CN110788560A - 变厚度板件的制造方法、变厚度板件及航空设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变厚度板件的制造方法、变厚度板件及航空设备，属于机械制造技术领域。本发明所提供的变厚度板件的制造方法具体包括三个步骤，首先利用滚弯设备将板件滚弯至预设弧度，然后沿第一方向拉伸板件，对板件在厚度方向上的应力进行校正，最后在板件的厚度方向上进行加工以形成变厚度板件。该制造方法通过在滚弯成形工序和厚度加工工序增加了拉伸校正工序，在极大程度上均衡了板件在厚度方向上的应力，从而解决了滚弯工序导致的板件在厚度方向上应力不均且无规律的问题，避免了后续厚度加工工序中由于应力不均导致的板件变形严重的问题，在极大程度上提高了变厚度板件最终的成型精度以及最终形状的稳定性。

Description

变厚度板件的制造方法、变厚度板件及航空设备

技术领域

本发明涉及机械制造技术领域，尤其涉及一种变厚度板件的制造方法、应用该制造方法制成的板件及使用该板件的航空设备。

背景技术

随着航空业的快速发展，航空设备的分类越来越精细，种类也越来越多。以最主要的航空设备飞机为例，除了在人们的日常生活中作为远途出行的最主要交通工具的客机外，还包括多种其他类别的飞机，例如用于农业生产的农业机、用于保护森林的森林防护机、航测机、医疗救护机、气象监测机、游览机、试验研究机、执法机等多种飞机。

性能提升和减重是航空业目前的两大主题。为了同时满足上述两大主题，航空设备大多选择采用整体壁板替代利用铆接工艺形成的拼接壁板。由于航空设备的设计需要符合流体力学，因此航空设备上的壁板多为曲面，且不同位置处的壁板厚度不同。现有技术中一般采用滚弯加铣削一板件的方式制造变厚度壁板。由于整体板件的体积较大，在进行滚弯处理形成一定弧度后，在厚度方向上的应力分布会很不均匀且无规律，从而导致在进行后续铣削时，很容易破坏板件原有的应力平衡状态，使板件产生严重变形，该变形无法预测且无法消除，不仅会对形成的壁板最终精度产生严重影响，还会降低使用该壁板的航空设备的航行性能和使用寿命。

因此如何提出一种能够克服上述问题的变厚度板件的制造方法是现在亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种变厚度板件的制造方法，该制造方法工序简单，能够消除板件内的应力集中，有利于提高板件成型后的精度。

本发明的第二个目的在于提供一种板件，该板件内部应力分布均匀，板件外形精度高。

本发明的第三个目的在于提供一种航空设备，该航空设备的外形精度高，稳定性高，自重低，使用寿命长，航行性能高。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种变厚度板件的制造方法，包括以下步骤：

S1：利用滚弯设备将板件滚弯至预设弧度；

S2：沿第一方向拉伸所述板件，对所述板件厚度方向上的应力进行校正；

S3：在所述板件的厚度方向上进行加工，以形成变厚度板件。

作为优选，经过步骤S1后的所述板件包括弧形侧面和平直侧面。

作为优选，所述第一方向垂直于所述弧形侧面。

作为优选，所述第一方向垂直于所述平直侧面。

作为优选，在步骤S2中，拉伸所述板件的拉力在所述弧形侧面或者所述平直侧面上均匀分布。

作为优选，在步骤S2中，所述板件的拉伸变形量小于预设值。

作为优选，所述预设值为3％。

作为优选，在步骤S3中，利用机械铣切或者化学铣削在所述板件的厚度方向上进行加工。

一种变厚度板件，使用上述的变厚度板件的制造方法制成。

一种航空设备，包括壁板，所述壁板采用上述的变厚度板件制成。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种变厚度板件的制造方法，该制造方法具体包括三个步骤，首先利用滚弯设备将板件滚弯至预设弧度，然后沿第一方向拉伸板件，对板件在厚度方向上的应力进行校正，最后在板件的厚度方向上进行加工以形成变厚度板件。该制造方法通过在滚弯成形工序和厚度加工工序增加了拉伸校正工序，在极大程度上均衡了板件在厚度方向上的应力，从而解决了滚弯工序导致的板件在厚度方向上应力不均且无规律的问题，避免了后续厚度加工工序中由于应力不均导致的板件变形严重的问题，在极大程度上提高了变厚度板件最终的成型精度以及最终形状的稳定性。

附图说明

图1是本发明所提供的变厚度板件的制造方法的流程图；

图2是本发明所提供的变厚度板件的制造方法在步骤S1之后的应力分布图；

图3是本发明所提供的变厚度板件的制造方法步骤S2中第一方向的示意图一；

图4是本发明所提供的变厚度板件的制造方法步骤S2中第一方向的示意图二；

图5是利用本发明所提供的变厚度板件的制造方法在步骤S2之后的应力分布图。

图中：

1、板件；101、弧形侧面；102、平直侧面；

2、支撑件。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本实施例提供了一种变厚度板件的制造方法，该制造方法步骤简单能够有效地均衡板件1在厚度方向上的应力分布，消除板件1局部部位的应力集中，避免后续应力集中导致的板件1不规律弯曲和变形，有利于提高板件1最后的成型精度和成型稳定性。具体的，如图1所示，该变厚度板件的制造方法具体包括如下三个步骤：

S1：滚弯成形。即利用滚弯设备将平直的板件1滚弯至预设弧度。在本实施例中，对滚弯设备的具体类型不做限制，只要是现有的能够完成滚弯任务的设备即可，例如滚弯机、弯弧机等。当经过滚弯成形以后，平直的板件1弯曲形成一定弧度，板件1的端面变成同心设置的两个圆弧面，板件1的侧面则根据在板件1上位置的不同形成弧形端面和平直侧面102。由于在生产制造过程中，板件1的初始形状多为长方形，因此板件1包括两个平行且相对设置的平直端面和两个平行且相对设置的弧形端面。板件1滚弯后的弧度大小在此不做限定，根据板件1的应用场合以及设计数值决定。板件1的材料在此也不做限定，例如可以为金属材料或者高分子材料等。经过滚弯变形以后的板件1在其厚度方向上的应力分布如图2所示，不仅分布不均匀，且毫无规律。

S2：拉伸校正。即将板件1沿第一方向进行微拉伸，从而改变板件1在厚度方向上的应力分布，对板件1在厚度方向上的应力进行校正。具体的，第一方向为如图3所示的垂直弧形侧面101向外的方向。通过利用拉伸设备拉住板件1设置有弧形侧面101的一端，并垂直弧形侧面101向外施加一定的拉力F，施加力的时间为t，即可完成对板件1的拉伸。由于弧形侧面101位于整个板件1的侧部，其代表的就是整个板件1的厚度，通过向弧形侧面101施加垂直的拉力F，即能够使板件1发生微量塑性变形，改变板件1内部在厚度方向上的分子排布，从而改变厚度方向上的应力分布。当然除了弧形侧面101能够反映板件1的厚度外，平直侧面102同样能够反映板件1的厚度，因此第一方向也可以如图4所示为垂直于平直侧面102并向外的方向。经过拉伸校正后的板件1在厚度方向上的应力分布如图5所示变得均衡且相等，从而为下一工序提供了良好的加工基础。

为了提高拉伸校正的效果，在步骤S2中，拉伸板件1的拉力F在弧形侧面101或者平直侧面102上均匀分布。拉力F的大小以及拉伸时间t的大小根据板件1的材料进行具体限定，但是需要保证经过拉力F拉伸校正后板件1的拉伸变形要小于预设值，从而避免拉伸过渡将板件1拉断，对板件1在厚度方向上应力分布产生破坏性影响。在本实施例中，预设值设置为3％，3％以下的预设值能够在保证应力校正效果的前提下，避免板件1被拉断。进一步地，在拉伸板件1时，可以在两个弧形侧面101或者两个平直侧面102上同时向相反方向拉伸，从而提高拉伸校正的效果。拉伸校正可以采用一次拉伸到位，也可以采用多个拉伸叠加。当采用多次拉伸时，多个拉伸的拉伸变形量叠加值不大于3％。为了提高拉伸过程的稳定性，可以将板件1置于支撑件2上，支撑件2的支撑面的弧度为与板件1的弧度相同。

S3：厚度加工。经过拉伸板件1对其在厚度上的应力进行校正以后，按照设计形状对板件1的厚度进行加工，以形成变厚度板件。加工方法可以采用机械加工，例如采用机械铣削，机械铣削是利用铣刀作为刀具在工件表面进行加工的一种机械加工方法。为了提高铣削精度，可以采用数控铣床执行铣削任务。当然除了机械铣削以为下，还可以采用化学铣削，化学铣削是一种把工件表面不需要加工的部分用耐腐蚀涂层保护起来，然后将工件浸入适当成分的化学溶液中，露出的工件加工表面与化学溶液产生反应，材料不断地被溶解去除，经一定时间达到预定的深度后取出工件，工件便获得所需要的形状和厚度。

上述变厚度板件的制造方法通过在滚弯成形工序和厚度加工工序之间增加了拉伸校正工序，利用拉力F使板件1在滚弯工序后发生微量塑性变形，从而在极大程度上均衡了板件1在厚度方向上的应力，使板件1在环向上的应力趋于同乡、均匀，从而解决了滚弯工序导致的板件1在厚度方向上应力不均且无规律的问题，避免了后续厚度加工工序中由于应力不均导致的板件1变形严重的问题，在极大程度上提高了变厚度板件最终的成型精度以及最终形状的稳定性。此外，该方法整个工序的成本较低、实现方便、加工周期较短，且由于上述变厚度板件的制造方法不受板件1材料、尺寸以及厚度的限制，在整个工序中不需要加热处理，所需的塑性变形量小，因此其使用范围很广，尤其适合应用于温度敏感性高和不能进行热加工的板状零件成形。

本实施例还提供了一种变厚度板件，该变厚度板件采用上述的变厚度板件的制造方法制成，不仅具有较高的外形精度，且其内部的应力分布均匀，外形的稳定度较高，不易发生变形弯曲。

本实施例还提供一种利用上述变厚度板件作为壁板的航空设备，航空设备的种类不限，例如可以为飞机、火箭等。通过采用上述变厚度板件，该航空设备不仅外形精度高，稳定性高，且自重低，使用寿命长，航行性能高。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种变厚度板件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：利用滚弯设备将板件(1)滚弯至预设弧度；

S2：沿第一方向拉伸所述板件(1)，对所述板件(1)厚度方向上的应力进行校正；

S3：在所述板件(1)的厚度方向上进行加工，以形成变厚度板件。

2.根据权利要求1所述的变厚度板件的制造方法，其特征在于，

经过步骤S1后的所述板件(1)包括弧形侧面(101)和平直侧面(102)。

3.根据权利要求2所述的变厚度板件的制造方法，其特征在于，

所述第一方向垂直于所述弧形侧面(101)。

4.根据权利要求2所述的变厚度板件的制造方法，其特征在于，

所述第一方向垂直于所述平直侧面(102)。

5.根据权利要求3或4所述的变厚度板件的制造方法，其特征在于，

在步骤S2中，拉伸所述板件(1)的拉力在所述弧形侧面(101)或者所述平直侧面(102)上均匀分布。

6.根据权利要求1所述的变厚度板件的制造方法，其特征在于，

在步骤S2中，所述板件(1)的拉伸变形量小于预设值。

7.根据权利要求6所述的变厚度板件的制造方法，其特征在于，

所述预设值为3％。

8.根据权利要求1所述的变厚度板件的制造方法，其特征在于，

在步骤S3中，利用机械铣切或者化学铣削在所述板件(1)的厚度方向上进行加工。

9.一种变厚度板件，其特征在于，使用权利要求1-8中任一项所述的变厚度板件的制造方法制成。

10.一种航空设备，包括壁板，其特征在于，所述壁板采用权利要求9中所述的变厚度板件制成。

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