金属板料的机械喷丸成形与激光喷丸成形技术

机械喷丸成形和激光喷丸成形是两种喷丸成形技术，用于成形外形变化平缓的蒙皮类镀金零件。论述了这两种喷丸成形技术的原理、特点和发展趋势，并对它们的工艺参数进行了分析和比较。     

微小弧度壁板零件喷丸工艺研究

以微小弧度壁板零件为研究对象,提出喷丸强化和喷丸成形同时进行的方法,解决了先喷丸成形后喷丸强化导致零件产生变形、先喷丸强化后喷丸成形导致成形困难的问题。所采用的喷丸工艺方法,适用于有喷丸强化要求并需要成形出微小弧度的壁板零件。     

弯扭复合变形整体壁板喷丸成形工艺研究

为了获得实用的机翼整体壁板喷丸成形工艺数据,建立了喷丸成形板件的弯曲半径、弦向型面波浪度和展向母线直线度与成形工艺参数之间的关系,分析了弹丸速度、喷丸条带间距、试件厚度、施加的预应力等主要工艺参数对具有弯扭复合变形的整体壁板零件喷丸成形的影响规律;针对喷丸成形的球面变形现象,介绍了几种克服这一问题的技术措施,如条带喷丸、预应力喷丸等.研究表明,改变喷丸条带的间距及毛坯板料的厚度对试件弦向型面波浪度及展向母线直线度的影响效果相反;提高弹丸速度将增加喷丸成形的曲率,但在较高转速下提高叶轮转速对增加试件的变形程度影响不大;预应力喷丸成形方式是增加壁板弦向弯曲曲率及改善展向母线直线度的有效措施.     

多撞针超声波喷丸校形的工艺参数研究北大核心CSCD

为了提高超声波喷丸校形工艺的工作效率及可控性,以自研的65针超声波喷丸校形设备为研究对象,对其喷丸工艺参数展开了研究。通过正交试验法,分析了气体压力、撞针行程和超声波振幅对喷丸强度的影响规律。结果表明:Almen试片在气体压力为0.65 MPa、超声波振幅为25.6μm、撞针行程为1 mm的条件下,得到的校形弧高的最大值为1.073 mm,即采用该组合获得的喷丸强度最大;另外,喷丸强度与超声波振幅及气体压力呈正相关,与撞针行程呈负相关;对薄壁件弯曲变形影响最大的工艺参数为超声波振幅,其次为撞针行程,影响最小的为气体压力。最后,通过搭建的检测系统研究了喷丸工艺参数对撞针冲击速度的影响规律,结果与正交试验的结果一致。     

铝合金弹性预应力超声喷丸成形试验

超声喷丸作为一种新型的板料成形技术,具有易操作,能耗少及优良成形性能等优点,广泛应用于板料成形中。但自由状态下,超声喷丸成形也易发生球面变形,因而提出了弹性预应力超声喷丸成形方法,以2024-T351铝合金壁板为研究对象,分析预弯力矩大小、成形轨迹和壁板厚度对成形曲率半径及成形性能的影响。试验中通过控制壁板展向的弯曲曲率来实现弹性预弯。结果表明:预应力超声喷丸能够大幅度减小壁板展向的成形曲率半径,同时增大弦向成形曲率半径,且随着预弯曲率半径的减小,这种减小和增大的效应随之逐渐增大。此外,与自由状态相比,预应力超声喷丸能够产生幅度和深度更大的残余压应力场,且表面粗糙度并未随着预弯曲率的增大而增加。分析认为,弹性预应力超声波喷丸能够进一步提高受喷材料的成形曲率并在一定程度上减小球面变形趋势,对大变形大厚度的单曲率零件成形具有重要的意义。     

TC4钛合金曲母线回转体蒙皮成形工艺

以航天某型号薄壁曲母线回转体蒙皮为研究对象,通过对蒙皮结构分析,制定了分瓣热成形后再热校形的工艺方案,选择热成形及热校形温度为700℃,并基于材料线膨胀系数分析计算,得出热成形模具及热校形模具的设计尺寸,并通过热成形试验和热校形试验优化了成形工艺参数。结果表明:热成形保温保压时间为1000 s,成形后的零件弧度与样板间隙小于0. 3 mm,满足后续焊接需要。不同预紧力和保温时间的对比试验结果显示,热校形的过程中使模具对产品施加一定预紧力,通过30 min的热校形,制造的蒙皮产品尺寸精度达±0. 3 mm,证明了该工艺方法的可行性。     

钛合金蒙皮拉形数值模拟与试验

蒙皮类零件通常采用拉形工艺进行成形。基于通用分析软件Abagus对钛合金蒙皮拉形工艺过程进行了数值模拟,通过正交试验获得了较优加载轨迹组合参数,并分析了较优加载轨迹参数下零件成形效果,试验结果表明,回弹量大,成形零件不合格,需进一步控制回弹;研究了预拉与补拉对蒙皮拉形的影响,得出预拉可使板料应力均匀分布和补拉可减小回弹量的结论;利用Think Design软件对模具型面进行回弹补偿,模拟结果显示可以将回弹量控制在有效范围内。     

板加筋壁板零件的喷丸成形数值模拟与工艺优化

喷丸成形是在喷丸工艺基础上发展起来的特种成形方法,是飞机整体壁板成形的首选工艺。本文针对板加筋结构壁板零件,应用等效静态载荷温度场来模拟变形过程,将一个复杂的动态冲撞过程近似的转化为一个静态加载过程,并通过优化程序找到满足特定要求的喷丸工艺方案。从而可以快速估量喷丸工艺参数以及喷丸成形整体效果,制定喷丸工艺优化方案,避免实际生产中常用的试错方法。     

铝合金复杂变截面蒙皮拉形有限元仿真与试验研究

为改善铝合金蒙皮零件的成形质量,降低蒙皮拉形零件的生产成本,以VTL1000拉形机生产的某复杂变截面蒙皮零件为例,基于Dyna Form软件,对蒙皮拉形过程进行了有限元仿真研究。结合对仿真结果中蒙皮厚度和应变分布的分析,研究了相关工艺参数对蒙皮拉形的影响,并对传统的拉形方式进行了改进;结合该零件的结构特点,给出了一种最佳模具倾角参数的设计方法,可以进一步提高成形质量;最后,根据仿真结果,制定了该零件工艺方案,并通过试验验证了该工艺方案的可行性。     

机翼前缘蒙皮拉形工艺参数优化与试验

飞机机翼前缘蒙皮,由于其形状和成形材料的特点使拉形结束卸载回弹后会产生较大的回弹量,对零件的成形质量影响较大。文章分析机翼前缘蒙皮零件的典型成形方案,确定主要加载轨迹参数,利用正交试验设计方法设计拉形工艺方案,通过有限元模拟和结果分析,获得了主要工艺参数对成形零件回弹量的影响规律。针对某前缘蒙皮零件,根据有限元分析结果,对工艺参数进行设计和优化,通过生产性试验,获得了成形质量较好的试验零件,并进行厚度、应变测量和对比分析,验证了有限元模拟的精度。     

双曲率薄壁铝合金盒形件充液成形工艺

双曲率薄壁铝合金盒形件是一种常见的飞机内蒙皮类钣金零件。针对目标零件采用传统落压成形过程中存在的生产效率低、表面质量差的问题,采用充液成形工艺成形该类零件,其目的在于提高零件表面质量并降低模具成本。通过数值模拟软件,建立了双曲率薄壁铝合金盒形件主动式充液成形的有限元模型,通过分析液室压力、压边力加载路径、润滑条件等因素对零件成形性的影响,对零件成形的起皱和破裂情况进行分析,优化确定最佳的工艺参数。并依据优化后的工艺参数进行了现场实验,利用数值模拟技术分析和解决了现场实验零件的质量问题,成功制造出合格零件,进一步验证了工艺方案及工艺参数的可行性。     

飞机蒙皮零件数控精确拉形技术应用研究

以某大型客机蒙皮零件为例,设计了基于数字化工艺设计与有限元仿真的数控精确拉伸成形技术方案。基于毛料面内变形状态分析设计了多工步拉形加载轨迹,通过"虚拟拉形"有限元模拟比较了多种纵拉和横拉方案及相应工艺参数下的成形质量。有限元模拟结果表明,该零件采用横拉方案效果优于纵拉方案,并根据有限元模拟结果优化了空间加载轨迹参数。根据设备求解生成数控代码,在Cyril Bath L2x350数控拉伸机上直接进行了自动化拉伸成形试验,获得了合格的零件,并比较验证了有限元分析和测量数据结果,验证了设计的飞机蒙皮零件数控精确拉形技术方案的可行性和准确性。     

复杂曲率蒙皮零件拉形工艺分析及优化

某飞机复杂蒙皮零件外形表面同时存在鼓包和凹陷等特征,对表面质量要求高,成形难度大。为了解决该类零件成形难题,针对该复杂蒙皮零件的成形工艺方案进行了较为详细的分析和探讨,通过结合该零件结构特征及成形难点,从零件成形方案、成形设备、成形工装、受力特点、成形参数等方面分别探讨了该蒙皮零件拉伸成形的工艺方案,分析了其中容易出现的工艺技术问题并给出了解决的方法,然后结合实际加工情况给出了优化的方案和改进措施。通过采用优化后的工艺方法,解决了该复杂蒙皮零件拉伸成形中的粗晶和起皱等问题,并在生产实践中得到了良好的应用。     

整体壁板增量压弯过程应力应变模拟

整体壁板结构特点为蒙皮和纵横交错的加强筋为一整体,将机械加工后的平面外形的壁板毛坯成形为具有复杂曲面外形的壁板零件具有很大的难度。本文采用MARC有限元软件分析了整体壁板成形过程中应力应变变化情况。研究表明:整体壁板成形过程中,筋条处的应力状态最为恶劣,筋条与蒙皮过渡区处于三向拉应力状态,同时有剪切塑性应变发生,容易导致该处开裂,对于高筋条来说,还容易导致失稳现象发生;筋条的塑性变形既有凸模下压导致的塑性变形,又有蒙皮回弹导致的塑性变形;塑性变形区主要集中于筋部,蒙皮几乎不发生塑性变形;成形后的壁板将保留较大的残余应力,该应力主要是由蒙皮弹性回复所引起。     

复杂蒙皮拉形工艺有限元仿真与试验研究

拉伸成形是飞机蒙皮零件的主要成形方式之一。在蒙皮拉形工艺分析软件中设置主要工艺参数,并在有限元仿真软件中对各种参数组合下的蒙皮拉形过程进行仿真分析,根据仿真结果,优化工艺参数;针对优化结果,再进行有限元仿真分析和生产性试验。对试验中毛料的应变和厚度进行测量,并对比试验和仿真中零件的应变分布、减薄率分布等指标,两者符合较好。同时,针对仿真与试验中出现的起皱相差较大的现象,进行了初步分析。     

航天用铝合金蒙皮拉形工艺研究

采用FET-1000T横向蒙皮拉伸成形机设备对2A14铝合金进行了蒙皮拉形工艺的研究。研究结果表明:对于单曲率蒙皮零件的成形,主要采用先预拉伸再弯曲成形后补拉伸的拉形工艺,预拉伸主要是保证成形前坯料的平直,补拉伸是为了减少零件弯曲成形后的回弹;经过预拉伸处理的蒙皮,母线直线度在0.9~1.2 mm之间,厚度在8.03~8.10 mm之间,其成形后的母线直线度大致呈现中间低两边高的现象,而厚度分布则呈现中间厚两边薄的趋势;适当的增加约0.6%的补拉伸量,既可以提高蒙皮的型面贴合度,又可以保证蒙皮的力学性能,从而达到蒙皮零件成形/成性的协同控制。     

蒙皮拉形可重构柔性模具模面生成系统开发及应用研究

针对飞机蒙皮零件多品种、小批量、形状复杂、成形精度要求高的特点,对可重构柔性模具蒙皮拉形关键技术进行了深入分析,基于CATIA二次开发技术开发了蒙皮拉形可重构柔性模具模面生成系统,实现了蒙皮零件数模在可重构柔性模具制造坐标系中的调形计算,具备了冲头高度干涉检查和虚拟模具三维仿真功能。经过应用验证,系统稳定可靠,能准确调形出蒙皮零件拉形所需的模具包络面。本系统的建立,为可重构柔性模具蒙皮拉形工艺研究提供了技术保障。     

整体壁板蒙皮曲面几何展开方法研究

壁板蒙皮曲面的合理展开对节省材料、降低成本和保证成形质量有重要意义,同时,也是壁板成形数值模拟的前提条件。壁板蒙皮曲面一般是小曲率,成形过程中发生的面内变形不大,采用基于面积不变假设的几何模拟法对壁板蒙皮曲面的展开进行了研究。通过可展曲面的展开结果与理论值的对比,验证了算法的精度;同时满意地预测出某型飞机壁板蒙皮的毛坯形状。     

典型框类零件的喷丸强化工艺优化

为解决长期以来框类零件喷丸强化要求高、加工方法困难的问题，针对典型框类零件制定了新的喷丸强化加工方法。通过分析零件数模，将零件数模各部分外表面按类型进行编号并量化，不同类型的表面按照不同的角度、喷打次数进行喷丸；之后设计喷嘴进给路径，并结合局部表面保护，对设备、夹具和辅助工具和工艺辅料进行选择，结合加工程序，设计零件保护方案。通过工艺优化，零件全部表面均能满足在适合的角度下进行喷丸，表面覆盖率100%满足图纸要求，同时大幅度提高生产效率，为后续该类零件甚至类似零件的生产加工提供了可行且有效的参照。     

典型TC4框类结构TIG电弧增材制造工艺研究

电弧增材制造技术以其成形效率高、成本低的优势为钛合金薄壁框类结构件提供了新的成形方法。采用TIG电弧增材制造技术,研究典型TC4框类结构件的成形。首先,通过控制变量法研究工艺参数对单道宏观形貌的影响规律,获得了单道稳定成形的工艺参数范围。在此基础上,成形方框结构时,将焊枪和送丝杆整体旋转10°,实现了各向同性的稳定成形。之后,对典型"田"字形框类结构进行了路径规划,十字交叉位置采用圆弧搭接的路径,获得了表面质量良好的框类零件。