CN106345882B - 一种振动辅助的飞机蒙皮拉伸成形及抑制回弹装置和工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种振动辅助的飞机蒙皮拉伸成形及抑制回弹装置和工艺，其特征包括：模具、激振器、弹性垫、拉伸设备、工作台、固定件；将激振器对称固定在模具两侧内部，模具下面装有弹性垫。拉伸成形过程中，拉伸运动与激振器振动同步工作，控制系统启动激振器，采用低频率，带动模具低频振动直到成形过程结束。拉伸成形结束，激振器采用高频率，带动模具及成形固定的飞机蒙皮高频振动抑制飞机蒙皮回弹。本发明能保证板料充分变形，并抑制飞机蒙皮回弹，从而能提高成形质量。

Description

一种振动辅助的飞机蒙皮拉伸成形及抑制回弹装置和工艺

技术领域

本申请属于冲压成形技术领域，具体的说是为提高飞机蒙皮拉伸成形零件质量、抑制回弹而提出的一种装置和工艺方法。

背景技术

拉伸成形是飞机蒙皮零件的主要成形方式之一，在拉伸成形过程中，板料内部会产生分布不均的应力，模具与板料之间会产生很大的摩擦力，使得成形后的蒙皮零件厚度不均，成形不充分，表面缺陷明显，极大地降低了蒙皮零件的成形质量。同时，拉伸成形结束后，飞机蒙皮零件与模具分离，由于零件内部的残余应力作用，使得成形后的零件形状回弹，影响了使用，甚至造成报废。

针对这些问题，目前的工艺方法大多集中于成形预测方面，采用数值模拟的方法，通过对应的力与应变规律分析，预测成形过程中可能会产生的缺陷，再通过工艺参数的优化，对成形进行控制。当然目前还不能十分准确的分析拉形过程，板材内部的应力应变规律，因而，目前成形的预测带有不确定性。此外，针对不同的材料，应力应变规律不能做到完全相同，这就需要具体的分析，精细地优化参数，技术要求高，操作复杂。

拉伸成形结束后的回弹现象，目前已经出现了振动时效消除工件内部残余应力的工艺。在相关专利中介绍了振动时效方法消除残余应力的方法与装置。这种装置只是单纯的将加工后的钣金零件固定在振动台上进行振动时效处理，在加工结束之后，将零件与拉伸成形装备分离，再采取固定方式将零件与准备的模胎固定，移动到振动台上，进行时效处理。在此过程中，很可能回弹现象已经发生了一部分，从而使得振动效果变差。

发明内容

本发明为克服上述现有技术存在的不足之处，提供一种振动辅助的飞机蒙皮拉伸成形及抑制回弹装置和工艺，以期能保证板料充分变形，并抑制飞机蒙皮回弹，从而能提高成形质量。

本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：

本发明一种振动辅助的飞机蒙皮拉伸成形及抑制回弹装置的特点包括：模具、激振器、弹性垫、拉伸设备、工作台、固定件；

在所述模具的两侧内部对称设置有n对激振器；所述模具通过所述固定件与所述工作台相连接；在所述模具和所述工作台之间设置有所述弹性垫用于阻止振动传递到所述工作台上，从而形成成形机构；

在所述拉伸设备的中间位置处设置有中空区；在所述中空区内放置有互不接触的成形机构；

所述拉伸设备通过自身的夹钳夹住板料的两侧并放置于所述模具的上表面，并通过液压缸驱动所述夹钳按照加载轨迹进行拉伸，同时使得所述激振器处于低频振动工作状态以辅助成形，直到所述板料成形为飞机蒙皮时，再使所述激振器处于高频振动工作状态以抑制回弹。

本发明一种振动辅助的飞机蒙皮拉伸成形及抑制回弹工艺的特点是应用由板料、模具、激振器、弹性垫、拉伸设备、工作台、固定件所组成的装置中，并按如下步骤进行：

步骤1、在所述模具的两侧内部对称固定有n对激振器；

步骤2、将所述弹性垫放置于所述工作台上，并将带有n对激振器的模具通过所述固定件固定在带有弹性垫的工作台上；从而形成成形机构；

步骤3、在所述拉伸设备的中间位置处预留有中空区，并将所述成形机构放置于所述中空区中，且所述拉伸设备与所述成形机构互不接触；

步骤4、所述拉伸设备通过自身的夹钳夹住板料的两侧并放置于所述模具的上表面；

步骤5、设置所述激振器的频率为10～50HZ，振幅为2～5个毫米，方向为竖直方向，使得所述激振器处于低频振动工作状态以辅助成形；

步骤6、所述拉伸设备通过液压缸驱动所述夹钳按照加载轨迹进行拉伸，同时启动所述激振器使其带动所述模具与板料同时振动，直到成形过程结束，所述板料(1)成形为飞机蒙皮为止；

步骤7、设置所述激振器的频率大于等于5000HZ，振幅为0.1～0.5个毫米，方向为竖直方向；使所述激振器处于高频振动工作状态以抑制回弹。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1、本发明在模具两侧内部对称设置n对激振器，模具与工作台之间连接弹性垫，区别于传统的整体式拉伸成形设备，将拉伸设备与成形机构分离开来，保证了振动时振动能量能有效地通过模具传递到飞机蒙皮上，同时，在拉伸成形过程中，拉伸运动与激振器振动同步工作，且使得激振器采用低频率工作模式，并带动模具低频振动直到成形结束，以辅助拉伸成行，在拉伸成形结束后，激振器采用高频率工作模式，并带动模具及成形固定的飞机蒙皮高频振动，以抑制飞机蒙皮回弹，从而提高了蒙皮零件成形质量。

2、本发明通过激振器带动模具低频振动，大大减小了板料与模具之间的摩擦力，均化了板料内部的应力，使板料变形更加充分、均匀，从而保证了飞机蒙皮成形质量。

3、本发明在拉伸成形结束后，通过激振器带动模具及成形蒙皮高频振动，消除了飞机蒙皮零件内部的残余应力，抑制了蒙皮零件的回弹。

4、本发明成形结束后的高频振动处理，采用不移动模具、蒙皮零件的方式，借助原有的液压缸夹钳固定方式，保持对成形后的板料不变的夹持力，避免了因移动可能导致的回弹发生现象，提高了振动效果。

5、相比较传统的整体拉形设备，本发明将本拉伸设备与成形机构分离开来，保证了振动时振动能量能有效地通过模具传递到蒙皮零件上。

6、本发明模具与工作台之间连接弹性垫，起到减振作用，减少了工作台的振动，还可以阻止振动传递到下面的工作台上，减少了能量的流失。同时，在实际工作环境中，弹性垫可以减小振动产生的噪音。

7、本发明装置操作方便，工艺效果好，应用前景广阔。

附图说明

图1为拉伸成形装置三维图及低频振动辅助成形原理示意图；

图2为拉伸成形装置三维图及高频振动抑制回弹原理示意图；

图3为成形机构侧视图；

图4为拉伸装备俯视图；

图5为低频辅助振动拉伸设备与激振器等效位移波形曲线图；

图6为高频振动输入的激振器振动等效位移波形曲线图；

图中序号：1板料；2模具；3激振器；4弹性垫；5拉伸设备；6工作台；7固定件；5a夹钳。

具体实施方式

本实施例中，一种振动辅助的飞机蒙皮拉伸成形及抑制回弹装置，该装置包括：模具2、激振器3、弹性垫4、拉伸设备5、工作台6、固定件7；不同于传统的整体式拉伸成形设备，本发明提出的飞机蒙皮拉伸成形装置，采用将拉伸设备5与成形机构分离的方式，形成了全新的飞机蒙皮拉神成形装置，具体的说，如图1、图2、图3、图4所示。

如图3所示，在模具2的两侧内部对称设置有n对激振器3；模具2通过固定件7与工作台6相连接；在模具2和工作台6之间设置有弹性垫4，从而形成成形机构；该成形机构通过设置弹性垫4阻止了振动传递到工作台6上，减少了能量的流失。同时，在实际工作环境中，还减小了振动产生的噪音；

如图4所示，在拉伸设备5的中间位置处设置有中空区，在中空区内放置有互不接触的成形机构；该中空区是本拉伸设备5与传统整体式设备不同之处，在振动时，可以保护拉伸设备5本身，同时保证能量有效传递；

如图1、图2所示，拉伸设备5通过自身的夹钳5a夹住板料1的两侧并放置于模具2的上表面，并通过液压缸驱动夹钳5a按照加载轨迹进行拉伸，同时开启控制系统使得激振器3处于低频振动工作状态以辅助成形，直到板料1成形为飞机蒙皮时，再使激振器3处于高频振动工作状态以抑制回弹。

对于激振器3的固定形式，本发明中考虑到要安装固定在模具两侧内部，所以没有采用常见的夹钳刚性固定方式，而是采用了螺栓连接的方式。

本实施例中，一种振动辅助的飞机蒙皮拉伸成形及抑制回弹工艺，本工艺中，选用的板料1长度为2m，宽度为1m,厚度为2mm,材料为铝合金2024，拉伸成形的零件为飞机机身蒙皮，是应用由板料1、模具2、激振器3、弹性垫4、拉伸设备5、工作台6、固定件7所组成的装置,并按如下步骤进行：

步骤1、在模具2的两侧内部对称固定有n对激振器3；

步骤2、将弹性垫4放置于工作台6上，并将带有n对激振器3的模具2通过固定件7固定在带有弹性垫4的工作台6上；从而形成成形机构；

步骤3、在拉伸设备5的中间位置处预留有中空区，并将成形机构放置于中空区中，且拉伸设备5与成形机构互不接触；

步骤4、拉伸设备5通过自身的夹钳5a夹住板料1的两侧并放置于模具2的上表面；

步骤5、设置激振器3的频率为10～50HZ，振幅为2～5个毫米，方向为竖直方向，使得激振器3处于低频振动工作状态以辅助成形；

步骤6、所述拉伸设备5通过液压缸驱动夹钳5a按照加载轨迹进行拉伸，同时启动激振器3使其带动模具2与板料1同时振动，直到成形过程结束，板料1成为飞机机身蒙皮为止；

步骤7、设置激振器3的频率大于等于5000HZ，振幅为0.1～0.5个毫米，方向为竖直方向；使激振器3处于高频振动工作状态以抑制回弹。

如图1、图2所示，本实施例中，在模具2的内部对称两侧分别固定有2对激振器3，图1所示为激振器3低频振动辅助拉伸成形工艺。低频振动辅助重点在于拉伸设备5与激振器3同步工作。低频振动辅助的好处在于可以减小板料与模具之间的摩擦力，均化板料内部的应力，使板料变形更加充分、均匀，从而保证蒙皮成形质量。图2所示为激振器3高频振动抑制回弹工艺。高频振动重点在于夹钳5a要始终保持对所成形的飞机蒙皮不变的夹持力，成形机构与拉伸设备互不接触，避免了因移动模具、飞机蒙皮可能导致的回弹发生现象，提高了振动效果。高频振动消除了飞机蒙皮内部的残余应力，抑制了回弹。

如图5所示，激振器3低频振动辅助，通过设置频率10～50HZ，振幅2～5个毫米，方向竖直方向，形成了拉伸装备5与激振器3的等效位移波形曲线。

如图6所示，激振器3高频振动抑制回弹，通过设置频率大于等于5000HZ，振幅0.1～0.5个毫米，方向竖直方向，形成了激振器振动等效位移波形曲线。

Claims (2)

1.一种振动辅助的飞机蒙皮拉伸成形及抑制回弹装置，其特征包括：模具(2)、激振器(3)、弹性垫(4)、拉伸设备(5)、工作台(6)、固定件(7)；

在所述模具(2)的两侧内部对称设置有n对激振器(3)；所述模具(2)通过所述固定件(7)与所述工作台(6)相连接；在所述模具(2)和所述工作台(6)之间设置有所述弹性垫(4)用于阻止振动传递到所述工作台(6)上，从而形成成形机构；

在所述拉伸设备(5)的中间位置处设置有中空区；在所述中空区内放置有互不接触的成形机构；

所述拉伸设备(5)通过自身的夹钳(5a)夹住板料(1)的两侧并放置于所述模具(2)的上表面，并通过液压缸驱动所述夹钳(5a)按照加载轨迹进行拉伸，同时使得所述激振器(3)处于低频振动工作状态以辅助成形，直到所述板料(1)成形为飞机蒙皮时，再使所述激振器(3)处于高频振动工作状态以抑制回弹。

2.一种振动辅助的飞机蒙皮拉伸成形及抑制回弹工艺，其特征是应用由板料(1)、模具(2)、激振器(3)、弹性垫(4)、拉伸设备(5)、工作台(6)、固定件(7)所组成的装置中，并按如下步骤进行：

步骤1、在所述模具(2)的两侧内部对称固定有n对激振器(3)；

步骤2、将所述弹性垫(4)放置于所述工作台(6)上，并将带有n对激振器(3)的模具(2)通过所述固定件(7)固定在带有弹性垫(4)的工作台(6)上；从而形成成形机构；

步骤3、在所述拉伸设备(5)的中间位置处预留有中空区，并将所述成形机构放置于所述中空区中，且所述拉伸设备(5)与所述成形机构互不接触；

步骤4、所述拉伸设备(5)通过自身的夹钳(5a)夹住板料(1)的两侧并放置于所述模具(2)的上表面；

步骤5、设置所述激振器(3)的频率为10～50HZ，振幅为2～5个毫米，方向为竖直方向，使得所述激振器(3)处于低频振动工作状态以辅助成形；

步骤6、所述拉伸设备(5)通过液压缸驱动所述夹钳(5a)按照加载轨迹进行拉伸，同时启动所述激振器(3)使其带动所述模具(2)与板料(1)同时振动，直到成形过程结束，所述板料(1)成形为飞机蒙皮为止；

步骤7、设置所述激振器(3)的频率大于等于5000HZ，振幅为0.1～0.5个毫米，方向为竖直方向；使所述激振器(3)处于高频振动工作状态以抑制回弹。