一种采用线性摩擦焊进行三维立体结构制造的方法技术

本申请属于飞机制造技术领域，特别涉及一种采用线性摩擦焊进行三维立体结构制造的方法。包括：步骤一：获取待制造的飞机部段以及所述飞机部段的特性参数，并根据所述特性参数获取所述飞机部段的承力构件以及所述承力构件的材料；步骤二：根据所述承力构件之间无机械连接的整体结构构型，设计所述飞机部段的三维立体结构；步骤三：根据线性摩擦焊设备的性能以及所述承力构件的锻件尺寸，确定线性摩擦焊焊缝的位置，进行焊接。本申请的采用线性摩擦焊进行三维立体结构制造的方法，可有效减轻结构重量，同时整体结构尺寸变化均匀，可以减少结构刚度突变，可提高结构寿命，有效提高材料的利用率，而且焊后无需热处理，可显著降低零件制造成本。

A method of manufacturing three-dimensional structure by linear friction welding

【技术实现步骤摘要】
一种采用线性摩擦焊进行三维立体结构制造的方法
本申请属于飞机制造
，特别涉及一种采用线性摩擦焊进行三维立体结构制造的方法。
技术介绍
新型战斗机对机体结构的减重及可靠性提出了更高要求，飞机结构的整体化、轻量化及可靠性已经成为设计重点考核的方向。随着对战机速度与性能要求的不断提高，高性能钛合金在飞机结构上已获得大量应用，但是复杂空间纵、横承力结构的连接问题也凸显出来，主要表现在受空间限制，而且结构增重、疲劳寿命较低等。传统军用飞机的横向构件和纵向构件是由角盒、型材等通过紧固件机械连接组合而成的。这种结构构型零件数量多、紧固件孔等薄弱环节多、工装模具多，导致结构重量较大、连接部位刚度突变、疲劳寿命较短，而且制造成本较高。因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
技术实现思路
本申请的目的是提供了一种采用线性摩擦焊进行三维立体结构制造的方法，以解决现有技术存在的至少一个问题。本申请的技术方案是：一种采用线性摩擦焊进行三维立体结构制造的方法，包括：步骤一：获取待制造的飞机部段以及所述飞机部段的特性参数，并根据所述特性参数获取所述飞机部段的承力构件以及所述承力构件的材料；步骤二：根据所述承力构件之间无机械连接的整体结构构型，设计所述飞机部段的三维立体结构；步骤三：根据线性摩擦焊设备的性能以及所述承力构件的锻件尺寸，确定线性摩擦焊焊缝的位置，进行焊接。可选地，步骤一中，所述特性参数包括所述飞机部段的承载、刚度以及环境参数。可选地，步骤一中，所述环境参数包括环境温度和湿度。可选地，步骤一中，所述承力构件包括纵向承力构件和横向承力构件。可选地，步骤一中，所述飞机部段为飞机的平尾作动筒支撑结构，所述飞机部段的承力构件包括尾梁外侧纵向梁、第一横向隔框以及第二横向隔框。可选地，所述尾梁外侧纵向梁设置有平尾作动筒接头。可选地，所述尾梁外侧纵向梁、所述第一横向隔框以及所述第二横向隔框为钛合金制件。可选地，步骤三包括：根据所述尾梁外侧纵向梁以及所述第一横向隔框的厚度确定第一线性摩擦焊焊缝的第一焊接面积；根据所述尾梁外侧纵向梁以及所述第二横向隔框的厚度确定第二线性摩擦焊焊缝的第二焊接面积；确定所述第一线性摩擦焊焊缝以及所述第二线性摩擦焊焊缝的位置，使得所述第一焊接面积和所述第二焊接面积不超过所述线性摩擦焊设备焊接截面的能力限制；根据所述第一线性摩擦焊焊缝以及所述第二线性摩擦焊焊缝的位置进行焊接。专利技术至少存在以下有益技术效果：本申请的采用线性摩擦焊进行三维立体结构制造的方法，节省了纵向承力构件、横向承力构件连接所需的角盒、角材、紧固件等连接件，可有效减轻结构重量，同时整体结构尺寸变化均匀，可以减少结构刚度突变；由于减少或者取消了紧固件孔等结构的疲劳薄弱环节，可提高结构寿命50％以上；采用线性摩擦焊，可以以小拼大设计成三维立体结构，使结构设计不受锻件尺寸约束，相对于大型整体锻件，有效提高材料的利用率，而且焊后无需热处理，可显著降低零件制造成本。附图说明图1是本申请一个实施方式的采用线性摩擦焊进行三维立体结构示意图；图2是本申请另一个实施方式的采用线性摩擦焊进行三维立体结构示意图。其中：1-飞机主承力骨架；10-横向构件；11-第一纵向构件；12-第二纵向构件；13-第三纵向构件；14-第四纵向构件；2-平尾作动筒支撑结构；20-尾梁外侧纵向梁；201-平尾作动筒接头；21-第一横向隔框；22-第二横向隔框。具体实施方式为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。下面结合附图1至图2对本申请做进一步详细说明。本申请的采用线性摩擦焊进行三维立体结构制造的方法，包括：步骤一：获取待制造的飞机部段以及飞机部段的特性参数，并根据特性参数获取飞机部段的承力构件以及承力构件的材料；步骤二：根据承力构件之间无机械连接的整体结构构型，设计飞机部段的三维立体结构；步骤三：根据线性摩擦焊设备的性能以及承力构件的锻件尺寸，确定线性摩擦焊焊缝的位置，进行焊接。在本申请的一个实施方式中，如图1所示。首先，确定待制造的飞机部段，本实施例中待制造的飞机部段为飞机主承力骨架1，根据飞机主承力骨架1的承载、刚度参数以及环境要求，例如环境温度和湿度，布置飞机主承力骨架1的纵向承力构件和横向承力构件，本实施例中，承力构件包括横向构件10、第一纵向构件11、第二纵向构件12、第三纵向构件13以及第四纵向构件14，上述纵向承力构件和横向承力构件均为钛合金制件。其次，按照纵向承力构件与横向承力构件之间无机械连接的整体结构构型，设计该部段的三维立体结构，确定其结构参数，外廓尺寸不受现有锻造能力的约束，本实施例中，第一纵向构件11、第二纵向构件12、第三纵向构件13以及第四纵向构件14的端部均与横向构件10连接。最后，根据现有线性摩擦焊设备的性能，主要考虑焊接面为平面以及焊缝的截面面积大小，综合纵向构件和横向构件的锻件尺寸，确定线性摩擦焊焊缝的位置，保证各个纵向构件、横向构件的锻件尺寸不会超过现有锻造设备能力要求，第一纵向构件11、第二纵向构件12、第三纵向构件13以及第四纵向构件14的端部与横向构件10的各个线性摩擦焊焊缝的焊接面积不超过所选线性摩擦焊设备焊接能力的限制，通过线性摩擦焊实现飞机主承力骨架1三维立体结构的制造。在本申请的另一个实施方式中，如图2所示。首先，确定待制造的飞机部段，本实施例中待制造的飞机部段为飞机的平尾作动筒支撑结构2，根据平尾作动筒支撑结构2的承载、刚度参数以及环境要求，例如环境温度和湿度，布置平尾作动筒支撑结构2的纵向承力构件和横向承力构件，本实施例中，平尾作动筒支撑结构2的的承力构件包括设置有平尾作动筒接头201的尾梁外侧纵向梁20、第一横向隔框21以及第二横向隔框22，尾梁外侧纵向梁20、第一横向隔框21以及第二横向隔框22均为钛合金制件。其次，按照尾梁外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用线性摩擦焊进行三维立体结构制造的方法，其特征在于，包括：/n步骤一：获取待制造的飞机部段以及所述飞机部段的特性参数，并根据所述特性参数获取所述飞机部段的承力构件以及所述承力构件的材料；/n步骤二：根据所述承力构件之间无机械连接的整体结构构型，设计所述飞机部段的三维立体结构；/n步骤三：根据线性摩擦焊设备的性能以及所述承力构件的锻件尺寸，确定线性摩擦焊焊缝的位置，进行焊接。/n

【技术特征摘要】
1.一种采用线性摩擦焊进行三维立体结构制造的方法，其特征在于，包括：
步骤一：获取待制造的飞机部段以及所述飞机部段的特性参数，并根据所述特性参数获取所述飞机部段的承力构件以及所述承力构件的材料；
步骤二：根据所述承力构件之间无机械连接的整体结构构型，设计所述飞机部段的三维立体结构；
步骤三：根据线性摩擦焊设备的性能以及所述承力构件的锻件尺寸，确定线性摩擦焊焊缝的位置，进行焊接。


2.根据权利要求1所述的采用线性摩擦焊进行三维立体结构制造的方法，其特征在于，步骤一中，所述特性参数包括所述飞机部段的承载、刚度以及环境参数。


3.根据权利要求2所述的采用线性摩擦焊进行三维立体结构制造的方法，其特征在于，步骤一中，所述环境参数包括环境温度和湿度。


4.根据权利要求1所述的采用线性摩擦焊进行三维立体结构制造的方法，其特征在于，步骤一中，所述承力构件包括纵向承力构件和横向承力构件。


5.根据权利要求4所述的采用线性摩擦焊进行三维立体结构制造的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：许平，毕世权，王奡，张伟宁，穆泉旭，苏智星，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21