CN111922922A - 大曲率双凸外型带筋整体壁板喷丸强化变形调控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大曲率双凸外型带筋整体壁板喷丸强化变形调控方法，该方法包括：确定大曲率双凸外型带筋整体壁板的喷丸成形参数；确定大曲率双凸外型带筋整体壁板的外形精度、表面覆盖率；依据喷丸成形参数、外形精度及表面覆盖率，划分大曲率双凸外型带筋整体壁板为多个区域；确定每一个区域的喷丸强化参数；依据喷丸强化参数，依据设定顺序喷丸强化每一个区域。该大曲率双凸外型带筋整体壁板喷丸强化变形调控方法的目的是解决大曲率双凸外型带筋整体壁板经过全表面喷丸强化后极易产生较大的变形的问题。

Description

大曲率双凸外型带筋整体壁板喷丸强化变形调控方法

技术领域

本发明涉及喷丸成形技术领域，具体涉及一种大曲率双凸外型带筋整体壁板喷丸强化变形调控方法。

背景技术

早在上世纪20-30年代，发现了喷丸处理具有改善零件疲劳性能的功效后，由喷(抛)丸清理工艺脱颍而出发展形成的喷丸强化工艺，立即被用来改善汽车零件(特别是弹簧)的疲劳强度，并且在汽车制造业中率先获得了广泛的应用。鉴于该工艺的成本低廉、生产效率高，尤其是强化效果卓著，很快被应用到航空制造业中，并在航空和军工制造业中取得了长足发展并不断完善，然而喷丸强化技术在提高零件疲劳等性能的同时也会带来零件不同程度的变形，甚至影响零件的装配和使用。

随着现代飞机技战术指标的不断提高，飞机结构不断改进，机翼整体壁板无论从外形还是结构上都日趋复杂，外形上为提高气动效率，翼型曲面由直纹面、带弯折的翼面发展到目前大型复杂机翼翼型曲面，为了提高整体壁板的结构效率，壁板从等厚结构发展到目前厚度呈不连续变化的等强度设计，所要求的外形曲率及成形精度也不断提高，因此其制造难度也不断增大。

大型大曲率双凸外型带筋整体壁板喷丸成形后，其外形达到贴模间隙要求，必须采用喷丸强化技术稳定和提高壁板的疲劳性能，由于大型大曲率双凸外型带筋整体壁板整体尺寸大、蒙皮薄、外形曲率变化大且喷丸成形后内应力复杂，因此壁板经过全表面喷丸强化后极易产生较大的变形，从而影响壁板外形精度达标，而喷丸强化后为避免引入表面缺陷的风险，按技术要求又不能再进行超声喷丸校形等外形校正，因此需要喷丸强化过程中尽可能降低壁板的变形量，避免壁板强化之后的外形超差。

因此，发明人提供了一种大曲率双凸外型带筋整体壁板喷丸强化变形调控方法。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明实施例提供了一种大曲率双凸外型带筋整体壁板喷丸强化变形调控方法，通过将喷丸强化形变有效控制在技术要求允许的范围内，避免壁板强化之后的超声喷丸校形，解决了大曲率双凸外型带筋整体壁板经过全表面喷丸强化后极易产生较大的变形的技术问题。

(2)技术方案

本发明的实施例提供了一种大曲率双凸外型带筋整体壁板喷丸强化变形调控方法，该方法包括以下步骤：

确定大曲率双凸外型带筋整体壁板的喷丸成形参数；

确定所述大曲率双凸外型带筋整体壁板的外形精度、表面覆盖率；

依据所述喷丸成形参数、所述外形精度及所述表面覆盖率，划分所述大曲率双凸外型带筋整体壁板为多个区域；

确定每一个所述区域的喷丸强化参数；

依据所述喷丸强化参数，依据设定顺序喷丸强化每一个所述区域。

进一步地，所述喷丸成形参数包括气压、流量、喷射角度、喷射距和移动速度。

进一步地，所述确定所述大曲率双凸外型带筋整体壁板的外形精度、表面覆盖率，具体为：

依据所述大曲率双凸外型带筋整体壁板的外形检验型架，在不加砂袋的情况下，测量所述大曲率双凸外型带筋整体壁板喷丸成形后的外形精度和观察表面覆盖率，并记录第一数据；和，

在加砂袋的情况下，测量所述大曲率双凸外型带筋整体壁板喷丸成形后的外形精度，并记录第二数据。

进一步地，所述依据所述成形参数、所述外形精度及所述表面覆盖率，划分所述大曲率双凸外型带筋整体壁板为多个区域，具体包括如下步骤：

根据所述大曲率双凸外型带筋整体壁板的外形结构将其划分为双凸蒙皮区、单曲率蒙皮区、边缘减薄区和长桁区；

依据所述喷丸成形参数、所述外形精度及所述表面覆盖率将所述大曲率双凸外型带筋整体壁板划分为双凸蒙皮区内型面、双凸蒙皮区外型面、单曲率蒙皮区内型面、单曲率蒙皮区外型面、长桁上表面、长桁下表面和边缘减薄区。

进一步地，所述喷丸强化参数包括喷丸强度、喷丸路径、弹性预应力和喷丸顺序。

进一步地，所述喷丸顺序为依次进行边缘减薄区、长桁上表面、长桁下表面、双凸蒙皮区内型面、双凸蒙皮区外型面、单曲率蒙皮区内型面和单曲率蒙皮区外型面的喷丸处理。

进一步地，所述依据设定顺序喷丸强化每一个所述区域，具体包括如下步骤：

针对不同的区域、所述设定顺序及所述弹性预应力，对所述大曲率双凸外型带筋整体壁板进行预应力装夹；

遮蔽保护所述区域的周围区域，将所述喷丸强度对应的喷射气压、喷嘴移动速度、弹丸流量、喷嘴直径、弹丸型号和强化轨迹输入到喷丸设备中，对相应区域进行表面全覆盖喷丸强化。

进一步地，所述对相应区域进行表面全覆盖喷丸强化后，还包括：

对喷丸强化后的所述大曲率双凸外型带筋整体壁板进行外形测量，依据测量结果调整后续区域的喷丸强化参数，按所述设定顺序逐步完成整个所述大曲率双凸外型带筋整体壁板的喷丸强化。

(3)有益效果

综上，本发明通过将喷丸强化形变有效控制在技术要求允许的范围内，避免壁板强化之后的超声喷丸校形，解决了技术要求规定喷丸强化之后禁止超声喷丸校形的难题，同时降低或消除了成形的局部超差项，避免了大型壁板零件的报废风险，有利于获得高精度、高质量、高性能的大曲率双凸外型带筋整体壁板。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种大曲率双凸外型带筋整体壁板喷丸强化变形调控方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种大曲率双凸外型带筋整体壁板喷丸强化变形调控方法中大曲率双凸外型带筋整体壁板的结构示意图；

图3是图2中大曲率双凸外型带筋整体壁板的筋条剖面图；

图4是本发明实施例提供的一种大曲率双凸外型带筋整体壁板喷丸强化变形调控方法中预应力装夹的结构示意图。

图中：

1-大曲率双凸外型复杂带筋整体壁板；101-筋条；2-喷丸机预应力工装。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。

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。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1是本发明实施例提供的一种大曲率双凸外型带筋整体壁板喷丸强化变形调控方法的流程示意图，如图1所示，一种大曲率双凸外型带筋整体壁板喷丸强化变形调控方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1、确定大曲率双凸外型带筋整体壁板的喷丸成形参数。

本步骤中，确定大曲率双凸外型带筋整体壁板喷丸成形喷打区域及工艺参数，并记录。

步骤S2、确定大曲率双凸外型带筋整体壁板的外形精度、表面覆盖率。

本步骤中，测量大曲率双凸外型带筋整体壁板喷丸成形后的外形精度和观察喷丸区域覆盖率，并记录相关数据。

步骤S3、依据喷丸成形参数、外形精度及表面覆盖率，划分大曲率双凸外型带筋整体壁板为多个区域。

本步骤中，根据大曲率双凸外型带筋整体壁板外形结构、喷丸成形工艺参数、喷丸成形后外形精度及表面覆盖率等因素将构件整体分为不同的强化区域。

步骤S4、确定每一个区域的喷丸强化参数。

本步骤中，在壁板零件允许的喷丸强度范围内分别设计不同强化区域的喷丸强度、喷丸路径、弹性预应力及喷丸顺序等。

步骤S5、依据喷丸强化参数，依据设定顺序喷丸强化每一个区域。

本步骤中，针对不同的喷丸区域和设计的喷丸顺序及预应力，对壁板进行预应力装夹，遮蔽保护喷丸区域周围区域，将喷丸强度对应的喷射气压、喷嘴移动速度、弹丸流量、喷嘴直径、弹丸型号及强化轨迹输入到喷丸设备中，对相应区域进行表面全覆盖喷丸强化，强化后对壁板进行外形测量，依据测量结果可调整后续强化区域的喷丸强化工艺参数，按设计顺序逐步完成整个壁板的喷丸强化。

作为一种优选实施方式，喷丸成形参数包括气压、流量、喷射角度、喷射距和移动速度。

作为一种优选实施方式，确定大曲率双凸外型带筋整体壁板的外形精度、表面覆盖率，具体为：

依据大曲率双凸外型带筋整体壁板的外形检验型架，在不加砂袋的情况下，测量大曲率双凸外型带筋整体壁板喷丸成形后的外形精度和观察表面覆盖率，并记录第一数据；和，

在加砂袋的情况下，测量大曲率双凸外型带筋整体壁板喷丸成形后的外形精度，并记录第二数据。

作为一种优选实施方式，依据成形参数、外形精度及表面覆盖率，划分大曲率双凸外型带筋整体壁板为多个区域，具体包括如下步骤：

根据大曲率双凸外型带筋整体壁板的外形结构将其划分为双凸蒙皮区、单曲率蒙皮区、边缘减薄区和长桁区；

依据喷丸成形参数、外形精度及表面覆盖率将大曲率双凸外型带筋整体壁板划分为双凸蒙皮区内型面、双凸蒙皮区外型面、单曲率蒙皮区内型面、单曲率蒙皮区外型面、长桁上表面、长桁下表面和边缘减薄区。

作为一种优选实施方式，喷丸强化参数包括喷丸强度、喷丸路径、弹性预应力和喷丸顺序。

作为一种优选实施方式，喷丸顺序为依次进行边缘减薄区、长桁上表面、长桁下表面、双凸蒙皮区内型面、双凸蒙皮区外型面、单曲率蒙皮区内型面和单曲率蒙皮区外型面的喷丸处理。

作为一种优选实施方式，依据设定顺序喷丸强化每一个区域，具体包括如下步骤：

针对不同的区域、设定顺序及弹性预应力，对大曲率双凸外型带筋整体壁板进行预应力装夹；

遮蔽保护区域的周围区域，将喷丸强度对应的喷射气压、喷嘴移动速度、弹丸流量、喷嘴直径、弹丸型号和强化轨迹输入到喷丸设备中，对相应区域进行表面全覆盖喷丸强化。

作为一种优选实施方式，对相应区域进行表面全覆盖喷丸强化后，还包括：对喷丸强化后的大曲率双凸外型带筋整体壁板进行外形测量，依据测量结果调整后续区域的喷丸强化参数，按设定顺序逐步完成整个大曲率双凸外型带筋整体壁板的喷丸强化。

实施例

以某型大曲率双凸外型复杂带筋整体壁板喷丸强化为例，该大曲率双凸外型复杂带筋整体壁板1的板坯外形结构如图2所示，材料为2024-T351铝合金，材料屈服极限为σys＝370Mpa，长度8500mm，宽度1400mm，沿壁板宽度分布的筋条101数量为8根，筋条101的剖面如图3所示，在壁板中间的大曲率双凸外型区长度约2500mm，宽度1400mm。

喷丸成形实施步骤：

(1)壁板成形参数确定

明确壁板喷丸成形喷打区域及工艺参数，并记录，如表1所示。

表1壁板喷丸成形参数

弹丸牌号	气压	流量	喷射角度	喷射距	移动速度

(2)壁板外形及表面测量

依据壁板外形检验型架，在不加砂袋的情况下测量大型大曲率双凸外型带筋整体壁板喷丸成形后的外形精度和观察表面覆盖率，并记录相关数据，在加砂袋的情况下测量大型大曲率双凸外型带筋整体壁板喷丸成形后的外形精度，并记录相关数据；

(3)区域划分

根据大型大曲率双凸外型带筋整体壁板外形结构将壁板分为蒙皮区和长桁区，蒙皮区再细分为双凸蒙皮区、单曲率蒙皮区、边缘减薄区；再依据喷丸成形工艺参数、喷丸成形后外形精度及表面覆盖率等因素将构件分为双凸蒙皮区内型面、双凸蒙皮区外型面、单曲率蒙皮区内型面、单曲率蒙皮区外型面、长桁上表面、长桁下表面、边缘减薄区。

(4)喷丸强化工艺参数优化设计

在壁板零件允许的喷丸强度a₁～a_nmmA的范围内分别设计不同强化区域的喷丸强度、喷丸路径、弹性预应力及喷丸顺序，如表2所示。

表2喷丸强化工艺参数

(5)喷丸强化

针对不同的喷丸区域和设计的喷丸顺序及预应力，如图4所示，对大曲率双凸外型带筋整体壁板1通过喷丸机预应力工装2进行预应力装夹，遮蔽保护喷丸区域周围区域，将喷丸强度对应的喷射气压、喷嘴移动速度、弹丸流量、喷嘴直径、弹丸型号及强化轨迹输入到喷丸设备中，对相应区域进行表面全覆盖喷丸强化，强化后对大曲率双凸外型带筋整体壁板1进行外形测量，依据测量结果可调整后续强化区域的喷丸强化工艺参数，按设计顺序逐步完成整个大曲率双凸外型带筋整体壁板1的喷丸强化。

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

以上仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。

Claims (8)

1.一种大曲率双凸外型带筋整体壁板喷丸强化变形调控方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

确定大曲率双凸外型带筋整体壁板的喷丸成形参数；

确定所述大曲率双凸外型带筋整体壁板的外形精度、表面覆盖率；

依据所述喷丸成形参数、所述外形精度及所述表面覆盖率，划分所述大曲率双凸外型带筋整体壁板为多个区域；

确定每一个所述区域的喷丸强化参数；

依据所述喷丸强化参数，依据设定顺序喷丸强化每一个所述区域。

2.根据权利要求1所述的大曲率双凸外型带筋整体壁板喷丸强化变形调控方法，其特征在于，所述喷丸成形参数包括气压、流量、喷射角度、喷射距和移动速度。

3.根据权利要求1所述的大曲率双凸外型带筋整体壁板喷丸强化变形调控方法，其特征在于，所述确定所述大曲率双凸外型带筋整体壁板的外形精度、表面覆盖率，具体为：

依据所述大曲率双凸外型带筋整体壁板的外形检验型架，在不加砂袋的情况下，测量所述大曲率双凸外型带筋整体壁板喷丸成形后的外形精度和观察表面覆盖率，并记录第一数据；和，

在加砂袋的情况下，测量所述大曲率双凸外型带筋整体壁板喷丸成形后的外形精度，并记录第二数据。

4.根据权利要求1所述的大曲率双凸外型带筋整体壁板喷丸强化变形调控方法，其特征在于，所述依据所述成形参数、所述外形精度及所述表面覆盖率，划分所述大曲率双凸外型带筋整体壁板为多个区域，具体包括如下步骤：

根据所述大曲率双凸外型带筋整体壁板的外形结构将其划分为双凸蒙皮区、单曲率蒙皮区、边缘减薄区和长桁区；

依据所述喷丸成形参数、所述外形精度及所述表面覆盖率将所述大曲率双凸外型带筋整体壁板划分为双凸蒙皮区内型面、双凸蒙皮区外型面、单曲率蒙皮区内型面、单曲率蒙皮区外型面、长桁上表面、长桁下表面和边缘减薄区。

5.根据权利要求4所述的大曲率双凸外型带筋整体壁板喷丸强化变形调控方法，其特征在于，所述喷丸强化参数包括喷丸强度、喷丸路径、弹性预应力和喷丸顺序。

6.根据权利要求5所述的大曲率双凸外型带筋整体壁板喷丸强化变形调控方法，其特征在于，所述喷丸顺序为依次进行边缘减薄区、长桁上表面、长桁下表面、双凸蒙皮区内型面、双凸蒙皮区外型面、单曲率蒙皮区内型面和单曲率蒙皮区外型面的喷丸处理。

7.根据权利要求5所述的大曲率双凸外型带筋整体壁板喷丸强化变形调控方法，其特征在于，所述依据设定顺序喷丸强化每一个所述区域，具体包括如下步骤：

针对不同的区域、所述设定顺序及所述弹性预应力，对所述大曲率双凸外型带筋整体壁板进行预应力装夹；

遮蔽保护所述区域的周围区域，将所述喷丸强度对应的喷射气压、喷嘴移动速度、弹丸流量、喷嘴直径、弹丸型号和强化轨迹输入到喷丸设备中，对相应区域进行表面全覆盖喷丸强化。

8.根据权利要求1所述的大曲率双凸外型带筋整体壁板喷丸强化变形调控方法，其特征在于，所述对相应区域进行表面全覆盖喷丸强化后，还包括：

对喷丸强化后的所述大曲率双凸外型带筋整体壁板进行外形测量，依据测量结果调整后续区域的喷丸强化参数，按所述设定顺序逐步完成整个所述大曲率双凸外型带筋整体壁板的喷丸强化。

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