋條的變形，而壁板線圈用于壁板的變形，通過這兩種線圈在豎直或水平方向的移動，避免了因工件與線圈間隙增大而磁場力迅速降低而導致的貼模不充分的缺陷，從而實現筋條的彎曲成形。該發明的缺點是該方法僅局限于小規格尺寸的單筋條的成形，成形件曲率也比較簡單，并不適用于大型復雜筋條結構整體壁板的成形。

針對大型復雜帶筋整體壁板成形難題，發明人在公開號為ZL201610157973.5的發明專利中提出一種利用磁脈沖局部加載成形實現大型蒙皮壁板成形裝置及方法，其優點是將磁脈沖成形技術與局部加載成形技術相結合，實現了大型復雜結構蒙皮壁板彎曲成形。然而，該發明缺點是由于磁場力同時作用于筋條與壁板，加劇了磁場力分布不均勻性，進而引起壁板變形的不均勻，成形中極易產生起皺、翹起、筋條側彎等缺陷。