鋁合金飛機整體壁板多點成形方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于金屬塑性加工領域，具體的說是一種鋁合金飛機整體壁板多點成形方法。
【背景技術】
[0002]在飛機制造領域，鋁合金整體壁板因其結構效率高、重量輕、剛性好、疲勞壽命長等突出優點得到日益廣泛的應用，但整體壁板的外形尺寸大、形狀復雜，成形一直是生產中的難題之一，尤其是壁板筋條高度不同并且蒙皮厚度不連續變化的大型雙曲率壁板零件。飛機整體壁板的傳統加工方式有漸進壓彎成形、滾彎成形、噴丸成形和時效蠕變成形等。壓彎成形和滾彎成形是局部成形，效率低、變形路徑和壓下量計算困難，時效蠕變成形需要大型加熱裝置和模具，噴丸成形的變形量很小。隨著我國飛機制造業的快速發展，如何實現鋁合金飛機整體壁板的快速、柔性、數字化成形，提高零件的成形效率和質量是國內外的研宄熱點之一。多點成形將傳統沖壓成形的實體模具離散化為緊密排列、高度可調的沖頭點陣，用沖頭端部形成的輪廓面，代替實體模具進行對壓成形，已經應用到金屬板料的成形中。多點成形技術已經公開的專利主要有:“板材無模多點成形裝置”ZL00110773.9，“快速調形的板材多點成形裝置” ZL02109865.4，“方形壓頭可調活絡模具板材曲面成形裝置”ZL200910014794.6。這些專利的權利要求集中于多點成形方法的實現方式。鋁合金整體壁板成形的專利有:“基于壓彎和移動點熱源的整體壁板數字化復合成形工藝”CN101105693A，“一種機翼整體壁板的蠕變時效成形方法”101988146A。這些專利是關于壓彎成形和時效成形的。用多點成形方法成形鋁合金飛機整體壁板，能夠實現壁板零件的對壓成形，上下多點模具表面都接觸壁板零件，使壁板受力均勻，而且可以控制變形路徑，提高成形質量，同時提高整體壁板的成形效率。經過檢索，鋁合金飛機整體壁板多點成形未見相關專利報道。

【發明內容】

[0003]本發明提供了一種不僅能夠用于不同筋條結構的雙曲率飛機整體壁板成形，解決大飛機制造中的技術難題，而且能夠推廣應用于航天器、火箭等其它大型帶筋曲面零件的制造中的一種鋁合金飛機整體壁板多點成形方法，克服了現有鋁合金飛機整體壁板成形方法的上述不足。
[0004]本發明結合【附圖說明】如下:一種鋁合金飛機整體壁板多點成形形方法，所述鋁合金飛機整體壁板(3)是帶有I型、T型或者J型高筋條的雙曲度鋁合金整體壁板，該方法為應用型面快速重構的上、下多點模具(1、5)，按照規劃的變形路徑，對壓成形帶有筋條結構的鋁合金飛機整體壁板(3)，將較大的目標變形量非均勻地分成多步，逐漸改變多點模具成形面形狀，進行漸進對壓成形，通過小變形的逐步累積最終得到所需的大變形鋁合金飛機整體壁板(3)，具體包括以下步驟:
[0005]步驟一、成形加工前，根據鋁合金飛機整體壁板(3)的目標形狀、材料參數、塑性變形量和回彈預測計算出多點對壓成形最優化路徑，包括所需要的成形步數、每步的變形量以及工藝參數；
[0006]步驟二、根據規劃的最優化多點對壓變形路徑，用計算機自動調整出本次成形所需要的多點可變上、下模具模面(1、5);
[0007]步驟三、將下彈性墊(9)放置于下多點模具(5)之上，其次將鋁合金飛機整體壁板
(3)放置于下彈性墊(9)之上，并在鋁合金飛機整體壁板筋條(8)之間放置填料(7)，其高度高于鋁合金飛機整體壁板筋條(8)的高度；最后將上彈性墊(6)放置于鋁合金飛機整體壁板(3)之上，并將其與上、下多點模具(1、5)對齊；
[0008]步驟四、液壓機加載，上多點模具(I)在壓力機橫梁的帶動下向下移動，與下多點模具(5) —起加載成形鋁合金飛機整體壁板(3)、填料(7)和上、下彈性墊出、9)。
[0009]步驟五、保壓一定時間后卸載，零件產生回彈、回復自由狀態，保持鋁合金飛機整體壁板(3)、填料(7)和上、下彈性墊(6、9)的位置不變，再次調整上、下多點模具(1、5)的形狀；
[0010]步驟六、如果成形次數小于計算得到的成形步數則繼續調整上、下多點模具(1、5)形面，重復步驟二一一步驟五，進行多次加載、卸載，直至成形次數達到了計算所需的步數，即通過累積變形得到所需的鋁合金飛機整體壁板(3)形狀；
[0011]步驟七、閉環成形工藝，將成形后的鋁合金飛機整體壁板(3)，用曲面快速掃描測量方法測得鋁合金飛機整體壁板(3)的幾何形狀，將所測形狀與目標形狀進行曲面配準，曲面誤差數據傳遞給多點模具控制軟件，根據型面誤差快遞修正模面，進行鋁合金飛機整體壁板(3)形狀校正。
[0012]所述多點對壓成形路徑是根據鋁合金飛機整體壁板(3)結構、材料參數以及變形量計算出的非線性可控變形路徑，通過控制該變形路徑，使得鋁合金飛機整體壁板(3)在每步中產生的塑性變形均勻。
[0013]所述步驟三中填料(7)為硬質聚氨酯塊、塑料片或鋁合金片。
[0014]所述步驟三中上、下彈性墊(6、9)為聚氨酯彈性墊。
[0015]本發明有益效果是:本發明的鋁合金飛機整體壁板多點成形方法，解決了傳統整體壁板成形效率低、容易產生裂紋并導致整體壁板報廢的問題，并能成形大變形量的整體壁板。用可重構多點模具實現飛機整體壁板的柔性快速成形，能夠用一套工具成形具有不同幾何形狀的單曲率和雙曲率整體壁板零件，并在成形過程中，通過控制每一步的塑性變形量，可以控制變形路徑，提高成形能力。通過曲面快速掃描測量，用閉環反饋曲面誤差的方法，提高整體壁板的成形精度。該發明不僅能夠用于飛機整體壁板成形，而且能夠推廣應用于航天器、火箭等其它大型帶筋曲面零件的制造中。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明鋁合金飛機整體壁板多點成形方法所使用的多點可變模具的結構示意圖；
[0017]圖2為本發明鋁合金飛機整體壁板多點成形方法所使用的鋁合金飛機整體壁板、填料和上、下彈性墊位置關系示意圖；
[0018]圖3為本發明鋁合金飛機整體壁板多點成形方法的工藝流程圖。
[0019]圖中:1、上多點模具；2、上模可調沖頭；3、鋁合金飛機整體壁板；4、下模可調沖頭；5、下多點模具；6、上彈性墊；7、填料；8、鋁合金飛機整體壁板筋條；9、下彈性墊。
【具體實施方式】
[0020]參閱圖3為本發明鋁合金飛機整體壁板多點成形方法的工藝流程圖，該鋁合金飛機整體壁板是帶有I型、T型或者J型高筋條的鋁合金整體壁板，筋條結構為單方向分布、網格型結構或者米字型結構，應用型面可以快速重構的上、下多點模具1、5，按照規劃的變形路徑，對壓成形帶有筋條結構的鋁合金飛機整體壁板3，將較大的目標變形量非均勻地分成多步，逐漸改變多點模具成形面形狀，進行漸進對壓成形，通過小變形的逐步累積最終得到所需的大變形鋁合金飛機整體壁板3，本方法包括以下步驟:
[0021]步驟一、成形加工前，根據鋁合金飛機整體壁板3的目標形狀、材料參數、塑性變形量和回彈預測計算出多點對壓成形最優化路徑，包括所需要的成形步數、每步的變形量以及工藝參數；
[0022]步驟二、根據規劃的最優化多點對壓變形路徑，用計算機自動調整出本次成形所需要的多點可變上、下模具模面1、5 ;
[0023]參閱圖1，鋁合金飛機整體壁板成形方法中所使用的多點可變模具包括上多點模具1、和下多點模具5。上多點模具I由17X15個緊密排列的上基本體沖頭2組成，下多點模具5由17X15個緊密排列的下基本體沖頭4組成，每個基本體沖頭的橫截面積為80mmX 80mm，整個多點模具的成形面積為1360mmX 1200mm。所述的基本體沖頭由方體、螺桿和數控單元組成。數控單元的電機帶動螺桿旋轉，從而帶動具有內螺紋的沖頭方體上下移動，實現高度調整，并能在任意位置定位。上多