滚弯蒙皮外表面残余应力控制方法技术

本发明专利技术公开一种滚弯蒙皮外表面残余应力控制方法，即蒙皮“滚弯—反向滚弯—化铣”，包括：(1)确定滚弯模型；(2)滚弯；(3)确定反向滚弯模型；(4)反向滚弯；(5)通过化铣加工验证残余应力减小。通过“过弯”滚弯以及反向滚弯达到蒙皮最终形状，同时使蒙皮外表面残余压应力降低，或出现残余拉应力，避免在化铣过程中由于残余应力释放出现蒙皮局部松弛和槽轮廓痕迹。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于钣金塑性成形领域，具体地说就是一种滚弯蒙皮外表面残余应力控制方法，它适用于飞机蒙皮制造过程中残余应力消除，可有效降低蒙皮外表面残余压应力，或使之出现残余拉应力，避免在化铣过程中由于残余应力释放出现蒙皮局部松弛和槽轮廓痕迹。
技术介绍
矮筋条蒙皮是飞机的重要零件，其制造一直是一个难题。为了减轻重量，国内传统的制造方法是“滚弯—化铣”工艺，即在蒙皮滚弯过程后，通过化铣或数控加工的方法，将蒙皮局部减薄，形成带筋条的蒙皮。该工艺的主要缺陷是化铣后蒙皮上出现与槽对应的轮廓痕迹，此外数控加工的方法(镜像铣切)还因滚弯蒙皮精度低而造成蒙皮厚度均匀性较差，甚至铣漏现象。主要原因是由于单曲率滚弯后外表面残余压应力，在化铣过程或镜像铣削过程中应力释放造成变薄的蒙皮松弛。
技术实现思路
为了解决上述存在的技术问题，本专利技术的目的是要提出一种滚弯蒙皮外表面残余压应力控制的方法，其对滚弯蒙皮外表面的残余应力进行控制，使滚弯蒙皮外表面残余压应力减小、或改变成残余拉应力，避免化铣后在蒙皮表面出现痕迹，大大提升产品质量的合格率。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为一种滚弯蒙皮外表面残余压应力控制的方法，其通过滚弯蒙皮回弹后曲率半径小于零件要求的曲率半径，再通过反向滚弯得到与蒙皮零件要求的曲率半径一致的零件，达到控制滚弯蒙皮外表面残余压应力；其具体过程如下：(1)确定滚弯模型；首先提取蒙皮的曲率半径特征R3与R4，由下面公式计算滚弯模型的曲率半径特征R10与R20；R10=R3+0.5t1+λσstE(R3+0.5t)-0.5t]]>R20=R4+0.5t1+λσstE(R4+0.5t)-0.5t]]>(2)正向过滚弯；利用弯曲辊1、弯曲辊2支撑蒙皮坯料下表面，弯曲辊3在板坯上表面按照滚弯模型进行滚弯，滚弯后蒙皮的两侧的曲率半径R10与R20小于最终零件的曲率半径；确定反向滚弯模型；反向滚弯模型就是化铣前的蒙皮状态模型，处理化铣槽特征外其他特征与最终零件一致；由下面公式计算反向滚弯模型的曲率半径特征R30与R40；R30=(R3+0.5t)1-λσstE(R3+0.5t)-0.5t]]>R40=(R4+0.5t)1-λσstE(R4+0.5t)-0.5t]]>其中，λ＝2～4，建议取值为2.5。E为弹性模量，σs为屈服强度，t为蒙皮厚度。(4)反向滚弯。将滚弯得到的蒙皮，利用弯曲辊1、弯曲辊2支撑蒙皮坯料上表面，弯曲辊3在板坯下表面按化铣前蒙皮的形状要求进行方向滚弯。反向滚弯的目的是降低蒙皮外表面的压应力水平，或改变成拉应力。(5)通过化铣验证残余应力的减小。本专利技术的有益效果是：本专利技术提出“滚弯—反向滚弯—化铣”工艺方法，主要通过“滚弯—反向滚弯”过程使蒙皮外表面残余压应力水平降低，或出现残余拉应力，防止在化铣过程中由于残余应力的释放造成蒙皮局部松弛，在蒙皮外表面出现槽形轮廓痕迹。通过该工艺可以获得合格的单曲率蒙皮。附图说明图1蒙皮零件示意图图2滚弯模型示意图图3正向过滚弯方式示意图图4化铣前蒙皮示意图图5反向滚弯方式示意图图6实施例蒙皮零件。具体实施方式下面结合附图及实施例详述本专利技术。本专利技术是以一个具体的蒙皮制造为例，说明蒙皮“过滚弯—反向滚弯—化铣”工艺方法。图1为蒙皮零件外形。本专利技术提出的蒙皮“滚弯—反向滚弯—化铣”工艺方法实施的详细步骤如下：步骤1)确定滚弯模型。包括：首先提取蒙皮的曲率半径特征R3＝1500、R4＝1000，确定过滚弯模型的曲率半径特征，根据调整后的曲率半径建立滚弯模型，见图2。R10=R3+0.5t1+λσstE(R3+0.5t)-0.5t]]>R20=R4+0.5t1+λσstE(R4+0.5t)-0.5t]]>其中，λ＝2～4，建议取值为2.5，E为弹性模量，σs为屈服强度。(3)正向过滚弯；利用弯曲辊1、弯曲辊2支撑蒙皮坯料下表面，弯曲辊3在板坯上表面按照滚弯模型进行滚弯，滚弯后蒙皮的两侧的曲率半径R10与R20小于最终零件的曲率半径；见图3。步骤3)确定反向滚弯模型。反向滚弯模型就是化铣前的蒙皮模型，处理化铣槽特征外其他特征与最终零件一致，见图4、图5。R30=(R3+0.5t)1-λσstE(R3+0.5t)-0.5t]]>R40=(R4+0.5t)1-λσstE(R4+0.5t)-0.5t]]>其中，λ＝2～4，建议取值为2.5。E为弹性模量，σs为屈服强度，t为蒙皮厚度。(4)反向滚弯。将滚弯得到的蒙皮，利用弯曲辊1、弯曲辊2支撑蒙皮坯料上表面，弯曲辊3在板坯下表面按化铣前蒙皮的形状要求进行方向滚弯；反向滚弯的目的是降低蒙皮外表面的压应力水平，或改变成拉应力，见图4、图5。实施例本实施例应用在某厂某型号蒙皮滚弯生产现场。化铣后零件尺寸如图6所示，蒙皮厚度为0.01m。滚弯过程在某型号蒙皮滚弯机上进行。蒙皮经过正向过滚弯与回弹后，其曲率半径尺寸与滚弯模型即蒙皮曲率半径尺寸一致，利用三个弯曲辊将板坯滚弯到如下尺寸：R10=1.5+0.0051+2.5×139.5×1060.01×71×109×(1.5+0.005)-0.005=0.86m]]>R20=1+0.0051+2.5×139.5×1060.01×71×109×(1+0.005)-0.005=0.668m]]>其中，λ＝2～4，取值为2.5，E为弹性模量，取71GPa，σs为抗拉屈服强度，取值139.5MPa。利用反向滚弯模型进行反向滚弯，回弹后曲率半径为蒙皮化铣前曲率半径，即利用三个弯曲辊将板坯反向滚弯到如下尺寸：R30=1.5+0.0051-2.5×139.5×1060.01×71×109×(1.5+0.005)-0.005=5.761m]]>R40=1+0.0051-2.5×139.5×1060.01×71×109×(1+0.005)-0.005=1.966m]]>其中，λ＝2～4，取值为2.5，E为弹性模量，取值71GPa，σs为抗拉屈服强本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滚弯蒙皮外表面残余应力控制方法，其特征在于，具体步骤如下：1)正向过滚弯：弯曲辊1、弯曲辊2支撑蒙皮坯料下表面，弯曲辊3在板坯上表面按照滚弯模型进行正向过滚弯成形，滚弯后蒙皮的两侧的曲率半径为R10与R20；滚弯后蒙皮的两侧的曲率半径R10与R20小于最终零件的曲率半径；2)反向滚弯；弯曲辊1、弯曲辊2支撑蒙皮坯料上表面，弯曲辊3在板坯下表面按照反向滚弯模型进行反向滚弯成形，反向滚弯后蒙皮的两侧的曲率半径为R30与R40；3)通过化铣验证残余应力。

【技术特征摘要】
1.一种滚弯蒙皮外表面残余应力控制方法，其特征在于，具体步骤如下：
1)正向过滚弯：
弯曲辊1、弯曲辊2支撑蒙皮坯料下表面，弯曲辊3在板坯上表面按照滚弯
模型进行正向过滚弯成形，滚弯后蒙皮的两侧的曲率半径为R10与R20；滚弯后
蒙皮的两侧的曲率半径R10与R20小于最终零件的曲率半径；
2)反向滚弯；
弯曲辊1、弯曲辊2支撑蒙皮坯料上表面，弯曲辊3在板坯下表面按照反向
滚弯模型进行反向滚弯成形，反向滚弯后蒙皮的两侧的曲率半径为R30与R40；
3)通过化铣验证残余应力。
2.按照权利要求1所述的一种滚弯蒙皮外表面残余应力控制方法，其特征
在于：所述滚弯模型其包括：首先提取蒙皮的曲率半径特征R3与R4，计算滚弯
模型的曲率半径特征R10与R20，其计算公式为：
R10=R3+0.5t1+λσstE(R3+0.5t)-0.5t]]>R20...

【专利技术属性】
技术研发人员：李光俊，刘明华，韩志仁，贾震，刘宝明，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51