金屬厚板坯料預拉彎及帶曲度高筋壁板數控加工成形方法技術

金屬厚板坯料預拉彎及帶曲度高筋壁板數控加工成形方法，主要解決現有成形方法存在的諸如殘余應力大，型面流線差，實際曲面外形與理論外形偏差大等問題。該方法的主要成形工序包括金屬厚板坯料預拉彎和帶曲度高筋壁板數控加工成形。目的在于大幅減少后續裝配工序的工作量，提高生產效率、整機質量和使用壽命。預拉彎工序通過拉伸和彎曲兩種變形方式的組合控制坯料內的殘余應力，使坯料外形與壁板曲面外形接近。壁板成形工序通過控制數控加工環境、過程和參數控制殘余應力的釋放過程、不產生或少產生新的殘余應力，保證壁板的成形精度。本方法將數控加工作為壁板生產的最后工序，對產品質量和工藝穩定性都會有較大的保證，也可以最大限度的保證壁板設計的理論外形。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及金屬成形內應力控制和數控加工技術，具體為。屬于機械加工及應用

技術介紹
整體壁板具有表面光滑、結構強度高、氣密性好、能有效減輕結構重量等許多優點，已被廣泛應用于現代航空、航天、高速列車、高檔汽車、軍事裝備等各個領域。目前，整體壁板一般是對預拉伸板進行平面數控銑削后獲得。其中一部分是需要有一定外形曲率的高筋條壁板，則通過閘壓、噴丸、蠕變成形等方法，最終獲得成品壁板。1.閘壓是高筋條壁板的成形方法之一，其優點是適應性強，可以閘壓不同形狀，規格，不同曲率包括單向曲率、雙向曲率的壁板，操作簡單、易行，對設備要求低，可以在一定程度上滿足壁板的形狀和質量要求。俄羅斯航空工藝科學研究院(HHAT)曾對各種整體壁板成形技術作過長期系統的研究，壁板表面的空間形狀、蒙皮截面和筋的類型，是影響整體壁板工藝性的基本特征，俄羅斯專家在表面造型特征的基礎上，對整體壁板進行了分類，并按規定的編碼系統進行相應的編碼。把壁板按造型特征分為30種，其中14種為可展表面，16種為不可展表面，每一特征號即代表了一種壁板，根據特征號即可基本確定閘壓成形方法；另外，在閘壓設備上還引入了能自動測定回彈量并加以修整的自適應系統，并且為滿足壁板疲勞壽命的要求，規定了閘壓變形程度的范圍。對于閘壓壁板雖然具有上述優點并做了深入研究，但仍存在一些無法避免的缺點:a、閘壓成形是在材料的08和ob之間狹窄空間內完成，而板型結構、銑削方法、光整處理等環節稍有不慎就會產生局部應力集中使ob降低，使可成形空間變小，甚至沒有，使壁板成形風險大，質量安全系數低山、型面流線差，實際曲面外形與理論外形偏差大；c、壁板直線度差，需要安排壁板預裝修合工序；d、殘余應力大且無法去除；e、質量一致性差且不穩定；f、生產效率低，勞動強度大，難以實現自動化生產。2.對于噴丸，將其作為壁板表面強化的手段較為理想，可使壁板表面呈現壓應力狀態，降低或避免應力腐蝕的作用；作為成形手段，雖然有其連續漸進的特點(閘壓是漸進成形，但不連續)，使變形量分布更加均勻，雙向曲率成形更容易；但不可避免的將在壁板中引入無法去除的殘余應力；并且，在成形高筋壁板時要加大彈丸直徑，使變形最好滲透至筋條，但在無筋板支撐處，又受到蒙皮厚度較薄的限制，因此壁板的可成形范圍受到限制；同時，要仔細調整噴丸參數；否則成形效果難以控制，經常需要反復校形，才能滿足成品壁板的要求。3.其他成形方法:a.蠕變成形:變形周期長，需要體積很大的熱壓罐，設備投資大，專用性強；b.超塑成形:由于變形溫度高，時間長，容易使金屬組織性能發生改變，只適用于部分金屬的成形。為此我們在研究金屬成形內應力控制和數控加工技術的基礎上，專利技術了。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對上述現有技術的不足，而提供了一種，該方法解決了現有技術由于工藝不盡合理而造成的壁板成形風險大、殘余應力大，型面流線差，生產效率低以及生產中對操作人員經驗依賴性強的技術難題。為實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案:將金屬厚板坯料預拉彎和帶曲度高筋整體壁板數控加工成形兩個工序相結合，最終制得殘余應力小、形狀尺寸準確的帶曲度高筋整體壁板；在金屬厚板坯料預拉彎工序:采用大噸位數控拉彎機對金屬厚板坯料實施拉伸和彎曲相結合的變形方式獲得預拉彎壁板坯料；通過拉伸控制坯料內殘余應力的分布、減少殘余內應力，使預拉彎壁板坯料殘余內應力小于或等于現有壁板坯料的實測值；通過彎曲改變壁板坯料的外形，使壁板坯料與最終數控加工成形的壁板外形尺寸相近；壁板坯料預拉彎是制得高質量壁板的最重要、最基礎的工序，通過該預拉彎工序可以制得用于后續數控加工成形壁板的原料。在帶曲度高筋壁板數控加工成形工序:采用高精度數控加工機床對去應力后合金板坯實施精確的數控加工成形；通過控制數控加工環境、數控加工過程、數控加工參數，使壁板坯料中殘余應力緩慢、合理的釋放并且不產生或少產生新的殘余應力，最終制得尺寸精度為0.01-5mm、外表面光滑、與設計理論外形相近、內表面為筋板和凹槽組合的帶曲度高筋壁板；壁板中殘余應力小于或等于現有成形方法的實測值；數控加工成形是成品壁板的最后一道機械加工工序、是獲得聞質量壁板的關鍵。本專利技術將現有帶曲度高筋壁板從購買預拉伸板，到數控平面銑削，最后通過閘壓，噴丸或蠕變成形等方法制得壁板成品的生產工序，改變為從壁板坯料的預拉彎，到最終數控加工成形制得壁板成品的生產工序。主要解決現有成形方法存在的諸如殘余應力大，質量安全系數低，型面流線差，實際曲面外形與理論外形偏差大等問題。將數控加工作為壁板成形的最后工序，對產品質量和工藝穩定性都會有極大的保證，可以大幅減少后續裝配工序的工作量，提高生產效率、整機質量和使用壽命。也可以最大限度的保證壁板設計的理論外形。附圖說明圖1為帶曲度高筋壁板預拉彎后壁板坯料外形示意圖。圖2為帶曲度高筋壁板數控加工后成品壁板外形示意圖。具體實施例方式實施例1參照圖1-2，對金屬厚板坯料實施預拉彎及數控加工成形，該方法的主要成形工序，包括金屬厚板坯料預拉彎和帶曲度高筋壁板精確數控加工成形。具體實施過程:首先獲得經過軋制、鍛造、熱處理后的合金板坯。然后將該合金板坯固定在一百噸以上的數控拉彎機的卡頭上，按照要求對合金板坯實施延伸率1-10%的預拉彎，獲得外形與成品壁板相近，殘余應力小于或等于現有預拉伸板坯實測值的預拉彎板坯。最后對預拉彎板坯實施數控加工，控制加工環境、加工過程和加工參數，最終制得尺寸精度為0.01-5mm、外表面光滑、與設計理論外形相近，內表面為筋板I和凹槽2組合的帶曲度高筋整體壁板。本專利技術成形壁板的筋條高度一般大于20mm。實施例2參照圖1，首先獲得經過軋制、鍛造、熱處理后的合金板坯。然后將該合金板坯固定在一百噸以上的數控拉彎機的卡頭上；按照壁板外形和殘余應力分布情況對合金板坯實施延伸率1-10%的拉伸和彎曲相結合的預拉彎變形方式。最終獲得外形與成品外形相近，殘余應力小于或等于現有預拉伸板坯實測值的預拉彎板坯。實施例3參照圖2，首先獲得經過去應力后的合金板坯。然后采用高精度數控加工機床通過粗加工、半精加工、精加工工序對該板坯實施數控加工。控制加工的環境溫度:-30°C至+50°C，主軸轉數:500-20000r/min，進給速度:l_120m/min，進刀角度:0.1-90°，同時依照刀具材料和形狀尺寸、被加工材料和形狀尺寸、被加工坯料中殘余應力分布、被加工坯料所處工序等因素適當選擇刀具路徑、切削深度寬度和坯料的裝卡姿態。最終制得尺寸精度為0.01-5mm、外表面光滑,與設計理論外形相近的壁板。該壁板外表面為曲面、內表面由筋板1、凹槽2組合構成的帶曲度高筋整體壁板。成形壁板的筋條高度一般>20mm。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種金屬厚板坯料預拉彎數控成形方法，該方法是對厚度大于20mm的合金板，采用一百噸以上的數控拉彎機，實施延伸率1?10%的預拉彎，獲得殘余內應力小于或等于現有壁板坯料的實測值，與最終成品壁板外形尺寸相近的預拉彎壁板坯料。

【技術特征摘要】
2011.12.12 CN 201110410500.91.一種金屬厚板坯料預拉彎數控成形方法，該方法是對厚度大于20mm的合金板，采用一百噸以上的數控拉彎機，實施延伸率1-10%的預拉彎，獲得殘余內應力小于或等于現有壁板坯料的實測值，與最終成品壁板外形尺寸相近的預拉彎壁板坯料。2.一種帶曲度高筋壁板數控加工成形方法，該方法對去應力后合金板坯，采用高精度數控加工機床，通過控制加工環境、過程和參數，實施精確的數控加工成形，獲得表面光滑，與設計理論外形相近，尺寸精度為0.01-5mm、壁板殘余內應力小于或等于現有成形方法的實測值的帶曲度高筋...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王哲峰，樸鳳賢，胡耀陽，王哲英，馬明旭，
申請(專利權)人：沈陽航空航天大學，
類型：發明
國別省市：