CN103433854A - 一种整体壁板的数字化喷丸成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种整体壁板的数字化喷丸成形方法，首先对整体壁板的几何信息进行提取分析，然后根据整体壁板的几何特征，确定不同的喷丸路径，按照不同曲率进行划分并确定喷丸速度进行喷丸，在得到最终成形的整体壁板板坯件后，根据残余应力值大小通过Almen试片试验得到特征线点列和特征点对应的弹丸速度。本发明可以对整体壁板的几何信息及材料特性进行分析后，确定喷丸路径和喷丸工艺参数，工艺的可重复性强，减小对整体壁板的修正以达到设计和装配的要求。

Description

一种整体壁板的数字化喷丸成形方法

技术领域

本发明涉及制造技术领域，具体为一种整体壁板的数字化喷丸成形方法。

背景技术

喷丸成形是整体壁板成形的一种重要工艺方法，传统的方法是通过大量试验反复试错或者结合数值模拟技术得出所需的喷丸路径及其工艺参数，这导致确定大型复杂曲面壁板件喷丸成形工艺参数需要很长的周期和高昂的试验成本，且工艺可重复性较差，喷丸成形以后还需要对整体壁板进行修正才能达到设计和装配的要求。

中国专利CN101289733A公开了一种激光辅助预应力喷丸成形—强化复合方法，首先以机械预应力加载方法使工件在弹性范围内发生预期的变形，然后向零件弹性能集中区域以激光束扫描，随即沿激光扫描路径对工件进行喷丸，其中涉及到建立仿真平台并利用仿真平台对工件进行虚拟复合成形，描述弹性能分布规律、设计激光加工参数和喷丸工艺参数，通过坯件传感器向控制系统反馈加工过程时时监控数据，控制系统根据这些数据及时修正工艺参数，优化激光处理和喷丸处理过程，形成整个加工过程的闭环控制。但这种方法并不能解决工艺可重复性较差这一问题，还是需要在进行修正才能达到设计和装配的要求。

发明内容

要解决的技术问题

为解决传统的方法导致确定大型复杂曲面壁板件喷丸成形工艺参数需要很长的周期和高昂的试验成本，且工艺可重复性较差，喷丸成形以后还需要对整体壁板进行修正以达到设计和装配的要求的问题，本发明提出了一种整体壁板的数字化喷丸成形方法。

技术方案

本发明的技术方案为：

所述一种整体壁板的数字化喷丸成形方法，其特征在于：采用以下步骤：

步骤1：采用三维整体壁板展开建模方法对整体壁板的几何信息进行提取分析：将三维整体壁板几何模型分解后提取特征线和特征点，并向整体壁板外形曲面上投影，然后把三维整体壁板外形曲面展开后计算投影的特征线点列和投影的特征点的位置；

步骤2：在三维设计软件中，对三维整体壁板几何模型分解后提取的特征线点列和特征点与整体壁板外形曲面展开后投影板坯件上的特征线点列和特征点进行对应排列；并在板坯件上的特征线点列和特征点贴应力传感器以测量该处应力的大小；

步骤3：根据整体壁板的几何特征，确定不同的喷丸路径：对整体壁板进行单面条带喷丸时，使喷丸路径沿着壁板极大曲率线的方向规划；对整体壁板进行双面喷丸时，根据整体壁板提取的曲面曲率，正面凸起处从反面喷丸，正面凹下处直接喷丸，确定正反面喷丸的顺序；

步骤4：将整体壁板的曲面曲率按照数值大小均匀分为5个部分，并对5个曲面曲率范围依次设定弹丸速度V₁、V₂、V₃、V₄、V₅，其中V₁、V₅分别对应最小及最大曲面曲率范围的弹丸速度，弹丸速度V₁、V₂、V₃、V₄、V₅按照△V值递增；并按照设定弹丸速度，对相应曲面曲率对应的壁板范围进行喷丸；

步骤5：三维扫描设备将喷丸后的壁板曲面轮廓传送到计算机中，计算机将得到的壁板曲面曲率与所需成形形状的壁板曲面曲率进行对比，找出小于所需成形曲率的位置后重新设定喷丸速度后再次喷丸，新的喷丸速度比之前该壁板范围内的喷丸速度大△V；

步骤6：循环进行步骤5，得到最终成形的整体壁板板坯件，并记录板坯件上的特征线点列和特征点处的残余应力值大小；根据特征线点列和特征点的残余应力值通过Almen试片试验得到特征线点列和特征点对应的弹丸速度，并以此弹丸速度作为整体壁板的数字化喷丸成形时的弹丸速度。

有益效果

本发明可以对整体壁板的几何信息及材料特性进行分析后，确定喷丸路径和喷丸工艺参数，工艺的可重复性强，减小对整体壁板的修正以达到设计和装配的要求。

附图说明

图1是本发明工艺流程示意图

具体实施方式

下面结合具体实施例描述本发明：

本实施例中的整体壁板的数字化喷丸成形方法，采用以下步骤：

步骤1：采用三维整体壁板展开建模方法对整体壁板的几何信息进行提取分析：将三维整体壁板几何模型分解后提取特征线和特征点，并向整体壁板外形曲面上投影，然后把三维整体壁板外形曲面展开后计算投影的特征线点列和投影的特征点的位置。

其中三维整体壁板展开建模方法采用中国发明专利201210237437.8公开的方法。该方法对整体壁板的几何信息进行提取分析后进行展开建模以确定出所需要的壁板板坯几何尺寸。

步骤2：在三维设计软件中，对三维整体壁板几何模型分解后提取的特征线点列和特征点与整体壁板外形曲面展开后投影板坯件上的特征线点列和特征点进行对应排列；并在板坯件上的特征线点列和特征点贴应力传感器以测量该处应力的大小；

其中a₁对应整体壁板几何模型分解后提取的特征线点列的一个点，b₁对应整体壁板几何模型分解后提取的特征点的一个点，a₁＇对应整体壁板外形曲面展开后投影板坯件上的特征线点列的一个点，b₁＇对应整体壁板外形曲面展开后投影板坯件上的特征点的一个点，a₁对应a₁＇、a₂对应a₂＇、a₃对应a₃＇，、b₁对应b₁＇、b₂对应b₂＇、b₃对应b₃＇，以此类推排列下去。

步骤3：根据整体壁板的几何特征，确定不同的喷丸路径：对整体壁板进行单面条带喷丸时，使喷丸路径沿着壁板极大曲率线的方向规划；对整体壁板进行双面喷丸时，根据整体壁板提取的曲面曲率，正面凸起处从反面喷丸，正面凹下处直接喷丸，确定正反面喷丸的顺序；

步骤4：将整体壁板的曲面曲率按照数值大小均匀分为5个部分，并对5个曲面曲率范围依次设定弹丸速度V₁、V₂、V₃、V₄、V₅，其中V₁、V₅分别对应最小及最大曲面曲率范围的弹丸速度，弹丸速度V₁、V₂、V₃、V₄、V₅按照△V值递增；并按照设定弹丸速度，对相应曲面曲率对应的壁板范围进行喷丸；

步骤5：三维扫描设备将喷丸后的壁板曲面轮廓传送到计算机中，计算机将得到的壁板曲面曲率与所需成形形状的壁板曲面曲率进行对比，找出小于所需成形曲率的位置后重新设定喷丸速度后再次喷丸，新的喷丸速度比之前该壁板范围内的喷丸速度大△V；

步骤6：循环进行步骤5，得到最终成形的整体壁板板坯件，并记录板坯件上的特征线点列和特征点处的残余应力值大小；根据特征线点列和特征点的残余应力值通过Almen试片试验得到特征线点列和特征点对应的弹丸速度，并以此弹丸速度作为整体壁板的数字化喷丸成形时的弹丸速度。

Claims (1)

1.一种整体壁板的数字化喷丸成形方法，其特征在于：采用以下步骤：

步骤1：采用三维整体壁板展开建模方法对整体壁板的几何信息进行提取分析：将三维整体壁板几何模型分解后提取特征线和特征点，并向整体壁板外形曲面上投影，然后把三维整体壁板外形曲面展开后计算投影的特征线点列和投影的特征点的位置；

步骤2：在三维设计软件中，对三维整体壁板几何模型分解后提取的特征线点列和特征点与整体壁板外形曲面展开后投影板坯件上的特征线点列和特征点进行对应排列；并在板坯件上的特征线点列和特征点贴应力传感器以测量该处应力的大小；

步骤3：根据整体壁板的几何特征，确定不同的喷丸路径：对整体壁板进行单面条带喷丸时，使喷丸路径沿着壁板极大曲率线的方向规划；对整体壁板进行双面喷丸时，根据整体壁板提取的曲面曲率，正面凸起处从反面喷丸，正面凹下处直接喷丸，确定正反面喷丸的顺序；

步骤4：将整体壁板的曲面曲率按照数值大小均匀分为5个部分，并对5个曲面曲率范围依次设定弹丸速度V₁、V₂、V₃、V₄、V₅，其中V₁、V₅分别对应最小及最大曲面曲率范围的弹丸速度，弹丸速度V₁、V₂、V₃、V₄、V₅按照△V值递增；并按照设定弹丸速度，对相应曲面曲率对应的壁板范围进行喷丸；

步骤5：三维扫描设备将喷丸后的壁板曲面轮廓传送到计算机中，计算机将得到的壁板曲面曲率与所需成形形状的壁板曲面曲率进行对比，找出小于所需成形曲率的位置后重新设定喷丸速度后再次喷丸，新的喷丸速度比之前该壁板范围内的喷丸速度大△V；

步骤6：循环进行步骤5，得到最终成形的整体壁板板坯件，并记录板坯件上的特征线点列和特征点处的残余应力值大小；根据特征线点列和特征点的残余应力值通过Almen试片试验得到特征线点列和特征点对应的弹丸速度，并以此弹丸速度作为整体壁板的数字化喷丸成形时的弹丸速度。

Images