[發明專利]一種柔性壁板激光噴丸成形夾具及成形方法

有效

• 申請號: 202110273099.2
• 申請日: 2021-03-14
• 公開（公告）號: CN113145740B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 陳軻;高國強;惠丁丁;閭家陽;王永軍;肖靜怡;張萬瑜;楊輝
• 申請（專利權）人: 西北工業大學;西安飛機工業（集團）有限責任公司
• 主分類號: B21D31/06
• 分類號: B21D31/06
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

一種柔性壁板激光噴丸成形夾具及成形方法，兩個外掛剛性框架相互平行的安裝在噴丸機的噴丸室內，承力模塊位于外掛剛性框架的兩端，升降塊位于外掛剛性框架的中間；升降塊分別安裝外掛剛性框架的兩端和之間，緊繩器、承力模塊和升降塊之間通過牽引組合模塊鋼絲繩連接，外部處理顯示器分別與緊繩器中的力傳感器和伺服電機通過數據線連通，以牽引組合模塊鋼絲繩作為牽引手段，通過中間的升降塊將壁板頂起。本發明結構簡化、重量更輕，且仍具備柔性可調節的特點。在成形方法上，通過測量牽引組合模塊鋼絲繩上實際力，計算并對比后可以監測噴丸成形過程中壁板彎曲程度。

技術領域

本發明涉及機械制造技術領域，具體是一種通過牽引組合模塊鋼絲繩加載預應力的柔性壁板激光噴丸成形夾具及成形方法。

背景技術

噴丸成形是一種無模化(無模具和壓力機)的飛機鈑金特種加工工藝成形方法，被廣泛用于航空機翼壁板的成形。噴丸方式分為自由噴丸和預應力噴丸，后者通過對噴丸部位加載預應力，使得壁板產生彈性預彎，從而增加了噴丸成形曲率，緩解了自由噴丸產生的球面變形傾向，進而提高了壁板的變形率和噴丸效率。激光噴丸作為一種更為先進的工藝方法，它可通過移動光路發射激光進而在壁板上產生沖擊波，對壁板表面形成殘余應力，激光噴丸的突出特點是噴丸位置精確可控，噴丸成形效果更為顯著。

傳統的產生噴丸預應力的方式主要是對壁板特定部位進行剛性支撐，從而引起壁板的彎曲變形。以這種基本思路為指導，傳統夾具設計思路是制造與壁板曲率吻合的多組剛性卡板，使用所述多組剛性卡板來夾緊壁板，達到壁板預彎曲的目的。所述夾具的顯著缺點是所用夾具需要特制，不具備柔性，且配重較大，適用性0不強，且與之對應的方法也存在無法監測壁板噴丸過程的問題。

隨著噴丸成形技術進一步地發展，相繼出現了各種柔性預應力夾具。柔性預應力夾具的基本思路是在壁板兩端采用夾具夾持固定，中間利用升降控制裝置控制預彎程度。在公開號為CN 1850452A的發明創造中公開了一種柔性組合預應力夾具，該柔性組合預應力夾具利用升降裝置控制噴丸成形的預彎程度，具體是基于三點彎曲原理，采取通過立柱連接孔來調整位置的調節方式實現夾具的柔性裝夾。該夾具結構簡單，用于小型壁板噴丸試制效率高，但柔性調節壁板彎曲曲率半徑時難度較大，且只能通過彎曲形狀進行判斷，方法固定。

中國專利CN 106694724B中公開了一種用于大型壁板工件噴丸成形的柔性預應力夾具，這是一種結構較為復雜的柔性預應力夾具。該發明利用千斤頂作為升降控制動力，控制升降板移動，將壁板壓緊預彎。此夾具廣泛應用在大型壁板的噴丸固定領域，夾持效果好，具備一定的柔性，但需要底部面積和質量都很大的剛性框架作為輔助支撐。除此之外，液壓千斤頂的配套設施笨重龐大，占地面積大，對于噴丸的場地提出了較高的要求。

發明內容

為克服現有技術中存在的飛機壁板激光噴丸成形預應力夾具方案占地面積大、準備周期長、輔助設備多、可視化噴丸成形過程不強的不足，本發明提出了一種柔性壁板激光噴丸成形夾具及成形方法。

本發明提出的柔性壁板激光噴丸成形夾具，包括兩個相互平行的外掛剛性框架、四個承力模塊、兩個升降塊、兩根牽引組合模塊鋼絲繩、兩個緊繩器、兩個保險鋼絲繩和外部處理顯示器。其中，所述兩個外掛剛性框架分別是第一外掛剛性框架和第二外掛剛性框架。所述承力模塊在沿外掛剛性框架方向排布；所述四個承力模塊均分為兩組，各組承力模塊分別安裝在所述第一外掛剛性框架的兩端和第二外掛剛性框架的兩端，并與所述兩個外掛剛性框架相互平行。所述兩個升降塊分別位于兩個所述外掛剛性框架之間。所述牽引組合模塊鋼絲繩的一端固定在所述緊繩器的收繩輪盤上，另一端依次繞在第一外掛剛性框架上的下承力塊中的承力塊導輪表面和升降塊的升降塊導輪表面，并固定在位于第二外掛剛性框架上的下承力塊中的承力塊導輪上。外部處理顯示器的輸入端分別與所述緊繩器中的力傳感器的輸出端和伺服電機的輸出端通過數據線連通。