帶內(nèi)筋及復(fù)雜型腔的大型薄壁蒙皮的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及到一種帶內(nèi)部筋條及復(fù)雜型腔的大型薄壁鋁合金蒙皮的制造方法，它適用于航空航天用大型薄壁蒙皮類零件的精確制造。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，大型薄壁蒙皮類零件越來越多的應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域，現(xiàn)代航空航天領(lǐng)域中為了減輕重量、提高飛航武器的各項(xiàng)機(jī)械性能，在導(dǎo)彈零部件中越來越多地開始使用大型薄壁蒙皮類零件。然而大型薄壁蒙皮雖然在飛航武器中有諸多優(yōu)點(diǎn)，但是多年來大型薄壁蒙皮的加工變形問題一直困擾著航空航天工業(yè)，目前對(duì)大型薄壁蒙皮加工工藝研究還不夠深入，針對(duì)減小變形的系統(tǒng)工藝措施尚不完善。
[0003]現(xiàn)階段該類零件在加工制造過程中，一部分采用先將壁板彎曲成蒙皮結(jié)構(gòu)，再用多軸加工中心加工筋條和減重腔，數(shù)控加工難度大并且復(fù)雜；一部分采用先在平板狀態(tài)下加工型腔，再利用折彎機(jī)等機(jī)械手段形成蒙皮，導(dǎo)致蒙皮變形較大，成型后的蒙皮型面精度較低，合格率低，嚴(yán)重影響了型號(hào)產(chǎn)品的進(jìn)度。
[0004]本方法首先根據(jù)蒙皮的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)先對(duì)其進(jìn)行模擬展平，然后采用粗加工毛坯的方式提前釋放毛坯內(nèi)部的殘余應(yīng)力，隨后采用真空胎吸附固定蒙皮，數(shù)控精加工蒙皮的筋條和減重腔等結(jié)構(gòu)特征，有效減小了薄壁板加工過程中的翹曲變形，保證了減重腔的壁厚，然后采用對(duì)模熱成型的方法將蒙皮加工成型，型面精度高，最后進(jìn)行退火去應(yīng)力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種對(duì)帶內(nèi)部筋條及復(fù)雜型腔的大型薄壁鋁合金蒙皮的制造方法，該方法可有效的控制薄壁板加工過程中的翹曲變形，保證減重腔的壁厚，提高蒙皮結(jié)構(gòu)的型面精度。
[0006]本發(fā)明的帶內(nèi)筋及復(fù)雜型腔的大型薄壁蒙皮的制造方法，包括:步驟一、根據(jù)所需蒙皮的具體結(jié)構(gòu)，采集原始蒙皮的幾何參數(shù)，然后利用UG三維軟件對(duì)蒙皮進(jìn)行模擬展平，采集出展平后的相應(yīng)的蒙皮的幾何參數(shù)，根據(jù)展平后的參數(shù)進(jìn)行粗加工和精加工的編程，并計(jì)算出能夠支撐該蒙皮展平后的最小毛坯；步驟二、選取步驟一計(jì)算出的最小毛坯，利用步驟一編制的粗加工程序?qū)ψ钚∶鬟M(jìn)行粗加工，以提前釋放毛坯內(nèi)部的殘余應(yīng)力；步驟三、利用真空胎吸附固定經(jīng)過粗加工的蒙皮板材，按照步驟一所編制的精加工程序，對(duì)經(jīng)過粗加工后的蒙皮板材進(jìn)行精加工，數(shù)控銑加工出蒙皮內(nèi)部的筋條和減重腔；步驟四、準(zhǔn)備多個(gè)能夠分別填平各減重腔的墊板，保證墊上各個(gè)墊板后，由步驟三加工好的蒙皮又成為表面平整地平板，然后采用對(duì)模熱成型的方法將蒙皮加工成型；和步驟五、退火去應(yīng)力。
[0007]優(yōu)選所述蒙皮的材質(zhì)為7A04鋁合金。
[0008]優(yōu)選所需蒙皮的所述減重腔壁厚為2.2mm，所述筋條壁厚為6mm，蒙皮大面壁厚為4mm ο
[0009]優(yōu)選所述對(duì)模熱成型的溫度為120_180°C左右。
[0010]優(yōu)選所述步驟四中還包括根據(jù)所需蒙皮形狀制造所述對(duì)模的步驟。
[0011]本發(fā)明的有益效果:
[0012]采用本實(shí)用型的加工技術(shù)方法，解決了帶內(nèi)部筋條和復(fù)雜內(nèi)腔的大型薄壁鋁合金蒙皮加工過程中變形大、型面精度低的難點(diǎn)，可有效提高新產(chǎn)品研制進(jìn)度。
[0013]面對(duì)大型薄壁板加工易變形的問題，可有效的控制蒙皮加工過程中的變形量，提高蒙皮的型面精度。利用UG三維軟件將蒙皮進(jìn)行模擬展平，采集蒙皮的幾何參數(shù)，先在平板狀態(tài)下加工出蒙皮內(nèi)部的筋條和型腔等結(jié)構(gòu)特征，再彎曲成型，大大簡化了蒙皮的數(shù)控加工難度；其次是先采用粗加工的方式初步加工出蒙皮的特征，提前釋放毛坯內(nèi)部的殘余應(yīng)力；然后是采用真空胎吸附固定蒙皮，數(shù)控銑精加工蒙皮的筋條及減重腔，減小薄壁板加工過程中的變形量，精確保證壁厚；最后是采用對(duì)模熱成型的方法將蒙皮加工成型，型面精度高。
【附圖說明】
[0014]圖1為所需的帶內(nèi)筋和復(fù)雜型腔的薄壁蒙皮。
[0015]圖2為蒙皮彎曲成型之前的平板狀態(tài)。
[0016]圖3為對(duì)模熱成型蒙皮時(shí)所用凸模。
[0017]圖4為對(duì)模熱成型蒙皮時(shí)所用凹模。
[0018]圖5為凹凸模配對(duì)蒙皮成型圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]試驗(yàn)零件為某型號(hào)導(dǎo)彈中的蒙皮零件，該零件材質(zhì)為7A04鋁合金，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為帶內(nèi)筋和復(fù)雜內(nèi)腔的薄壁零件，減重腔壁厚2.2mm，筋條壁厚6mm，蒙皮大面壁厚4mm，見附圖
Ιο
[0020](1)采集原始蒙皮幾何參數(shù)，將蒙皮模擬展平，采集展平后相應(yīng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行粗加工和精加工編程，并計(jì)算出需要的最小毛還:
[0021]根據(jù)所需蒙皮的具體結(jié)構(gòu)，采集其幾何參數(shù)，然后利用UG鈑金建模軟件將其模擬展開為平板狀態(tài)，見附圖2，得到展平后的相應(yīng)幾何參數(shù)，根據(jù)這些參數(shù)進(jìn)行粗加工和精加工編程。
[0022]原理:根據(jù)蒙皮零件的具體結(jié)構(gòu)、尺寸以及平板折彎與圈圓的特性，合理計(jì)算蒙皮中軸線的周長、板材延伸率等一系列幾何參數(shù)，利用UG鈑金建模軟件將蒙皮的三維模型展開為其在平板下的狀態(tài)。然后根據(jù)蒙皮彎曲成型之前的平板狀態(tài)特征(包括其具體的型腔和內(nèi)筋尺寸)，編制數(shù)控加工時(shí)所需的粗精加工程序，并將其導(dǎo)入數(shù)控機(jī)床。
[0023](2)去應(yīng)力粗加工蒙皮:
[0024]首先計(jì)算出能夠包容該蒙皮的所需的最小毛坯，然后利用所編制粗加工程序?qū)Ρ染庸っ骱竦淖钚∶靼宀南冗M(jìn)行去應(yīng)力粗加工，初步加工出蒙皮的結(jié)構(gòu)特征。
[0025]關(guān)鍵點(diǎn):去應(yīng)力粗加工時(shí)注意蒙皮內(nèi)筋條和減重腔的底部以及側(cè)壁都要留有加工余量，待精加工時(shí)加工到位。
[0026](3)利用真空胎數(shù)控精加工蒙皮的型腔等結(jié)構(gòu)特征:
[0027]由于薄壁板加工過程中易變形，采用真空胎吸附固定板材，保證板材受力均勻，然后利用之前編制好的精加工的數(shù)控加工程序，數(shù)控銑加工出蒙皮的筋條、減重腔等具體結(jié)構(gòu)，加工前在蒙皮上選取多個(gè)且分散均勻的點(diǎn)測(cè)量蒙皮此時(shí)的實(shí)際壁厚，然后合理確定加工的進(jìn)給量，最終嚴(yán)格保證減重腔及四周焊接止口的壁厚，在平板狀態(tài)下加工型腔以及筋條后的狀態(tài)見附圖2。
[0028](4)采用對(duì)模熱成型工藝將蒙皮加工成型:
[0029]首先根據(jù)蒙皮內(nèi)部型腔和筋條的具體結(jié)構(gòu)，加工出若干隨形的墊板，，并將其粘貼于蒙皮內(nèi)部的型腔處，保證粘貼后蒙皮的筋條和墊板處于同一高度，即，保證墊上各墊板后，由上述加工好的蒙皮又成為表面平整地平板，然后將受熱軟化后的板材放在配對(duì)的陰陽模之間，將蒙皮加工成型。
[0030]關(guān)鍵點(diǎn):要用隨形墊板將蒙皮凹陷的減重腔等都填滿，保證蒙皮內(nèi)部的筋條和墊板處于同一高度，或者筋條比墊板略低，確保在對(duì)模熱成型時(shí)主要由墊板受力。
[0031]陰陽對(duì)模根據(jù)采集的原始數(shù)據(jù)，按照所需蒙皮的形狀制成。
[0032]注意加熱的溫度不能太高，應(yīng)介于鋁合金的再結(jié)晶溫度，一般在120_180°C左右，作用時(shí)間也不易太長，讓鋁合金材料得到一定程度的軟化，僅軟化晶界，但不形成新的結(jié)晶核心。
[0033](5)退火去應(yīng)力。
[0034]將成型的蒙皮進(jìn)行退火熱處理，去除其內(nèi)部的殘余應(yīng)力。
[0035]本發(fā)明提出了一種對(duì)帶內(nèi)筋及復(fù)雜型腔的大型薄壁鋁合金蒙皮的精確制造方法。該方法能有效的減小帶復(fù)雜內(nèi)腔的大型薄壁鋁合金蒙皮加工過程中的變形，有效的保證蒙皮減重腔的壁厚，大大提高蒙皮最終的型面精度。本智力成果運(yùn)用于實(shí)際生產(chǎn)中解決了很大的難題，具有很強(qiáng)的應(yīng)用前景。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種帶內(nèi)筋及復(fù)雜型腔的大型薄壁蒙皮的制造方法，其特征在于，包括: 步驟一、根據(jù)所需蒙皮的具體結(jié)構(gòu)，采集原始蒙皮的幾何參數(shù)，然后利用UG三維軟件對(duì)蒙皮進(jìn)行模擬展平，采集出展平后相應(yīng)蒙皮的幾何參數(shù)，根據(jù)展平后的參數(shù)進(jìn)行粗加工和精加工的編程，并計(jì)算出能夠支撐該蒙皮展平后的最小毛坯； 步驟二、選取步驟一計(jì)算出的最小毛坯，利用步驟一編制的粗加工程序?qū)ψ钚∶鬟M(jìn)行粗加工，以提前釋放毛坯內(nèi)部的殘余應(yīng)力； 步驟三、利用真空胎吸附固定經(jīng)過粗加工的蒙皮板材，按照步驟一所編制的精加工程序，對(duì)經(jīng)過粗加工后的蒙皮板材進(jìn)行精加工，數(shù)控銑加工出蒙皮內(nèi)部的筋條和減重腔； 步驟四、準(zhǔn)備多個(gè)能夠分別填平各減重腔的墊板，保證墊上所述墊板后，由步驟三加工好的蒙皮又成為表面平整地平板，然后采用對(duì)模熱成型的方法將蒙皮加工成型； 步驟五、退火去應(yīng)力。2.如權(quán)利要求1所述的帶內(nèi)筋及復(fù)雜型腔的大型薄壁蒙皮的制造方法，其特征在于:所述蒙皮的材質(zhì)為7A04鋁合金。3.如權(quán)利要求1所述的帶內(nèi)筋及復(fù)雜型腔的大型薄壁蒙皮的制造方法，其特征在于:所需蒙皮的所述減重腔壁厚為2.2mm，所述筋條壁厚為6mm，蒙皮大面壁厚為4mm。4.如權(quán)利要求2所述的帶內(nèi)筋及復(fù)雜型腔的大型薄壁蒙皮的制造方法，其特征在于:所述對(duì)模熱成型的溫度為120-180°C左右。5.如權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的帶內(nèi)筋及復(fù)雜型腔的大型薄壁蒙皮的制造方法，其特征在于:所述步驟四中還包括根據(jù)所需蒙皮形狀制造所述對(duì)模的步驟。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種帶內(nèi)筋及復(fù)雜型腔的大型薄壁蒙皮的制造方法，其包括：步驟一、根據(jù)蒙皮參數(shù)，模擬展平，采集出展平后的參數(shù)，進(jìn)行粗加工和精加工的編程，并計(jì)算出最小毛坯；步驟二、選取最小毛坯，對(duì)最小毛坯進(jìn)行粗加工，以提前釋放毛坯內(nèi)部的殘余應(yīng)力；步驟三、利用真空胎吸附固定經(jīng)過粗加工的蒙皮板材，對(duì)蒙皮板材進(jìn)行精加工，數(shù)控銑加工出蒙皮內(nèi)部的筋條和減重腔；步驟四、準(zhǔn)備多個(gè)能夠分別填平各減重腔的墊板，保證墊上各墊板后，由步驟三加工好的蒙皮又成為表面平整地平板，然后采用對(duì)模熱成型的方法將蒙皮加工成型；和步驟五、退火去應(yīng)力。本發(fā)明有效的控制了薄壁蒙皮加工過程中的變形量，大大提高了蒙皮的型面精度。
【IPC分類】B23P15/00
【公開號(hào)】CN105397423
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510907215
【發(fā)明人】何艷濤, 王波, 張素敏, 閆寒, 張樹科
【申請(qǐng)人】北京航星機(jī)器制造有限公司
【公開日】2016年3月16日
【申請(qǐng)日】2015年12月9日