高筋条整体壁板扭转变形的喷丸成形方法技术

本发明专利技术提供了一种高筋条整体壁板扭转变形的喷丸成形方法，包括以下步骤：步骤1、将该高筋条整体壁板装卡固定；步骤2、对该高筋条整体壁板的两端施加指向蒙皮(1)内侧的力，对该高筋条整体壁板的中部施加指向蒙皮(1)外侧的力；步骤3、在该高筋条整体壁板上确定喷丸区域(3)，在喷丸区域(3)内，使第一喷嘴(4)对蒙皮(1)的外表面按照预定的喷丸轨迹进行喷丸，使第二喷嘴(5)对每个高筋条(2)进行喷丸。该喷丸成形方法拓宽了喷丸成形在高筋薄壁及扭转外型的整体壁板上的应用，从而推动喷丸成形技术的发展，为未来飞行器整体壁板设计制造提供更多空间与选择，为进一步提升飞行器整体设计水平提供可能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钣金成形领域，具体是一种高筋条整体壁板扭转变形的喷丸成形方法。
技术介绍
喷丸成形是从表面喷丸强化工艺衍生出来的一种塑性成形方法，其具有以下优点：工艺装备简单，无需模具；喷丸成形零件长度不受设备大小的限制；具有提高零件抗疲劳性能和耐腐蚀性能的特点等。凭借这些技术优势，喷丸成形被广泛应用于飞机机翼、机身，火箭油箱等部件的整体壁板成形中。随着喷丸成形的技术发展，预应力喷丸成形逐步得到推广，在相同喷丸强度和覆盖率条件下，预应力喷丸的成形极限是自由喷丸的2倍～3倍，同时预应力喷丸还可有效控制沿喷丸路线方向的附加弯曲变形，该技术的应用进一步推动了喷丸成形技术的发展。美国金属改进公司利用预应力喷丸成形技术制造了世界最大飞机A380超临界机翼下壁板，它是迄今采用喷丸成形技术所获得的长度最大、厚度最大的构件，代表了国际喷丸成形工艺技术的最新成果。未来先进航空、航天飞行器的设计对结构减重要求愈趋严苛，通常会采用整体机加筋条形式代替传统铆接结构以减轻重量，壁板蒙皮减薄，筋条高度增加来保证刚度要求，高筋条薄蒙皮壁板结构形式给制造带来极大困难，传统压弯工艺易使高筋条发生失稳变形、蠕变时效成形需要大量模具成本且回弹变形不易控制，而喷丸成形技术具备解决这类壁板成形难题的潜力。此外，随着先进飞行器对空中机动性、抗空气阻力能力的提升，构成未来飞行器气动外型的整体壁板型面将日趋复杂。特别的，扭转外型的设计将给壁板制造同样带来困难。面临高筋薄壁、型面扭转等难点，喷丸成形技术作为此类壁板成形的主要手段，理应突破相关关键技术，为未来设计提供更多参考与选择。
技术实现思路
为了克服现有喷丸技术中无法形成外型面和筋条同步扭转的高筋条整体壁板的问题，本专利技术提供了一种高筋条整体壁板扭转变形的喷丸成形方法。该喷丸成形方法拓宽了喷丸成形在高筋薄壁及扭转外型的整体壁板上的应用，从而推动喷丸成形技术的发展，为未来飞行器整体壁板设计制造提供更多空间与选择，为进一步提升飞行器整体设计水平提供可能。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高筋条整体壁板扭转变形的喷丸成形方法，该高筋条整体壁板包括蒙皮和至少一个高筋条，高筋条设置于蒙皮的内表面，所述高筋条整体壁板扭转变形的喷丸成形方法包括以下步骤：步骤1、将该高筋条整体壁板装卡固定；步骤2、对该高筋条整体壁板的两端施加指向蒙皮内侧的力，对该高筋条整体壁板的中部施加指向蒙皮外侧的力；步骤3、在该高筋条整体壁板上确定喷丸区域，在喷丸区域内，使第一喷嘴对蒙皮的外表面按照预定的喷丸轨迹进行喷丸。本专利技术的有益效果是：1、提出一种对高筋条带筋壁板加载方式，该方式能够保证壁板在弹性变形范围内获得的扭转趋势最明显，而且对筋条施加压力的受力面积最小，以降低筋条失稳变形风险，这样在相同喷丸强度下可获得扭转变形量较大。2、预加载中使用高筋条压块，保证筋条在喷丸变形过程不发生失稳。3、设计喷丸区域及工艺参数，对壁板外蒙皮及筋条同步喷丸，实现二者协调扭转变形，在一次预应力加载下同时获得弦向及展向变形，最终获得较大扭转的外型面，可拓宽喷丸成形技术在整体壁板成形方向的应用。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1是高筋条整体壁板扭转变形的喷丸成形方法中步骤1和步骤2的立体示意图。图2是该高筋条整体壁板在装卡固定后的侧视图。图3是压块的立体示意图。图4是第一喷嘴在喷丸区域的行进轨迹示意图。图5是高筋条为三个时第二喷嘴在喷丸区域的行进轨迹示意图。图6是高筋条为三个时第一喷嘴和第二喷嘴的工作状态示意图。图7是高筋条为两个时第二喷嘴在喷丸区域的行进轨迹示意图。图8是高筋条为一个时第二喷嘴在喷丸区域的行进轨迹示意图。图9是高筋条为四个时第二喷嘴在喷丸区域的行进轨迹示意图。图中附图标记：1、蒙皮；2、高筋条；3、第一喷嘴的喷丸轨迹；4、第一喷嘴；5、第二喷嘴；6、压块；7、顶杆；8、聚氨酯垫层。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。一种高筋条整体壁板扭转变形的喷丸成形方法，该高筋条整体壁板包括蒙皮1和高筋条2，高筋条2设置于蒙皮1的内表面，所述高筋条整体壁板扭转变形的喷丸成形方法包括以下步骤：步骤1、将该高筋条整体壁板装卡固定；步骤2、对该高筋条整体壁板的两端施加指向蒙皮1内侧的力，对该高筋条整体壁板的中部施加指向蒙皮1外侧的力，如图1和图2所示；步骤3、在该高筋条整体壁板上确定喷丸区域，在喷丸区域内，使第一喷嘴4对蒙皮1的外表面按照预定的喷丸轨迹进行喷丸。在本实施例中，第一喷嘴4预定的喷丸轨迹为一条或多条相互平行的线段，在步骤3中，该预定的喷丸轨迹为位于蒙皮1的外表面的线段，该线段与高筋条2的延伸方向在蒙皮1外表面上的投影之间的夹角为锐角或钝角，以便于外力作用下使该高筋条整体壁板扭曲及最终产生扭转变形的高筋条整体壁板扭。在本实施例中，该高筋条整体壁板的蒙皮1为矩形，高筋条2沿蒙皮1的长度方向或宽度方向设置，蒙皮1由四条边和四个角组成，受到指向蒙皮1内侧的力的所述高筋条整体壁板的两端为该蒙皮1上相对的两个角，蒙皮1上另外的两个角的连线为所述喷丸区域的中心线，该喷丸区域为条形，沿垂直于该中心线的方向，该条形区域的宽度为蒙皮1宽度的30％～60％。如图4中，蒙皮1的左上角和右下角受到指向蒙皮1内侧的力，蒙皮1的左下角和右上角的连线为所述喷丸区域的中心线。高筋条2的延伸方向为图4和图5中的左右方向，该中心线与高筋条2的延伸方向在蒙皮1外表面上的投影之间的夹角小于45°，即图4中第一喷嘴4的喷丸轨迹与高筋条2的延伸方向之间的夹角小于45°。在该喷丸区域内，第一喷嘴4预定的喷丸轨迹为平行于上述中心线的至少一条斜线段，该斜线段也可以与该中心线之间的距离为零。如图4所示，在本实施例的在步骤3中，第一喷嘴4的喷丸轨迹可以为三条相互平行的虚线，相邻的两条虚线之间的距离为80mm。第一喷嘴4在喷丸时，依次按照从下向上或从上向下的顺序沿每一条虚线对蒙皮1的外表面进行喷丸，第一喷嘴4在沿一条虚线行进的过程中可以按照从左向右的方向行进。优选，第一喷嘴4为直喷嘴，第一喷嘴4的喷射方向垂直于蒙皮1的外表面。在本实施例的步骤3中，还包括使第二喷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高筋条整体壁板扭转变形的喷丸成形方法，其特征在于，该高筋条整体壁板包括蒙皮(1)和至少一个高筋条(2)，高筋条(2)设置于蒙皮(1)的内表面，所述高筋条整体壁板扭转变形的喷丸成形方法包括以下步骤：步骤1、将该高筋条整体壁板装卡固定；步骤2、对该高筋条整体壁板的两端施加指向蒙皮(1)内侧的力，对该高筋条整体壁板的中部施加指向蒙皮(1)外侧的力；步骤3、在该高筋条整体壁板上确定喷丸区域，在喷丸区域内，使第一喷嘴(4)对蒙皮(1)的外表面按照预定的喷丸轨迹进行喷丸。

【技术特征摘要】
1.一种高筋条整体壁板扭转变形的喷丸成形方法，其特征在于，该高筋条整体
壁板包括蒙皮(1)和至少一个高筋条(2)，高筋条(2)设置于蒙皮(1)的内表面，
所述高筋条整体壁板扭转变形的喷丸成形方法包括以下步骤：
步骤1、将该高筋条整体壁板装卡固定；
步骤2、对该高筋条整体壁板的两端施加指向蒙皮(1)内侧的力，对该高筋条
整体壁板的中部施加指向蒙皮(1)外侧的力；
步骤3、在该高筋条整体壁板上确定喷丸区域，在喷丸区域内，使第一喷嘴(4)
对蒙皮(1)的外表面按照预定的喷丸轨迹进行喷丸。
2.根据权利要求1所述的高筋条整体壁板扭转变形的喷丸成形方法，其特征在
于，在步骤3中，第一喷嘴(4)预定的喷丸轨迹为位于蒙皮(1)的外表面的线段，
该线段与高筋条(2)的延伸方向在蒙皮(1)外表面上的投影之间的夹角为锐角或钝
角。
3.根据权利要求1所述的高筋条整体壁板扭转变形的喷丸成形方法，其特征在
于，该高筋条整体壁板的蒙皮(1)为矩形，高筋条(2)沿蒙皮(1)的长度方向或
宽度方向设置，蒙皮(1)由四条边和四个角组成，受到指向蒙皮(1)内侧的力的所
述高筋条整体壁板的两端为该蒙皮(1)上相对的两个角，蒙皮(1)上另外的两个角
的连线为该喷丸区域的中心线，该喷丸区域为条形，沿垂直于该中心线的方向，该条
形的喷丸区域的宽度为蒙皮(1)宽度的30％～60％。
4.根据权利要求3所述的高筋条整体壁板扭转变形的喷丸成形方法，其特征在
于，第一喷嘴(4)为直喷嘴，第一喷嘴(4)的喷射方向垂直于蒙皮(1)的外表面，
在该喷丸区域内，该预定的喷丸轨迹为平行于该中心线的一条或多条线段。
5.根据权利要求3所述的高筋条整体壁板扭转变形的喷丸成形方法，其特征在
于，在步骤3中还包括使第二喷嘴(5)在该喷丸区域内对高筋条(2)进行喷丸，第
二喷嘴(5)为对称设置在高筋条(2)两侧的双弯喷嘴，当该高筋条整体壁板含有多
个相互平行的高筋条(2)时，在步骤3中，第二喷嘴(5)能够在该喷丸区...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明涛，曾元松，尚建勤，白雪飘，黄遐，吕凤工，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11