[發明專利]長桁過渡區噴丸成形過程中外形精度的控制方法

有效

• 申請號: 202010585431.4
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111729971B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 曾元松;白雪飄;王明濤;尚建勤;張尚文
• 申請（專利權）人: 中國航空制造技術研究院
• 主分類號: B21D31/06
• 分類號: B21D31/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種長桁過渡區噴丸成形過程中外形精度的控制方法，包括：以長桁軸線為控制線，分析長桁軸線的曲率分布；獲取每一長桁軸線上的設定位置點；映射每一設定位置點至二維毛坯上；依據最小差值法，在二維毛坯上確定預彎控制線的位置；當預彎控制線確保每一長桁實現完全彎曲時，控制預彎變形量并進行噴丸成形，其中，完全彎曲為至少三點彎曲。該長桁過渡區噴丸成形過程中外形精度的控制方法目的是解決長桁與蒙皮過渡區噴丸成形時預變形施加不均導致的該區域成形精度差的問題。

技術領域

本發明屬于飛機壁板噴丸成形技術領域，具體涉及一種長桁過渡區噴丸成形過程中外形精度的控制方法。

背景技術

壁板是航空航天飛行器上最重要的零件類型之一，既是構成氣動外形的重要組成部分，同時也是飛機機翼、機身等的主要承力構件。隨著航空航天事業的發展，壁板結構經歷了飛躍式發展。外形結構復雜程度：由最初的外形曲率等百分線分布、等厚、規則蒙皮壁板向變厚度、帶彎折扭轉復雜外形蒙皮壁板以及變厚度、帶結構、復雜外形帶筋整體壁板發展。為提高壁板結構效率，甚至具有大變形復雜高筋整體結構。

噴丸成形是目前壁板類零件的主要成形方法，其基本原理是利用高速彈丸流撞擊金屬板材表面，使受撞擊的表面及其下層金屬材料產生塑性變形而延伸，從而使板材逐步發生向受噴面凸起的雙向彎曲變形而成形所需外形。由于壁板外形結構復雜程度提高，為提高壁板的成形能力，預應力噴丸成形的應用日趨廣泛。

預應力噴丸成形是指在噴丸成形前，借助預應力夾具預先在零件板坯上施加載荷，形成彈性應變，然后再對其進行成形的一種噴丸成形方法。主要用于外形和結構比較復雜，且曲率半徑小的零件的噴丸成形。預應力噴丸成形具有三個顯著特點：可以控制材料塑性變形方向，在一定程度上改變噴丸球面變形趨勢；提高噴丸成形極限；提高零件噴丸工藝性，擴大噴丸成形應用范圍。

現有技術預應力施加位置的設計：依據壁板外形曲率變化，將預彎控制線設計于最小曲率半徑位置或曲率突變區。第一預彎補充控制線為該壁板曲率突變位置，第二預彎補充控制線則為該區域曲率半徑最小的位置，采用預應力噴丸成形時，預彎立柱應設計在該兩個位置。此外，為形成三點彎曲，在壁板端部補充預彎控制線，即立柱施加位置。

由于壁板結構所限，針對在長桁未完全貫穿大變形區時，采用該方法設計預彎控制線，則存在預彎施加不均勻的問題：長桁由于變形抗力大，預彎變形不易達到目標值；蒙皮區受長桁變形帶動，易變形過大；且在長桁與蒙皮的連接位置容易因應力集中而形成彎折現象。

預應力施加的位置往往根據外形曲率設計，對于無結構突變的壁板結構，該方法可有效提高局部變形能力；而針對存在突變的結構，比如長桁與蒙皮突變區，則該方法不利于預彎實施，甚至容易引起局部預變形過大，甚至進入塑性變形，這對噴丸成形工藝是絕對應該避免的。

有鑒于此，本領域技術人員亟待提供一種長桁過渡區噴丸成形過程中外形精度的控制方法用于解決長桁與蒙皮過渡區噴丸成形時預變形施加不均導致的該區域成形精度差的問題。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是長桁與蒙皮過渡區噴丸成形時預變形施加不均導致的該區域成形精度差。

(二)技術方案

本發明提供了一種長桁過渡區噴丸成形過程中外形精度的控制方法，包括以下步驟：

以長桁軸線為控制線，分析所述長桁軸線的曲率分布；

獲取每一所述長桁軸線上的設定位置點；

映射每一所述設定位置點至二維毛坯上；

依據最小差值法，在所述二維毛坯上確定預彎控制線的位置；

當所述預彎控制線確保每一所述長桁實現完全彎曲時，控制預彎變形量并進行噴丸成形，其中，所述完全彎曲為至少三點彎曲。