一种提高高筋整体壁板喷丸成形的展向预应力方法

摘要

本发明涉及一种提高高筋整体壁板喷丸成形的展向预应力方法。包括S1：包覆并夹紧所述筋条远离所述壁板板坯的一端；S2：将所述壁板板坯安装在预应力工装上，从所述壁板板坯靠近所述筋条的一面向另一面施加预应力，并保持预应力状态；S3：实施喷丸成形，依照喷丸路径和成形要求对高筋整体壁板进行喷丸。提高了高筋整体壁板的喷丸效果和使用寿命。

说明书

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高筋整体壁板喷丸成形的展向预应力方法。

背景技术

目前，喷丸成形技术被广泛应用于航空制造业，已经成为大中型飞机首选的甚至是唯一的成形手段，国际上投入使用、运营的绝大部分大中型飞机如A320、A380、B737、B747、ARJ21等机翼整体壁板均采用喷丸成形工艺技术。

通常，高筋整体壁板尤其是双曲外型高筋整体壁板采用预应力喷丸成形工艺，仅国内的应用就有AG600水陆两栖飞机等机翼高筋整体壁板的成形。

目前，大曲率双凸外型高筋整体壁板难以喷丸成形，严重影响大曲率双凸外型高筋整体壁板的应用，使飞机等航空宇航器结构效率的进一步提高受到了极大的限制。

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高筋整体壁板喷丸成形的展向预应力方法，包覆并夹紧所述筋条远离所述壁板板坯的一端；将所述壁板板坯安装在预应力工装上；实施喷丸成形。实现大曲率双凸外型的高筋整体壁板的喷丸成形，提高了高筋整体壁板的喷丸效果和使用寿命。

(2)技术方案

本发明的实施例提出了一种提高高筋整体壁板喷丸成形的展向预应力方法，所述高筋整体壁板包括壁板板坯和设置在所述壁板板坯上的筋条，包括：

S1：包覆并夹紧所述筋条远离所述壁板板坯的一端；

S2：将所述壁板板坯安装在预应力工装上，从所述壁板板坯靠近所述筋条的一面向另一面施加预应力，并保持预应力状态不变；

S3：实施喷丸成形，依照喷丸路径和成形要求进行喷丸。

进一步地，步骤S1中通过第一压板、第二压板和盖板包覆所述筋条远离所述壁板板坯的一端；所述第一压板和所述第二压板设置在所述筋条的两侧，所述盖板设置在所述筋条的顶部，且所述第一压板、所述第二压板与所述盖板相对设置。

进一步地，所述第一压板与所述盖板以及所述第二压板与所述盖板通过夹持装置夹紧。

进一步地，所述夹持装置包括：U形夹具，所述U形夹具的一端设有第一固定端，所述U形夹具的另一端设有第二固定端，所述第一固定端抵接在所述第一压板表面，用于向所述第一压板、所述盖板之间传递接触力，所述第二固定端抵接在所述第二压板表面，用于向所述第二压板、所述盖板之间传递接触力；所述U形夹具上还设置有活动紧固装置，所述活动紧固装置与所述第一固定端、所述第二固定端对称设置，所述活动紧固装置抵接在所述盖板远离所述第一压板、所述第二压板的一侧，用于向所述第一压板、所述第二压板传递接触力。

进一步地，所述活动紧固装置为螺栓，其通过螺纹与所述U形夹具连接，且所述活动紧固装置靠近盖板的一侧设有连接块。

进一步地，所述第一压板、所述第二压板和所述盖板为金属板。

进一步地，所述第一压板、所述第二压板以及所述盖板与所述筋条涂覆有胶接剂。

进一步地，步骤S2中，所述壁板板坯在预应力状态下各处的应力不大于所述壁板板坯的材料弹性极限。

进一步地，步骤S3之前，遮蔽保护所述壁板板坯的非喷丸区表面以及所述预应力工装。

(3)有益效果

本发明首先包覆并夹紧所述筋条远离所述壁板板坯的一端，可以增加筋条中部以上至顶部的截面积，增大喷丸的能量接受面，从而提高喷丸的效果和产品的使用寿命；其次，将壁板板坯安装在预应力工装上，从壁板板坯靠近所述筋条的一面向另一面施加预应力，并保持预应力状态，通过预应力工装，对壁板板坯施加预应力，消除壁板板坯在高筋整体壁板预应力装夹过程中外形失控的现象，从而使得壁板板坯在预应力状态下外形圆滑，无应力集中点；最后，实施喷丸成形，依照喷丸路径和成形要求对高筋整体壁板进行喷丸。

本发明实施例从源头上对高筋整体壁板的外形进行了控制，然后对高筋整体壁板进行喷丸成形，最终获得合格外形的高筋整体壁板；有效提高了高筋整体壁板的喷丸效果，提高了高筋整体壁板的使用寿命。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

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是本发明一实施例的一种高筋整体壁板的结构示意图。

图2是本发明一实施例的一种大曲率双凸外型高筋整体壁板的结构示意图。

图3是本发明一实施例中筋条的结构示意图。

图4是本发明一实施例中第一压板、第二压板和盖板与筋条的连接结构的示意图。

图5是本发明一实施例中夹持装置的夹持状态示意图。

图6是本发明一实施例中又一种夹持装置的结构示意图。

图7是本发明一实施例中又一种夹持装置的结构示意图。

图中：壁板板坯1、筋条2、第一压板3、第二压板4、盖板5、夹持装置6、U形夹具61、第一固定端62、第二固定端63、活动紧固装置64、连接块65。

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7并结合实施例来详细说明本申请。

在说明本发明实施例前，首先介绍下高筋整体壁板的结构，参阅附图1所示，为高筋整体壁板，所述高筋整体壁板包括壁板板坯1和设置在所述壁板板坯上的筋条2，其中筋条2的数量可以包含多条，如附图1中包含有五条筋条2。进一步地，当高筋整体壁板的壁板板坯1为曲面时，高筋整体壁板便可以形成如附图2所示的大曲率双凸外型高筋整体壁板结构。其中筋条2的结构如附图3所示，为T形结构。

根据本发明实施例的一种提高高筋整体壁板喷丸成形的展向预应力方法，包括：

S1：包覆并夹紧所述筋条2远离所述壁板板坯1的一端；

S2：将所述壁板板坯1安装在预应力工装上，从所述壁板板坯1靠近所述筋条2的一面向另一面施加预应力，并保持预应力状态不变；

S3：实施喷丸成形，依照喷丸路径和成形要求进行喷丸。

在本发明的实施例中，参阅附图1和附图2所示，首先包覆并夹紧所述筋条2远离所述壁板板坯的一端(也就是附图1中筋条2的顶部区域)，可以增加筋条2中部以上至顶部的等效截面积；其次，将所述壁板板坯1安装在预应力工装上，从所述壁板板坯1靠近所述筋条2的一面向另一面施加预应力(即附图2中筋条2內型面中心区域向外表面方向施加力)，附图2中板坯1由外表面向内型面弯曲，在板坯1外表面产生大的、满足大曲率双凸外型高筋整体壁板喷丸成形需要的弹性预应力。然后保持预应力状态不变。最后，依照喷丸路径和成形要求对进行喷丸，需要注意的是整个喷丸成形过程始终在上述预应力状态下进行，上述预应力在喷丸成形过程结束之后方可结束，本发明实施例从源头上对高筋整体壁板的外形进行了控制，然后对高筋整体壁板进行喷丸成形，最终获得大曲率双凸外型的高筋整体壁板。

综上所述，本发明实施例有效实现了高筋整体壁板的喷丸成形，同时提高了高筋整体壁板的使用寿命与性能。

具体地，本发明实施例的喷丸成形，可以包括激光喷丸成形，也适用于激光冲击成形、超声喷丸成形等。

进一步地，根据本发明实施例的一种提高高筋整体壁板喷丸成形的展向预应力方法，步骤S1中可以通过第一压板3、第二压板4和盖板5包覆所述筋条2远离所述壁板板坯1的一端(即附图1中筋条2的顶部区域)；所述第一压板3和所述第二压板4设置在所述筋条2的两侧，所述盖板5设置在所述筋条2的顶部，且所述第一压板3、所述第二压板4与所述盖板5相对设置配合使用。

参阅附图4所示，为第一压板3、第二压板4和盖板5与筋条2的连接结构图，可见通过第一压板3、第二压板4和盖板5可轻松方便地将筋条2包覆住。

进一步地，所述第一压板3与所述盖板5以及所述第二压板4与所述盖板5通过夹持装置6夹紧。参阅附图5所示，通过夹持装置6夹持第一压板3与盖板5以及第二压板4与盖板5，可以提高第一压板3、第二压板4和盖板5包覆筋条2的紧压程度。

具体地，所述夹持装置6包括：U形夹具61，所述U形夹具61的一端设有第一固定端62，所述U形夹具61的另一端设有第二固定端63，所述第一固定端62抵接在所述第一压板3表面，用于向所述第一压板3、所述盖板5之间传递接触力，所述第二固定端63抵接在所述第二压板4表面，用于向所述第二压板4、所述盖板5之间传递接触力；所述U形夹具61上还设置有活动紧固装置64，所述活动紧固装置64与所述第一固定端62、所述第二固定端63对称设置，所述活动紧固装置64抵接在所述盖板5远离所述第一压板3、所述第二压板4的一侧，用于向所述第一压板3、所述第二压板4传递接触力。

参阅附图5所示，本发明实施例中第一固定端62抵接在所述第一压板3表面，第二固定端63抵接在所述第二压板4表面，对称设置的活动紧固装置64抵接在盖板5远离第一压板3、第二压板4的一侧，这样可以调节活动紧固装置64与盖板5之间的接触力，便可以改变第一压板3、第二压板4、盖板5与筋条2之间的接触力。比如，增大活动紧固装置64与盖板5之间的接触力，第一固定端62便会增大与第一压板3的接触力、第二固定端63便会增大与第二压板4的接触力，起到紧密连接的目的。

进一步地，所述活动紧固装置64为螺栓，其通过螺纹与所述U形夹具61连接，且所述活动紧固装置64靠近盖板5的一侧设有连接块65。参阅附图5所示，将活动紧固装置64设置为螺栓，可以方便调节，且具有结构简单的优点。进一步地，参阅附图5所示，活动紧固装置64可以设置有两个，两个活动紧固装置64分别与第一固定端62、第二固定端63相对设置。同时，可参阅附图6所示，在附图5基础上，U形夹具61可以由两个独立的、对称结构组成，每个U形夹具61的一端设有一个第一固定端62或第二固定端63，另一端对称设有活动紧固装置64，这样可以方便拆卸和安装。进一步地，为提高连接的紧密程度，可参阅附图7所示，在U形夹具61上可以设置多个活动紧固装置64，其中的两个活动紧固装置64分别靠近第一固定端62、第二固定端63设置，能进一步提高连接的紧密程度。

进一步地，根据本发明实施例的一种提高高筋整体壁板喷丸成形的展向预应力方法中，第一压板3、第二压板4、盖板5为金属板。将第一压板3和第二压板4选择金属板可以提高在喷丸成形时对筋条2的保护效果。同样的，盖板5也可以选用金属材质。而且第一压板3、第二压板4、盖板5也可以选用与筋条2相同的金属材质，也可以选用与筋条2不同的金属材质。

进一步地，第一压板3、第二压板4以及盖板5与筋条2之间涂覆有胶接剂。涂覆有胶接剂可以进一步提高第一压板3、第二压板4以及盖板5与筋条2连接的紧密程度，从而提高喷丸成形效果。

具体地，步骤S2中，壁板板坯1在预应力状态下各处的应力不大于所述壁板板坯1的材料弹性极限，这样一方面可以提高高筋整体壁板喷丸成形的展向预应力；另一方面避免材料性能受损。

具体地，步骤S3之前，遮蔽保护所述壁板板坯1的非喷丸区表面以及所述预应力工装，避免壁板板坯1的非喷丸区表面以及所述预应力工装在喷丸成形时受损。

下面以一个具有复杂大曲率双凸外型的高筋整体壁板喷丸成形为例，该壁板板坯1的外形结构见图1，外表面为平面；壁板板坯1的材料为：2024-T351铝合金，材料屈服极限：σys＝370Mpa，长度：7000mm，宽度：1300mm，沿壁板板坯1宽度分布的筋条2数量为：5根，筋条剖面见图3。

参阅附图1-附图7所示，喷丸成形实施步骤如下：

1清洗复杂大曲率双凸外型高筋整体壁板板坯表面，并保持干燥洁净。

2.增加筋条2中部以上至顶部等效截面积。1)制作第一压板3、第二压板4、盖板5，第一压板3、第二压板4、盖板5的材料与筋条2的材料可以相同也可以不同；

2)清洁筋条2和第一压板3、第二压板4、盖板5的连接配合表面；

3)利用夹持装置6装夹连接第一压板3、第二压板4、盖板5，也可以在第一压板3、第二压板4、盖板5的连接配合表面均匀涂抹高强、高韧胶接剂。

3.施加预应力。

在喷丸设备通用预应力工装上，由壁板板坯1靠近筋条2一侧的内型面向外表面对壁板板坯1施加力，板坯1由外表面向内型面弯曲，在板坯1外表面产生大的、满足大曲率双凸外型的高筋整体壁板喷丸成形需要的大的弹性预应力装夹固定。本发明实施例中预应力施加方式与现有技术中普通双凸外型的高筋整体壁板的预应力施加方式相同或相似，只是本发明实施例中大曲率双凸外型的高筋整体壁板在筋条2长度方向上施加的预应力更大甚至大得多。

4.遮蔽保护。

利用胶带遮蔽保护壁板板坯1非喷丸区表面以及预应力工装。

5.喷丸成形

在保持上述预应力状态下，类似平缓双凸外型高筋整体壁板喷丸成形的方式，依照喷丸路径和成形要求，分别喷丸壁板板坯1外表面、内型面和筋条2根部；由此，获得外型满足要求的复杂大曲率双凸外型高筋整体壁板构件，见图2所示。

本发明实施例实现高筋整体壁板的喷丸成形，同时提高了其使用寿命与性能。

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。