CN118371594A - 一种抑制外网格壁板蠕变时效成形过程中蒙皮凹陷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抑制外网格壁板蠕变时效成形过程中蒙皮凹陷的方法，包括：获取外网格壁板不同区域的蒙皮厚度分布特征；根据蒙皮厚度分布特征，在蒙皮较薄区所对应的网格区增加填充物；使辅助板与外网格壁板紧密贴合；将包裹好的上述整体安装到模具型面上；用真空袋将模具型面和真空包覆件完全包覆密封，得到壁板整体成型工装；将壁板整体成型工装置于热压罐中，蠕变时效后即可获得成形后的外网格壁板。通过增加辅助板和填充物共同抑制蒙皮区的凹陷，其中辅助板既可通过抽真空与外网格壁板平滑面始终贴合，也可通过螺栓固定使二者贴合。本发明方法可以有效抑制蒙皮凹陷，提高了利用蠕变时效成形技术成形外网格壁板的成形精度和使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及蠕变时效成形技术领域，具体涉及一种抑制外网格壁板蠕变时效成形过程中蒙皮凹陷的方法。
背景技术
蠕变时效成形技术是一种能够使构件同时实现成形及性能提升的新型钣金成形技术，其广泛应用于航空航天大型构件整体成形制造中。
级间段外网格壁板对火箭的飞行性能及安全性有着重要的影响，现有的大型铝合金外网格壁板蠕变时效成形技术，其采用的模具一般为凹模，在外网格壁板成形过程中蒙皮极易产生凹陷，构件的成形精度及使用寿命受到挑战。
针对上述问题，行业内学者进行了一些相关研究，例如授权公告号为CN111774814B的发明专利公开了一种火箭短壳壁板内外网格加工方法，配合外网格壁厚控制加工，采用化学铣切和机械铣削复合加工的方式保证网格加工的精度，但方法并未考虑网格壁板在机铣过程中加工硬化对材料性能的影响。又例如授权公告号为CN113000682B的发明专利公开了一种外网格壁板机械加载方法，该方法中以不同卡板构成适用于外网格壁板成形的凸模，通过可移动机械加载系统对外网格壁板逐步加载，但采用凸模成形外网格壁板两端外侧弦高过高，实际加载过程中难以固定壁板，蒙皮凹陷等问题依然存在。
因此，亟需提出一种能够抑制外网格壁板蠕变时效成形中蒙皮凹陷的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抑制外网格壁板蠕变时效成形过程中蒙皮凹陷的方法，以提高利用蠕变时效成形技术成形外网格壁板的成形精度及使用寿命。
为实现上述目的，本发明提供了一种抑制外网格壁板蠕变时效成形过程中蒙皮凹陷的方法，包括以下步骤：
步骤S1、获取外网格壁板不同区域的蒙皮厚度分布特征；其中，所述外网格壁板的余量预留区四角开设有第一通孔；
步骤S2、根据蒙皮厚度分布特征，在蒙皮较薄区所对应的网格区增加填充物；
步骤S3、先将辅助板与所述外网格壁板的平滑面接触放置，再在所述外网格壁板和所述辅助板的表面上包覆一层透气毡，接着用耐热胶带对透气毡缠绕紧固，得到壁板整体；然后利用第一真空袋将所述壁板整体进行密封，并对所述第一真空袋抽真空处理，使得所述辅助板与所述外网格壁板的平滑面紧密贴合，得到真空包覆件；
步骤S4、在所述真空包覆件的表面再包裹一层透气毡，然后将包裹有透气毡的真空包覆件放置在成型模具的型面上，并进行安装定位；
步骤S5、利用第二真空袋将模具型面和包裹有透气毡的真空包覆件完全包覆密封，得到壁板整体成型工装；
步骤S6、将所述壁板整体成型工装置于热压罐中，罐外抽真空，罐内保温保载，蠕变时效后即可获得成形后的外网格壁板。
进一步的，所述步骤S2中，所述蒙皮较薄区为厚度t<15%h的区域，其中h为所述外网格壁板的筋条高度。
进一步的，所述步骤S2中，所述填充物尺寸为所述蒙皮较薄区所对应的网格区尺寸的0.9-0.97倍；所述填充物的材质采用硅胶或耐高橡胶。
进一步的，所述步骤S3中，所述辅助板的厚度根据蒙皮平均厚度进行选择；其中，蒙皮平均厚度T的计算如下式：
其中，i为蒙皮厚度种类，t i 为不同蒙皮厚度，S i 为t i 对应的蒙皮面积。
进一步的，所述辅助板的厚度为所述蒙皮平均厚度的0.8~1.4倍；所述辅助板的长度和宽度与所述外网格壁板的长度和宽度一致。
进一步的，所述辅助板的四角设置有与所述第一通孔相对应的第二通孔。
进一步的，所述成型模具型面上设有两块平行设置的挡板，两块所述挡板之间的水平距离大于所述外网格壁板的宽度；所述挡板的底部圆弧半径与模具型面半径相适配，所述挡板的高度大于所述外网格壁板平板弦高与所述外网格壁板的厚度之和。
进一步的，两块所述挡板之间的水平距离比所述外网格壁板的宽度大10~20mm；所述挡板的高度比所述外网格壁板平板弦高与所述外网格壁板的厚度之和50~100mm。
进一步的，所述挡板朝外的一侧设置有加强筋，所述挡板的底部开有第一安装孔，所述模具型面上开有与所述第一安装孔相对应的第二安装孔。
相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明的一种抑制外网格壁板蠕变时效成形过程中蒙皮凹陷的方法，通过对蒙皮较薄对应网格内增加填充物，对外网格壁板平滑面增加辅助板，然后整体包覆透气毡及真空袋，利用抽真空使辅助板与外网格壁板平滑面始终保持贴合，然后将上述整体与模具型面密封，罐内蠕变时效后获得成形外网格壁板。本发明方法通过增加辅助板和填充物，利用辅助板和填充物共同抑制蒙皮区的凹陷，其中辅助板既可通过抽真空与外网格壁板平滑面始终贴合，也可通过螺栓固定使二者贴合。本发明方法可以有效抑制蒙皮凹陷，提高了利用蠕变时效成形技术成形外网格壁板的成形精度，并能够有效延长所成形外网格壁板的使用寿命。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是本发明一种抑制外网格壁板蠕变时效成形过程中蒙皮凹陷的方法的流程图；
图2是本发明中外网格壁板的立体结构示意图；
图3是本发明中外网格壁板的俯视结构示意图；
图4是本发明中辅助板的俯视结构示意图；
图5是本发明中挡板的结构示意图；
图6是本发明中外网格壁板（与填充物和辅助板等组装好）与成型模具配合的结构示意图；
其中，1-外网格壁板；1.1-余量预留区；1.2-第一通孔；2-成型模具；3-填充物；4-辅助板；4.1-第二通孔；5-挡板；5.1-加强筋；5.2-第一安装孔。
具体实施方式
下面将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
请参见图1至图6，本实施例提供一种抑制外网格壁板蠕变时效成形过程中蒙皮凹陷的方法，其中外网格壁板1的材料为7050-T7451，蠕变具体工艺参数为：加载压力1.5MPa、时效时间1.3h，时效温度180℃；包括以下步骤：
1、获取外网格壁板1不同区域的蒙皮厚度分布特征；其中，外网格壁板1的余量预留区1.1四角分别开设有第一通孔1.2；具体地，余量预留区的宽度为单个网格宽度0.3-0.5倍，第一通孔1.2的直径为5-8mm。该步骤中，可通过超声测厚仪实际测量外网格壁板不同区域蒙皮的厚度，或借助电脑软件的厚度分析功能得到外网格壁板不同区域蒙皮的厚度。
2、根据蒙皮平均厚度选择合适的辅助板4，辅助板4的厚度根据蒙皮平均厚度进行选择；其中，蒙皮平均厚度T的计算如下式：
其中，i为蒙皮厚度种类，t i 为不同蒙皮厚度，S i 为t i 对应的蒙皮面积。具体地，辅助板4的厚度为蒙皮平均厚度的0.8~1.4倍；辅助板4的长度和宽度与外网格壁板1的长度和宽度一致；辅助板可为钢板、铝板等。
3、在蒙皮较薄区所对应的网格区增加填充物3，填充物3尺寸为蒙皮较薄区所对应的网格区尺寸的0.9-0.97倍；填充物3的材质采用硅胶或耐高橡胶；填充物与蒙皮面通过耐高温双面胶贴合；蒙皮较薄区为厚度t<15%h的区域，其中h为外网格壁板的筋条高度。
4、将外网格壁板1与辅助板4通过四组螺栓及螺母紧固，螺栓与第一通孔1.2以及第二通孔4.1保持同轴心重合。
5、将上述整体包覆一层透气毡，并耐热胶带对透气毡缠绕紧固；然后整体包覆一层第一真空袋密封后抽真空，以保证辅助板与外网格壁板平滑面贴合；得到真空包覆件。
6、在真空包覆件的表面再包裹一层透气毡；然后将包裹有透气毡的真空包覆件放置在成型模具2的型面上，并进行准确定位。
7、利用第二真空袋将模具型面和包裹有透气毡的真空包覆件完全包覆密封，得到壁板整体成型工装。
8、将壁板整体成型工装置于热压罐中，罐外抽真空，罐内保温保载，蠕变时效后即可获得成形后的外网格壁板。
在本发明一种具体的实施方式中，若外网格壁板1平板状态的弦高太高，为避免抽真空时真空袋被拉扯，吸入壁板底部而破裂，可在模具型面上增加挡板5，真空密封时将外网格壁板1、挡板5及模具型面一同密封。具体地，成型模具2型面上设有两块平行设置的挡板5，两块挡板5之间的水平距离比外网格壁板1的宽度大10~20mm；挡板5的高度比外网格壁板1平板弦高与外网格壁板1的厚度之和50~100mm。挡板5朝外的一侧设置有加强筋5.1，挡板5的底部圆弧半径与模具型面半径相适配，挡板5的底部开有第一安装孔5.2，模具型面上开有与第一安装孔5.2相对应的第二安装孔。该结构设置中，在挡板朝外侧设置加强筋，可以在增加结构刚度并减重。挡板底部与模具型面开孔，并用螺栓进行固定，可实现拆卸移动。同时模具型面底部需要补焊垫块保证螺孔的深度和气密性。
采用本发明实施例方法成型的外网格壁板，残余应力在-33MPa~90MPa之间，整体较低；工艺余量铣切前后贴膜度和直线度变化≤0.4mm；在工艺余量蒙皮和筋条上取试样测量性能，达到标准要求。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种抑制外网格壁板蠕变时效成形过程中蒙皮凹陷的方法，其特征在于，包括：
步骤S1、获取外网格壁板(1)不同区域的蒙皮厚度分布特征；其中，所述外网格壁板(1)的余量预留区(1.1)四角开设有第一通孔(1.2)；
步骤S2、根据蒙皮厚度分布特征，在蒙皮较薄区所对应的网格区增加填充物(3)；
步骤S3、先将辅助板(4)与所述外网格壁板(1)的平滑面接触放置，再在所述外网格壁板(1)和所述辅助板(4)的表面上包覆一层透气毡，接着用耐热胶带对透气毡缠绕紧固，得到壁板整体；然后利用第一真空袋将所述壁板整体进行密封，并对所述第一真空袋抽真空处理，使得所述辅助板(4)与所述外网格壁板(1)的平滑面紧密贴合，得到真空包覆件；
步骤S4、在所述真空包覆件的表面再包裹一层透气毡，然后将包裹有透气毡的真空包覆件放置在成型模具(2)的型面上，并进行安装定位；
步骤S5、利用第二真空袋将模具型面和包裹有透气毡的真空包覆件完全包覆密封，得到壁板整体成型工装；
步骤S6、将所述壁板整体成型工装置于热压罐中，罐外抽真空，罐内保温保载，蠕变时效后即可获得成形后的外网格壁板。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述蒙皮较薄区为厚度t<15%h的区域，其中h为所述外网格壁板(1)的筋条高度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述填充物(3)尺寸为所述蒙皮较薄区所对应的网格区尺寸的0.9-0.97倍；所述填充物(3)的材质采用硅胶或耐高橡胶。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述辅助板(4)的厚度根据蒙皮平均厚度进行选择；其中，蒙皮平均厚度T的计算如下式：
其中，i为蒙皮厚度种类，t i 为不同蒙皮厚度，S i 为t i 对应的蒙皮面积。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述辅助板(4)的厚度为所述蒙皮平均厚度的0.8~1.4倍；所述辅助板(4)的长度和宽度与所述外网格壁板(1)的长度和宽度一致。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述辅助板(4)的四角设置有与所述第一通孔(1.2)相对应的第二通孔(4.1)。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述成型模具(2)型面上设有两块平行设置的挡板(5)，两块所述挡板(5)之间的水平距离大于所述外网格壁板(1)的宽度；所述挡板(5)的底部圆弧半径与模具型面半径相适配，所述挡板(5)的高度大于所述外网格壁板(1)平板弦高与所述外网格壁板(1)的厚度之和。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，两块所述挡板(5)之间的水平距离比所述外网格壁板(1)的宽度大10~20mm；所述挡板(5)的高度比所述外网格壁板(1)平板弦高与所述外网格壁板(1)的厚度之和50~100mm。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述挡板(5)朝外的一侧设置有加强筋(5.1)，所述挡板(5)的底部开有第一安装孔(5.2)，所述模具型面上开有与所述第一安装孔(5.2)相对应的第二安装孔。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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