铝合金纵梁零件变形的冷校形方法技术

本发明专利技术属于机械加工技术领域，涉及一种铝合金纵梁零件变形的冷校形方法。用拼装方式设计制造外形快速检测工装，将零件放置于外形快速检测工装上，确定零件变形方式；双侧对喷纵梁零件腹板面，校形零件长度方向变形；双侧对喷缘条两侧表面，校形零件宽度方向变形；最后评估校形后零件是否符合设计要求。本发明专利技术对零件表面无损伤，对零件性能无不利影响；适用范围广，不受零件的结构(如截面及长度方向的对称性、加强筋及缘条等结构分布)、外形尺寸的限制；不受零件变形方式的限制，能校形单曲、扭曲等复杂变形；校形能力大，校形成本低；校形方法和参数可固化并在工艺文件上规定，用于指导不同的操作者。

Cold Alignment Method for Deformation of Aluminum Alloy Longitudinal Beam Parts

【技术实现步骤摘要】
铝合金纵梁零件变形的冷校形方法
本专利技术属于机械加工
，涉及一种铝合金纵梁零件变形的冷校形方法。
技术介绍
民用飞机的铝合金纵梁类机加件是重要的连接结构件，由缘条、腹板面、加强筋等结构组成，外形尺寸大、厚度小、结构复杂、形位公差严，数控加工后外形易发生变形并超出图纸规定。常用的校形方法有手动校形、液压校形等。但此类方法受纵梁类零件结构及扭曲变形的复杂程度的限制，无法用于校形纵梁零件。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种铝合金纵梁零件变形的冷校形方法，实现不受纵梁类零件的结构(如零件结构的对称性、加强筋及缘条等结构分布)、外形尺寸及变形方式限制的通用的冷校形方法。为实现该校形目的，同时设计使用了预应力模块、外形快速检测工装。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案为：一种铝合金纵梁零件变形的冷校形方法，包括以下步骤：第一步，确定零件变形方式用拼装方式设计制造外形快速检测工装，外形快速检测工装包括检查器7、限位块a8、限位块b9、基准面11；将零件放置于外形快速检测工装上，通过限位块a8和限位块b9实现零件的限位；首先确定长度方向的变形，用塞尺测量零件缘条面10与检测工装基准面11的间隙，若同一横截面处缘条两侧的间隙一致，说明零件是简单的单曲变形；若两侧的间隙不一致，说明零件的腹板面或缘条发生了扭曲变形；然后确定宽度方向的变形，宽度方向的变形判定基准为根据零件结构设计的检查器7，用楔形块或塞尺测量零件表面与检查器7的检查面之间的间隙；第二步，校形零件长度方向变形进行长度方向校形时，使用预应力结构包括螺杆1、刚性垫圈2、压板3、垫块4、螺母5和平台6；(1)用Abaqus软件静力模拟算法施加变形位移确定零件最大弹性变形量；(2)零件摆放在平台6上，按模拟加载的边界条件在零件相应部位加垫块4；(3)利用平台6上相应位置的减轻孔或漏砂孔用螺母5定位螺杆1；(4)在螺杆1外侧放垫块4，将压板3的一端压在垫块4上，另一端压在零件表面受力处；(5)将刚性垫圈2套在螺杆1上，旋转螺母5通过压板3对零件施加预应力，使零件发生弹性预变形。当零件是简单弯曲时，需在腹板面两侧缘条上对称施加预应力，当零件为扭曲变形时，预应力不能对称施加，需在翘曲大的一侧的缘条上施加更大的预应力；(6)设置多个预应力施加点，使零件逐渐变形，避免校形后零件中部拱起。每个预应力施加点间距应保证两点之间变形量差异不超过1.0mm或预应力施加点间距不大于500mm(取最小值间距)，累积最大预变性量为零件理论最大弹性变形量乘以安全系数0.8；(7)双侧对喷纵梁零件腹板面，腹板面喷丸区域hl＜H，H为腹板面厚度；喷丸最大强度不大于腹板面厚度的10％；第三步，校形零件宽度方向变形校形方法同第二步，其中(7)中喷丸部位为缘条两侧表面，喷丸区域见图3，当拱起一侧缘条宽度尺寸H1大于另一侧缘条宽度尺寸H2时，喷丸部位hw1最大范围为H0为零件宽度；当拱起一侧缘条宽度尺寸H3小于另一侧缘条宽度尺寸H4时，喷丸部位hw1的最大范围当缘条两侧喷丸部位相同，H1＝H2或H3＝H4时，喷丸部位第四步，评估校形后零件是否符合设计要求。本专利技术的有益效果为：①对零件表面无损伤，对零件性能无不利影响；②适用范围广，不受零件的结构(如截面及长度方向的对称性、加强筋及缘条等结构分布)、外形尺寸的限制；③不受零件变形方式的限制，能校形单曲、扭曲等复杂变形；④校形能力大，校形成本低；⑤校形方法和参数可固化并在工艺文件上规定，用于指导不同的操作者。本专利技术还可推广应用于其他结构形式的长桁类或盒型带筋零件，如T型、L型、U型、H型等。附图说明图1为预应力模块结构示意图；图2(a)为预应力的施加方向及腹板面喷丸区域示意图；图2(b)为预应力的施加方向及腹板面喷丸区域示意图；图3(a)为缘条喷丸区域示意图；图3(b)为缘条喷丸区域示意图；图4为外形检测工装结构示意图；图5为零件变形方式示意图；图6为预应力施加位置示意图；图7为校形部位示意图；图中：1螺杆；2刚性垫圈；3压板；4垫块；5螺母；6平台；7检查器；8限位块；9限位块；10零件椽条面；11基准面。具体实施方式以下结合具体实施例和附图对本专利技术做进一步说明。如图5所示，该零件是连接机身壁板、地板梁及不同机身桶段对接时的关键零件。该零件长度和宽度方向结构不对称，机加后零件外形发生扭曲变形，超差率超过80％，严重影响制造成本和项目周期。采用传统的冷校形方式无法完成该零件校形。一种铝合金纵梁零件变形的冷校形方法，包括以下步骤：第一步，用拼装方式设计制造外形检查工装，工装结构如图4。工装由检查器7、限位块a8、限位块b9、基准面11构成。其拼装部分可用标准金属块也可特殊设计。将零件缘条面10放在检测工装基准面11上，检查零件变形。用塞尺检查缘条面10与基准面11的间隙分布，用楔形快检查零件表面与检查器1的间隙。零件为扭曲变形，零件变形见图5。第二步，校形零件长度方向变形按零件变形情况非对称的分段施加预应力，两端弹性预变形最大为12mm。预应力施加位置见图6。在预应力的条件下，双侧对喷零件腹板面的上半部，喷丸压力为40-50PSI，覆盖率为60％，校正零件长度方向的扭曲变形。第三步，校形零件长度方向变形在自由状态下，双侧对喷零件缘条上半部，喷丸压力为20-30PSI，覆盖率为80％,校正零件宽度方向的变形。校形部位见图7。第四步，效果与评估校形前，不同零件下缘条与基准面的最大间隙在1.9-2.7mm之间(设计要求为0.25mm)，零件对接端与检测面的间隙在0-3mm或8-9mm之间(设计要求为6±1mm)。校形后，下缘条与基准面的最大间隙为0.25mm，对接端检测面的间隙5.8-6.2mm之间，零件表面粗糙度为Ra3.2，均符合设计要求。在此方法校形结果稳定，将所有超差零件均校至满足设计要求。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝合金纵梁零件变形的冷校形方法，其特征在于所述的冷校形方法包括以下步骤：第一步，确定零件变形方式用拼装方式设计制造外形快速检测工装，外形快速检测工装包括检查器(7)、限位块a(8)、限位块b(9)、基准面(11)；将零件放置于外形快速检测工装上，通过限位块a(8)和限位块b(9)实现零件的限位；首先确定零件长度方向的变形，用塞尺测量零件缘条面(10)与检测工装基准面(11)的间隙，若同一横截面处缘条两侧的间隙一致，说明零件是简单的单曲变形；若两侧的间隙不一致，说明零件的腹板面或缘条发生了扭曲变形；然后确定零件宽度方向的变形，宽度方向的变形判定基准为根据零件结构设计的检查器(7)，用楔形块或塞尺测量零件表面与检查器(7)的检查面之间的间隙；第二步，校形零件长度方向变形进行长度方向校形时，采用预应力结构，所述预应力结构包括螺杆(1)、刚性垫圈(2)、压板(3)、垫块(4)、螺母(5)和平台(6)；(1)用Abaqus软件静力模拟算法施加变形位移确定零件最大弹性变形量；(2)零件摆放在平台(6)上，按模拟加载的边界条件在零件相应部位加垫块(4)；(3)利用平台(6)上相应位置的减轻孔或漏砂孔用螺母(5)定位螺杆(1)；(4)在螺杆(1)外侧放垫块(4)，将压板(3)的一端压在垫块(4)上，另一端压在零件表面受力处；(5)将刚性垫圈(2)套在螺杆(1)上，旋转螺母(5)通过压板(3)对零件施加预应力，使零件发生弹性预变形；当零件是简单弯曲时，需在腹板面两侧缘条上对称施加预应力，当零件为扭曲变形时，预应力不能对称施加，需在翘曲大的一侧的缘条上施加更大的预应力；(6)设置多个预应力施加点，使零件逐渐变形，避免校形后零件中部拱起；每个预应力施加点间距应保证两点之间变形量差异不超过1.0mm或预应力施加点间距不大于500mm，累积最大预变性量为零件理论最大弹性变形量乘以安全系数0.8；(7)双侧对喷纵梁零件腹板面，腹板面喷丸区域...

【技术特征摘要】
1.一种铝合金纵梁零件变形的冷校形方法，其特征在于所述的冷校形方法包括以下步骤：第一步，确定零件变形方式用拼装方式设计制造外形快速检测工装，外形快速检测工装包括检查器(7)、限位块a(8)、限位块b(9)、基准面(11)；将零件放置于外形快速检测工装上，通过限位块a(8)和限位块b(9)实现零件的限位；首先确定零件长度方向的变形，用塞尺测量零件缘条面(10)与检测工装基准面(11)的间隙，若同一横截面处缘条两侧的间隙一致，说明零件是简单的单曲变形；若两侧的间隙不一致，说明零件的腹板面或缘条发生了扭曲变形；然后确定零件宽度方向的变形，宽度方向的变形判定基准为根据零件结构设计的检查器(7)，用楔形块或塞尺测量零件表面与检查器(7)的检查面之间的间隙；第二步，校形零件长度方向变形进行长度方向校形时，采用预应力结构，所述预应力结构包括螺杆(1)、刚性垫圈(2)、压板(3)、垫块(4)、螺母(5)和平台(6)；(1)用Abaqus软件静力模拟算法施加变形位移确定零件最大弹性变形量；(2)零件摆放在平台(6)上，按模拟加载的边界条件在零件相应部位加垫块(4)；(3)利用平台(6)上相应位置的减轻孔或漏砂孔用...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丽滨，魏巍，焦玉坤，
申请(专利权)人：沈阳飞机工业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21