CN114011958A - 提高带筋整体壁板疲劳寿命的喷丸成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高带筋整体壁板疲劳寿命的喷丸成形方法，将挡条卡接在所述筋顶的两侧，所述挡条上设有开槽体，使用弹丸直径1‑6mm的喷丸设备，将弹丸在所述开槽体限定的区域内喷丸成形加工；拆下所述挡条，将金属滑块卡接在所述筋顶的两侧，所述金属滑块上设有滑块槽；使用喷针直径2‑6mm的超声波喷丸设备，将喷针在所述滑块槽限定的区域内喷打校形；在加工过程中沿所述筋顶的长度方向移动所述金属滑块直至对所述筋顶上待喷丸成形加工区域都完成校形后停止。本发明有效保护了筋顶的表面质量，结合合理喷丸强化参数，可大幅提高筋条的疲劳寿命，拓展了喷丸成形技术在复杂带筋整体壁板的应用。

Description

提高带筋整体壁板疲劳寿命的喷丸成形方法

技术领域

本发明涉及喷丸成形技术领域，特别是涉及一种提高带筋整体壁板疲劳寿命的喷丸成形方法。

背景技术

大型整体壁板作为大飞机一类重要零件，它既是构成大飞机气动外形的重要组成部分，同时也是机翼、机身的主要承力构件。大型飞机整体壁板不仅具有复杂外形曲率，还具有复杂的内部结构，如整体加强凸台、口框、肋及筋条等，其代替传统的铆接组合式壁板，以达到减少零件数量、减轻重量和降低生产成本的目的。

由于大飞机整体壁板平面尺寸大，内外结构复杂，早期使用的滚弯、闸弯和拉形等方法不能满足成形要求。自上世纪四十年代，由喷丸强化工艺基础上发展起来的喷丸成形技术，在加工飞机整体壁板上逐步得到了应用。喷丸成形工艺装备简单，无需专用模具和压力机，成形方法灵活多变，非常适合于小批量生产，因此被广泛应用于飞机的机翼、机身的整体壁板成形中。当前，喷丸成形已成为大型飞机机翼整体壁板成形的首选方法。

随着喷丸成形工艺和设备的发展，大尺寸弹丸喷丸成形开始得到应用，大大提高了喷丸成形能力，使喷丸成形带筋整体壁板成为可能。超声喷丸技术是利用超声波使撞针产生往复的机械振动，从而驱动撞针对工件进行喷丸处理的工艺，目前广泛应用大型整体壁板的手工喷丸校形。

然而，弹丸尺寸的增大会使受喷金属表面质量状态发生较大变化，而且超声波喷丸的撞针同样会撞击零件边缘，从而影响受喷零件的疲劳性能性能。现代大型飞机遵循长寿命、高可靠性的设计准则，如何利用大弹丸喷丸成形整体壁板获得必须的外形，还要提高壁板零件的疲劳性能至关重要。

发明内容

（1）要解决的技术问题

本发明实施例提供了一种提高带筋整体壁板疲劳寿命的喷丸成形方法，包括：将挡条卡接在筋顶的两侧；将弹丸在开槽体限定的区域内喷丸成形加工；将喷针在滑块槽限定的区域内喷打校形；在加工过程中沿筋顶的长度方向移动金属滑块直至对筋顶上待喷丸成形加工区域都完成加工后停止。本发明实施例的喷丸成形方法快速、连续地对筋顶进行喷丸加工成形，可大幅提高筋条的疲劳寿命。

（2）技术方案

本发明的实施提出了一种提高带筋整体壁板疲劳寿命的喷丸成形方法，所述带筋整体壁板包括壁板体和筋条，所述筋条T形连接在所述壁板体的端面上，所述筋条远离所述壁板体的一端为筋顶，所述喷丸成形方法包括如下步骤：

将挡条卡接在所述筋顶的两侧，所述挡条上设有开槽体，使用弹丸直径1-6mm的喷丸设备，将弹丸在所述开槽体限定的区域内喷丸成形加工；

拆下所述挡条，将金属滑块卡接在所述筋顶的两侧，所述金属滑块上设有滑块槽；

使用喷针直径2-6mm的超声波喷丸设备，将喷针在所述滑块槽限定的区域内喷打校形；在加工过程中沿所述筋顶的长度方向移动所述金属滑块直至对所述筋顶上待喷丸成形加工区域都完成校形后停止。

进一步地，所述金属滑块包括滑块支臂和滑块板，所述滑块支臂连接在所述滑块板的两侧，所述滑块槽开设在所述滑块板上，所述金属滑块可滑动连接在所述筋条上，且所述滑块槽的宽度小于所述筋顶的宽度。

进一步地，所述滑块支臂之间的间距值超过所述筋顶的宽度。

进一步地，所述滑块支臂之间的间距值比所述筋顶宽度大 2-3mm。

进一步地，所述挡条包括侧端支臂和限位盖板，所述侧端支臂连接在所述限位盖板的两侧，所述开槽体开设在所述限位盖板上；所述限位盖板盖设在所述筋顶上时所述筋顶上待喷丸成形加工区域暴露在所述开槽体范围内。

进一步地，所述筋顶的宽度方向的两侧设有倒圆角区域，所述开槽体的宽度方向的两侧距离倒圆角区域设有一定距离。

进一步地，所述喷丸成形装置还包括零件固定框架，所述零件固定框架上设有零件连接块，所述壁板体设置在所述零件连接块上。

（3）有益效果

本发明针对大型带筋整体壁板喷丸成形及疲劳性能提升的需要，提出了一种先在挡条上设有开槽体限定喷丸设备在喷丸时的作用力范围，再在滑块板上开设有滑块槽限定超声波喷丸设备的喷针作用力范围，确保不会对筋顶边缘部分施加喷丸作用力，解决了现有喷丸时影响筋顶的边缘部分，增加边缘部分的应力集中系数，从而会影响筋顶的疲劳性能性能的问题。通过喷丸设备的喷丸成型以及超声波喷丸设备的校形，本发明实施例有效保护了筋顶的表面质量，结合合理喷丸强化参数，可大幅提高筋条的疲劳寿命，拓展了喷丸成形技术在复杂带筋整体壁板的应用。

除此之外，本发明实施例的喷丸成形方法快速、连续地对筋顶进行喷丸加工成形，可大幅提高筋条的疲劳寿命。

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是本发明一实施例中金属滑块安装在带筋整体壁板上的主视结构示意图。

图2是本发明另一实施例中金属滑块安装在带筋整体壁板上的俯视示意图。

图3是本发明另一实施例中金属滑块安装在带筋整体壁板上的立体结构示意图。

图4是本发明另一实施例中挡条安装在带筋整体壁板上的结构示意图。

图5是本发明另一实施例中挡条安装在带筋整体壁板上的立体结构示意图。

图中：壁板体1、筋条2、筋顶21、金属滑块3、滑块支臂31、滑块板32、滑块槽33、零件固定框架4、零件连接块41、挡条5、开槽体51、侧端支臂52、限位盖板53。

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1-附图5并结合实施例来详细说明本申请。

根据本发明的一个实施例，所述带筋整体壁板包括壁板体1和筋条2，所述筋条2T形连接在所述壁板体1的端面上，所述筋条2远离所述壁板体1的一端为筋顶21，所述喷丸成形方法包括如下步骤：

将挡条5卡接在所述筋顶21的两侧，所述挡条5上设有开槽体51，使用弹丸直径1-6mm的喷丸设备，将弹丸在所述开槽体51限定的区域内喷丸成形加工；

拆下所述挡条5，将金属滑块3卡接在所述筋顶21的两侧，所述金属滑块3上设有滑块槽33；

使用喷针直径2-6mm的超声波喷丸设备，将喷针在所述滑块槽33限定的区域内喷打校形；在加工过程中沿所述筋顶21的长度方向移动所述金属滑块3直至对所述筋顶21上待喷丸成形加工区域都完成校形后停止。

首先，本发明实施例中，筋整体壁板包括壁板体1和筋条2，筋条2 T形连接在壁板体1的端面上，下面以附图1来具体说明本实施例中的筋整体壁板，筋条2远离所述壁板体1的一端为筋顶21，在附图1中，壁板体1为水平设置的平板结构，筋条2 竖直设置，且筋条2的下端面固定连接在壁板体1的上端面的中间位置，筋条2的上端面为筋顶21。目前对筋顶21进行喷丸成形时，希望是对筋顶21中间位置进行喷丸成形，而喷丸设备的大弹丸会撞击筋顶21的边缘部分，如果大弹丸撞击到筋顶21的边缘部分，筋顶21的边缘部分尺寸会发生变化，这会增加边缘部分的应力集中系数，从而会影响筋顶21的疲劳性能性能，因此，在对筋顶21中间位置进行喷丸成形时不希望对筋顶21的边缘部分进行喷丸加工。

在本发明的实施例中，参阅附图5所示，首先将挡条5卡接在筋顶21的两侧，挡条5可以压在筋顶21上，从而筋顶21上待喷丸成形区域便会从挡条5上的开槽体51上暴露出来，而筋顶21左右两侧的端部（如附图5所示筋顶21的上下两侧）由挡条5所覆盖，不会暴露在开槽体51内；随后，使用弹丸直径1-6mm的喷丸设备，启动喷丸设备，喷丸设备的弹丸朝向开槽体51，将弹丸在开槽体51限定的区域内喷丸成形加工，从而弹丸只对开槽体51内施加喷丸成形作用力，不会对开槽体51以外区域产生作用力。进而可以根据实际加工需要，将不需要加工的区域设置在开槽体51的以外区域即可。

接着，拆下挡条5，将金属滑块3卡接在所述筋顶21的两侧，参阅附图1-3所示，再使用喷针直径2-6mm的超声波喷丸设备，将喷针在滑块槽33限定的区域内喷打校形。本发明实施例的金属滑块3上设有限制喷丸设备的喷针活动区域的滑块槽33，设置的滑块槽33使得喷丸设备的喷针只能在滑块槽33内移动，可以对上述步骤中弹丸喷丸成形时存在的缺陷进行喷打校形，且滑块槽33的宽度可以小于筋顶21的宽度，这样可以将筋顶21的边缘部分限制在滑块槽33以外区域，使得喷丸设备的喷针在喷打校形过程中始终无法冲击到筋顶21的边缘部分，进而便不会对筋顶21的边缘部分产生作用力，确保筋顶21的边缘部分的疲劳性能性能不受不利影响，从而筋整体壁板的疲劳性能性能会得到保障。

同时，参阅附图3所示，在加工过程中顺着筋顶21的长度方向移动金属滑块3，使得滑块槽33也随着筋顶21的长度方向移动，进而在移动过程中喷丸设备对筋顶21上未喷打校形的区域继续进行喷打校形，进而可以实现对所有有缺陷的地方完成喷打校形，成型后的质量更佳。

在校形的过程中，超声波喷丸设备可以为手持设备，进而可以选择对需要校形的部位进行撞击成型，从而可以根据喷丸成形加工以后的缺陷部位进行再次优化，故可以进一步提高筋顶21的成型效果。同时，由于滑块槽33的限定，喷针不会对滑块槽33以外区域产生作用力，进而可以根据实际加工需要，将不需要加工的区域设置在滑块槽33的以外区域即可，且在本实施例中，当滑块槽33限定的区域内完成喷丸成形以后，如附图2和附图3所示，在加工过程中沿筋顶21的长度方向移动金属滑块3可以对新暴露出来的待加工区域进行，这样可以对筋顶21上待喷丸成形加工区域都完成加工后。

综上所述，本发明实施例针对大型带筋整体壁板喷丸成形及疲劳性能提升的需要，提出了一种喷丸成形方法，通过挡条5、金属滑块3的设置，限定了喷丸设备在喷丸时的作用力范围，确保喷丸设备不会对筋顶21边缘部分施加喷丸作用力，解决了现有喷丸时影响筋顶21的边缘部分，增加边缘部分的应力集中系数，从而会影响筋顶21的疲劳性能性能的问题。同时，本发明实施例的喷丸成形方法采用直径1-6mm的弹丸进行喷丸成形加工，再采用直径2-6mm的喷针进行校形，从而加工以后的质量更佳。本发明实施例的喷丸成形方法快速、连续地对筋顶21进行喷丸加工成形，结合合理喷丸强化参数，可大幅提高筋条2的疲劳寿命，拓展了喷丸成形技术在复杂带筋整体壁板的应用。

根据本发明的另一个实施例，所述金属滑块3包括滑块支臂31和滑块板32，所述滑块支臂31连接在所述滑块板32的两侧，所述滑块槽33开设在所述滑块板32上，所述金属滑块3可滑动连接在所述筋条2上，且所述滑块槽33的宽度小于所述筋顶21的宽度。在本发明实施例中，金属滑块3使得滑块支臂31卡接在筋顶21的两侧，滑块板32压在筋顶21上，从而筋顶21上待喷打校形区域便会从滑块板32上的滑块槽33上暴露出来，而筋顶21左右两侧的端部（如附图1所示筋顶21的左右两侧）由滑块板32所覆盖，不会暴露在滑块槽33内；使用喷针直径2-6mm的超声波喷丸设备，将喷针在滑块槽33限定的区域内喷打校形。在校形的过程中，超声波喷丸设备可以为手持设备，进而可以选择对需要校形的部位进行撞击成型，从而可以根据喷丸成形加工以后的缺陷部位进行再次优化，故可以进一步提高筋顶21的成型效果。同时，由于滑块槽33的限定，喷针不会对滑块槽33以外区域产生作用力，进而可以根据实际加工需要，将不需要加工的区域设置在滑块槽33的以外区域即可，且在本实施例中，当滑块槽33限定的区域内完成喷丸成形以后，如附图2和附图3所示，在加工过程中沿筋顶21的长度方向移动金属滑块3可以对新暴露出来的待加工区域进行喷打校形。

本发明实施例针对大型带筋整体壁板喷丸成形及疲劳性能提升的需要，提出了一种在滑块板32上开设有滑块槽33的喷丸成形装置，限定了喷丸设备在喷丸时的作用力范围，确保喷丸设备不会对筋顶21边缘部分施加喷丸作用力，解决了现有喷丸时影响筋顶21的边缘部分，增加边缘部分的应力集中系数，从而会影响筋顶21的疲劳性能性能的问题。本发明实施例有效保护了筋顶21的表面质量，结合合理喷丸强化参数，可大幅提高筋条2的疲劳寿命，拓展了喷丸成形技术在复杂带筋整体壁板的应用。

根据本发明的另一个实施例，所述滑块支臂31之间的间距值超过所述筋顶21的宽度。这样可以将筋顶21的边缘部分限制在滑块槽33以外区域，使得喷丸设备的喷针在喷丸成形加工过程中始终无法冲击到筋顶21的边缘部分，进而便不会对筋顶21的边缘部分产生作用力，确保筋顶21的边缘部分的疲劳性能性能不受不利影响，从而筋整体壁板的疲劳性能性能会得到保障。

根据本发明的一个实施例，所述滑块支臂31之间的间距值比所述筋顶21宽度大2-3mm。例如滑块支臂31之间的间距值比所述筋顶21宽度大 2，滑块支臂31之间的间距值比所述筋顶21宽度也可以大3mm，滑块支臂31之间的间距值比所述筋顶21宽度还可以大2.5mm等，当然还可以根据需要设置其他数值，在此并不一一列举。当滑块支臂31之间的间距值比筋顶21宽度大 2-3mm以后，可以确保金属滑块3在筋顶21上可轻松滑动，故可以沿着筋顶21的长度方向对不同区域进行喷丸成形加工。

根据本发明的又一个实施例，所述挡条5包括侧端支臂52和限位盖板53，所述侧端支臂52连接在所述限位盖板53的两侧，所述开槽体51开设在所述限位盖板53上；所述限位盖板53盖设在所述筋顶21上时所述筋顶21上待喷丸成形加工区域暴露在所述开槽体51范围内。在本发明的实施例中，参阅附图5所示，首先将挡条5卡接在筋顶21的两侧，挡条5包括侧端支臂52和限位盖板53，侧端支臂52连接在限位盖板53的两侧，开槽体51开设在所述限位盖板53上，从而筋顶21上待喷丸成形区域便会从挡条5上的开槽体51上暴露出来，而筋顶21左右两侧的端部（如附图5所示筋顶21的上下两侧）由挡条5所覆盖，不会暴露在开槽体51内；随后，使用弹丸直径1-6mm的喷丸设备，启动喷丸设备，喷丸设备的弹丸朝向开槽体51，将弹丸在开槽体51限定的区域内喷丸成形加工，从而弹丸只对开槽体51内施加喷丸成形作用力，不会对开槽体51以外区域产生作用力。进而可以根据实际加工需要，将不需要加工的区域设置在开槽体51的以外区域即可。

根据本发明的一个实施例，所述筋顶21的宽度方向的两侧设有倒圆角区域，所述开槽体51的宽度方向的两侧距离倒圆角区域设有一定距离。下面对照附图4来说明本发明的实施例，在本发明的实施例中筋顶21的宽度方向的边缘（也就是附图4中筋顶21的左右两侧）设有倒圆角区域开槽体51设置在筋顶21的上端中央部位且开槽体51的宽度方向的两侧距离倒圆角区域设有一定距离，进而当喷丸设备在开槽体51所限定的区域进行喷丸操作时，喷丸设备不会与筋顶21宽度方向的倒圆角区域接触，进而在该区域不会产生应力集中，故不会影响筋顶21的疲劳性能性能。

根据本发明第一方面的另一个实施例，所述喷丸成形装置还包括零件固定框架4，所述零件固定框架4上设有零件连接块41，所述壁板体1设置在所述零件连接块41上。参阅附图5所示，在本发明的实施例中，带筋整体壁板在待加工前一般需要进行固定，因此，将壁板体1通过零件连接块41固定在零件固定框架4上，可以提高喷丸成形加工时的稳定性，进而提高加工效率和质量。

进一步地，本发明实施例中可以选择1mm的弹丸直径，也可以选择6mm的弹丸直径，还可以选择3mm的弹丸直径等，具体可以根据需要而定，不应构成对本申请的限制。

进一步地，本发明实施例中可以选择2mm的喷针直径，也可以选择6mm的喷针直径，还可以选择3mm的喷针直径等，具体可以根据需要而定，不应构成对本申请的限制。

进一步地，本发明实施例中使用弹丸进行喷丸成形加工时，参阅附图5所示，滑块槽33可以覆盖至整个筋顶21的待加工区域，这样在喷丸成形加工过程中则不需要移动金属滑块3，只需要移动喷丸设备即可实现对整个筋顶21的待加工区域完成加工。

进一步地，本发明实施例中使用喷针直径2-6mm的超声波喷丸设备，在加工过程中沿筋顶21的长度方向移动金属滑块3直至对筋顶21上待喷丸成形加工区域都完成加工后停止。这是因为超声波喷丸设备常选用手持设备，手持设备在加工过程中可以根据需要进行自由移动，因此在移动过程中同时一并移动金属滑块3可以精确对需要喷丸成形加工区域进行重点加工。

同时，在本发明的实施例中金属滑块3可采用金属制成，而挡条5可采用塑料、金属等制成，其可以根据需要而定。

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。对于方法的实施例而言，相关之处可参见设备实施例的部分说明。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。

以上所述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 (7)

1.一种提高带筋整体壁板疲劳寿命的喷丸成形方法，所述带筋整体壁板包括壁板体(1)和筋条(2)，所述筋条(2)T形连接在所述壁板体(1）的端面上，所述筋条(2)远离所述壁板体(1)的一端为筋顶(21)，其特征在于，所述喷丸成形方法包括如下步骤：

将挡条（5）卡接在所述筋顶(21)的两侧，所述挡条（5）上设有开槽体（51），使用弹丸直径1-6mm的喷丸设备，将弹丸在所述开槽体（51）限定的区域内喷丸成形加工；

拆下所述挡条（5），将金属滑块(3)卡接在所述筋顶(21)的两侧，所述金属滑块(3)上设有滑块槽(33)；

使用喷针直径2-6mm的超声波喷丸设备，将喷针在所述滑块槽(33)限定的区域内喷打校形；在加工过程中沿所述筋顶(21)的长度方向移动所述金属滑块(3)直至对所述筋顶(21)上待喷丸成形加工区域都完成校形后停止。

2.根据权利要求1所述的一种提高带筋整体壁板疲劳寿命的喷丸成形方法，其特征在于，所述金属滑块(3)包括滑块支臂(31)和滑块板(32)，所述滑块支臂(31)连接在所述滑块板(32)的两侧，所述滑块槽(33)开设在所述滑块板(32)上，所述金属滑块(3)可滑动连接在所述筋条(2)上，且所述滑块槽(33)的宽度小于所述筋顶(21)的宽度。

3.根据权利要求2所述的一种提高带筋整体壁板疲劳寿命的喷丸成形方法，其特征在于，所述滑块支臂(31)之间的间距值超过所述筋顶(21)的宽度。

4.根据权利要求3所述的一种提高带筋整体壁板疲劳寿命的喷丸成形方法，其特征在于，所述滑块支臂(31)之间的间距值比所述筋顶(21)宽度大 2-3mm。

5.根据权利要求1所述的一种提高带筋整体壁板疲劳寿命的喷丸成形方法，其特征在于，所述挡条（5）包括侧端支臂(52)和限位盖板(53)，所述侧端支臂(52)连接在所述限位盖板(53)的两侧，所述开槽体（51）开设在所述限位盖板(53)上；所述限位盖板(53)盖设在所述筋顶(21)上时所述筋顶(21)上待喷丸成形加工区域暴露在所述开槽体（51）范围内。

6.根据权利要求5所述的一种提高带筋整体壁板疲劳寿命的喷丸成形方法，其特征在于，所述筋顶(21)的宽度方向的两侧设有倒圆角区域，所述开槽体（51）的宽度方向的两侧距离倒圆角区域设有一定距离。

7.根据权利要求1所述的一种提高带筋整体壁板疲劳寿命的喷丸成形方法，其特征在于，所述喷丸成形装置还包括零件固定框架（4），所述零件固定框架（4）上设有零件连接块（41），所述壁板体(1)设置在所述零件连接块（41）上。

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