一种航空变截面曲率构件的组合成形方法技术

本发明专利技术涉及金属塑性成形技术领域，提供了一种航空变截面曲率构件的组合成形方法，该方法包括：根据零件曲率变化和截面角度变化在零件上选取设定数量的参考截面，获得零件参考轮廓线；根据零件截面角度变化情况选取设定数量的基准点，获得典型截面的截面位置和截面角度；结合拉弯伸长率，获得变截面型材的几何尺寸；采用分段闸压或热压成形工艺，将板料制备成变截面型材；选择相应的拉弯工艺类型和拉弯工艺参数，获得变截面曲率构件。本发明专利技术通过先制备出变截面型材，再对其进行拉弯成形，避免了由于型材不同位置截面角度变形量不同，造成截面贴模精度差，发生截面畸变、型材扭曲等缺陷问题，提高了变截面曲率构件的成形质量和零件合格率。件合格率。件合格率。

【技术实现步骤摘要】
一种航空变截面曲率构件的组合成形方法


[0001]本专利技术涉及金属塑性成形
，尤其涉及一种航空变截面曲率构件的组合成形方法。

技术介绍

[0002]飞机机体主要由曲面蒙皮和框梁骨架构成，曲率构件是骨架结构的重要形式，其成形质量直接关系到飞机的装配精度和整体气动外形，是影响飞机服役性能、制造周期和成本的重要因素。
[0003]该类构件外形细长，具有曲率特征，通常采用型材拉弯工艺成形。但是，为了满足飞机气动外形需求，部分曲率构件设计为变截面结构。例如某L截面曲率构件，其腹板与翼板夹角沿构件弧长方向发生变化。若采用等截面型材直接拉弯成形，则会由于型材不同位置截面角度变形量不同，造成截面贴模精度差，甚至发生截面畸变、型材扭曲等缺陷，难以通过手工校形进行修复，导致零件报废。
[0004]对国内专利技术文献检索发现，现有金属型材拉弯方法如下：
[0005]1)中国专利授权公告号CN 104138944 B，专利技术名称为：大角度反拉型材框拉弯成形工艺。该专利技术提供了一种大角度反拉型材框拉弯成形工艺，分别经型材下料、预拉弯成形、淬火、补拉弯成形、修整并切割，最终获得等截面曲率构件。
[0006]2)中国专利授权公告号CN 102367563 B，专利技术名称为：一种钛合金薄壁零件热拉伸蠕变复合成形方法。该专利技术对待成形坯料通电，基于坯料电阻引发电流热效应，直接加热坯料并使坯料温度保持在热成形温度范围内，然后在拉伸成形设备上预拉伸、包覆、补拉待成形坯料，使坯料贴合模具，保持目标温度，使坯料在线应力松弛，发生蠕变，达到减小回弹，提高零件成形精度的目的。
[0007]3)中国专利授权公告号CN 102366770 B，专利技术名称为：新型张臂式拉弯机拉弯加载轨迹的设计方法。该专利技术通过把传统拉弯工艺中的补拉量按照与摩擦系数相关的函数进行参数化离散，并在弯曲过程中同时施加离散化的拉伸量，可以避免因摩擦造成的拉伸量分布不均匀现象。
[0008]综合以上专利分析可知，现有技术主要存在以下不足：
[0009]1)前述专利1中的工艺方法只能用于成形等截面铝合金曲率构件，若利用该方法成形变截面曲率构件，则由于型材不同位置截面角度变形量不同，会造成截面贴模精度差，甚至发生截面畸变、型材扭曲等缺陷，难以通过手工校形进行修复，导致零件报废。
[0010]2)前述专利2中的工艺方法只能用于成形钛合金蒙皮或等截面钛合金曲率构件，同样不适用于成形变截面曲率构件。
[0011]3)前述专利3中的轨迹设计方法虽然考虑了摩擦的影响，能够提高拉弯过程中型材应变分布的均匀性，但该方法未能考虑各离散步中型材拉伸量与模具截面变化位置的匹配关系，因此，该方法不适用于变截面曲率构件拉弯轨迹设计。
[0012]综上，现有相关专利只适用于等截面曲率构件的拉弯成形，未能解决变截面曲率
构件成形中遇到的截面贴模精度差、截面畸变严重、型材扭曲等问题。

技术实现思路

[0013]有鉴于此，本专利技术提供了一种航空变截面曲率构件的组合成形方法，以解决现有技术中采用等截面型材直接拉弯成形，则会由于型材不同位置截面角度变形量不同，造成截面贴模精度差，甚至发生截面畸变、型材扭曲等缺陷，难以通过手工校形进行修复，导致零件报废的问题。
[0014]本专利技术提供了一种航空变截面曲率构件的组合成形方法，包括：
[0015]S1根据零件曲率变化和截面角度变化在零件上选取设定数量的参考截面，获得零件参考轮廓线；
[0016]S2沿所述零件参考轮廓线并在所述零件参考轮廓线上，根据零件截面角度变化情况选取设定数量的基准点，获得典型截面的截面位置和截面角度，其中，典型截面是根据零件截面角度变化程度选取，是基准面与零件相交所形成的截面，基准面是通过基准点的一个无边界平面；
[0017]S3基于所述典型截面的截面位置和截面角度，结合拉弯伸长率，获得变截面型材的几何尺寸；
[0018]S4基于所述变截面型材的几何尺寸，采用分段闸压或热压成形工艺，将板料制备成变截面型材；
[0019]S5根据具体的所述变截面型材，选择相应的拉弯工艺类型和拉弯工艺参数，获得变截面曲率构件。
[0020]进一步地，所述S1，包括：
[0021]S11根据零件曲率变化和截面角度变化在零件上选取设定数量
[0022]的参考截面，
[0023]计算各参考截面的形心，其中，参考截面就是以零件上设定角度的截面作为参考截面；
[0024]S12通过连接各参考截面的形心，形成所述零件参考轮廓线。
[0025]进一步地，所述S1中零件上每1000mm长度范围内至少包含两个参考截面，整个零件长度范围内至少包含五个参考截面，且所述参考截面的法线垂直于所述零件在所述参考截面位置的曲率方向。
[0026]进一步地，所述S12中形心的连接方式需与对应零件段的曲率变化方式保持一致，其中，形心的连接方式包括圆弧、抛物线、B样条曲线等。
[0027]进一步地，所述S2，包括：
[0028]S21沿零件参考轮廓线并在所述零件参考轮廓线上，根据零件截面角度变化情况选取设定数量的基准点，通过所述基准点做基准面；
[0029]S22从所述基准面上截取所述典型截面，获得所述典型截面的截面位置和截面角度。
[0030]进一步地，所述S2，还包括：
[0031]所述零件截面角度每变化10
°
的长度范围内应至少包含两个基准点，所述基准面的法线应垂直于零件参考轮廓线在该基准点处的曲率方向。
[0032]进一步地，所述S3，包括：
[0033]S31基于所述典型截面的截面位置和截面角度，结合拉弯伸长率，确定典型截面在变截面型材上的初始截面位置和初始截面角度；
[0034]S32基于所述变截面型材上的初始截面位置l
i
和初始截面角度，确定变截面型材的整体外形几何尺寸。
[0035]进一步地，所述S31中初始截面位置，通过所述基准点在所述零件参考轮廓线上的位置对应的弧长与零件的伸长率计算获得，初始截面角度α
i
较典型截面的截面角度小10
°
～12
°
。
[0036]进一步地，所述初始截面位置的计算式如下：
[0037][0038]其中，l
i
是变截面型材的第i个初始截面与第1个初始截面之间的长度，L
i
是第i个与第1个典型截面之间在零件参考轮廓线上对应的弧长，δ是零件的拉弯伸长率。
[0039]进一步地，所述S5中拉弯工艺类型包括室温拉弯和热拉弯，所述拉弯工艺参数包括拉伸力、预拉量、包覆过程变形控制系数、补拉量、包覆角度、成形速度、成形温度、蠕变时间和控温冷却速率。
[0040]本专利技术与现有技术相比存在的有益效果是：
[0041]1.本专利技术通过将分段闸压/热压成形工艺与型材拉弯工艺组合，制备出变截面型材，并对其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空变截面曲率构件的组合成形方法，其特征在于，包括：S1根据零件曲率变化和截面角度变化在零件上选取设定数量的参考截面，获得零件参考轮廓线；S2沿所述零件参考轮廓线并在所述零件参考轮廓线上，根据零件截面角度变化情况选取设定数量的基准点，获得典型截面的截面位置和截面角度，其中，典型截面是根据零件截面角度变化程度选取，是基准面与零件相交所形成的截面，基准面是通过基准点的一个无边界平面；S3基于所述典型截面的截面位置和截面角度，结合拉弯伸长率，获得变截面型材的几何尺寸；S4基于所述变截面型材的几何尺寸，采用分段闸压或热压成形工艺，将板料制备成变截面型材；S5根据具体的所述变截面型材，选择相应的拉弯工艺类型和拉弯工艺参数，获得变截面曲率构件。2.根据权利要求1所述的组合成形方法，其特征在于，所述S1，包括：S11根据零件曲率变化和截面角度变化在零件上选取设定数量的参考截面，计算各参考截面的形心，其中，参考截面就是以零件上设定角度的截面作为参考截面；S12通过连接各参考截面的形心，形成所述零件参考轮廓线。3.根据权利要求1所述的组合成形方法，其特征在于，所述S1中零件上每1000mm长度范围内至少包含两个参考截面，整个零件长度范围内至少包含五个参考截面，且所述参考截面的法线垂直于所述零件在所述参考截面位置的曲率方向。4.根据权利要求2所述的组合成形方法，其特征在于，所述S12中形心的连接方式需与对应零件段的曲率变化方式保持一致，其中，形心的连接方式包括圆弧、抛物线或B样条曲线。5.根据权利要求1所述的组合成形方法，其特征在于，所述S2，包括：S21沿零件参考轮廓线并在所述零件参考轮廓线上，根据零件截面角度变化情况选取设定数量的基...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭贵强，李小强，李东升，王逸涵，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：