滾彎蒙皮外表面殘余應力控制方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于鈑金塑性成形領域，具體地說就是一種滾彎蒙皮外表面殘余應力控制 方法，它適用于飛機蒙皮制造過程中殘余應力消除，可有效降低蒙皮外表面殘余壓應力，或 使之出現(xiàn)殘余拉應力，避免在化銑過程中由于殘余應力釋放出現(xiàn)蒙皮局部松弛和槽輪廓痕 跡。
【背景技術】
[0002] 矮筋條蒙皮是飛機的重要零件，其制造一直是一個難題。為了減輕重量，國內傳統(tǒng) 的制造方法是"滾彎一化銑"工藝，即在蒙皮滾彎過程后，通過化銑或數控加工的方法，將蒙 皮局部減薄，形成帶筋條的蒙皮。該工藝的主要缺陷是化銑后蒙皮上出現(xiàn)與槽對應的輪廓 痕跡，此外數控加工的方法(鏡像銑切)還因滾彎蒙皮精度低而造成蒙皮厚度均勻性較差， 甚至銑漏現(xiàn)象。主要原因是由于單曲率滾彎后外表面殘余壓應力，在化銑過程或鏡像銑削 過程中應力釋放造成變薄的蒙皮松弛。

【發(fā)明內容】

[0003] 為了解決上述存在的技術問題，本發(fā)明的目的是要提出一種滾彎蒙皮外表面殘余 壓應力控制的方法，其對滾彎蒙皮外表面的殘余應力進行控制，使?jié)L彎蒙皮外表面殘余壓 應力減小、或改變成殘余拉應力，避免化銑后在蒙皮表面出現(xiàn)痕跡，大大提升產品質量的合 格率。
[0004] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案為一種滾彎蒙皮外表面殘余壓應力 控制的方法，其通過滾彎蒙皮回彈后曲率半徑小于零件要求的曲率半徑，再通過反向滾彎 得到與蒙皮零件要求的曲率半徑一致的零件，達到控制滾彎蒙皮外表面殘余壓應力；其具 體過程如下：
[0005] (1)確定滾彎模型；
[0006] 首先提取蒙皮的曲率半徑特征R3與R4,由下面公式計算滾彎模型的曲率半徑特征 Rio 與 R20;
[0007]
[0008]
[0009] (2)正向過滾彎；
[0010] 利用彎曲輥1、彎曲輥2支撐蒙皮坯料下表面，彎曲輥3在板坯上表面按照滾彎模型 進行滾彎，滾彎后蒙皮的兩側的曲率半徑RlQ與R2Q小于最終零件的曲率半徑；
[0011] 確定反向滾彎模型；
[0012] 反向滾彎模型就是化銑前的蒙皮狀態(tài)模型，處理化銑槽特征外其他特征與最終零
[0013] 件一致；由下面公式計算反向滾彎模型的曲率半徑特征R3Q與R40;
[0014]
[0015] 其中，λ = 2~4，建議取值為2.5』為彈性模量，Os為屈服強度，t為蒙皮厚度。
[0016] (4)反向滾彎。將滾彎得到的蒙皮，利用彎曲輥1、彎曲輥2支撐蒙皮坯料上表面，彎 曲輥3在板坯下表面按化銑前蒙皮的形狀要求進行方向滾彎。反向滾彎的目的是降低蒙皮 外表面的壓應力水平，或改變成拉應力。
[0017] (5)通過化銑驗證殘余應力的減小。
[0018]本發(fā)明的有益效果是：
[0019]本發(fā)明提出"滾彎一反向滾彎一化銑"工藝方法，主要通過"滾彎一反向滾彎"過程 使蒙皮外表面殘余壓應力水平降低，或出現(xiàn)殘余拉應力，防止在化銑過程中由于殘余應力 的釋放造成蒙皮局部松弛，在蒙皮外表面出現(xiàn)槽形輪廓痕跡。通過該工藝可以獲得合格的 單曲率蒙皮。
【附圖說明】
[0020]圖1蒙皮零件不意圖 [0021]圖2滾彎模型示意圖 [0022]圖3正向過滾彎方式示意圖 [0023]圖4化銑前蒙皮示意圖 [00 24]圖5反向滾彎方式示意圖 [0025]圖6實施例蒙皮零件。
【具體實施方式】
[0026] 下面結合附圖及實施例詳述本發(fā)明。
[0027] 本發(fā)明是以一個具體的蒙皮制造為例，說明蒙皮"過滾彎一反向滾彎一化銑"工藝 方法。圖1為蒙皮零件外形。
[0028] 本發(fā)明提出的蒙皮"滾彎一反向滾彎一化銑"工藝方法實施的詳細步驟如下：
[0029]步驟1)確定滾彎模型。包括:首先提取蒙皮的曲率半徑特征R3 = 1500、R4= 1000，確 定過滾彎模型的曲率半徑特征，根據調整后的曲率半徑建立滾彎模型，見圖2。
[0032] 其中，λ = 2~4,建議取值為2.5，E為彈性模量，Os為屈服強度。
[0030]
[0031]
[0033] (3)正向過滾彎；
[0034] 利用彎曲輥1、彎曲輥2支撐蒙皮坯料下表面，彎曲輥3在板坯上表面按照滾彎模型 進行滾彎，滾彎后蒙皮的兩側的曲率半徑R1Q與R 2Q小于最終零件的曲率半徑;見圖3。
[0035] 步驟3)確定反向滾彎模型。反向滾彎模型就是化銑前的蒙皮模型，處理化銑槽特 征外其他特征與最終零件一致，見圖4、圖5。
[0036]
[0037]
[0038] 其中，λ = 2~4，建議取值為2.5 i為彈性模量，Os為屈服強度，t為蒙皮厚度。
[0039] (4)反向滾彎。將滾彎得到的蒙皮，利用彎曲輥1、彎曲輥2支撐蒙皮坯料上表面，彎 曲輥3在板坯下表面按化銑前蒙皮的形狀要求進行方向滾彎；反向滾彎的目的是降低蒙皮 外表面的壓應力水平，或改變成拉應力，見圖4、圖5。
[0040] 實施例
[0041] 本實施例應用在某廠某型號蒙皮滾彎生產現(xiàn)場?；姾罅慵叽缛鐖D6所示，蒙皮 厚度為0.01m。滾彎過程在某型號蒙皮滾彎機上進行。蒙皮經過正向過滾彎與回彈后，其曲 率半徑尺寸與滾彎模型即蒙皮曲率半徑尺寸一致，利用三個彎曲輥將板坯滾彎到如下尺 寸：
[0042]
[0043]
[0044] 其中，λ = 2~4，取值為2.5，E為彈性模量，取7 IGPa，〇3為抗拉屈服強度，取值 139.5MPa〇
[0045] 利用反向滾彎模型進行反向滾彎，回彈后曲率半徑為蒙皮化銑前曲率半徑，即利 用三個彎曲輥將板坯反向滾彎到如下尺寸：
[0046]
[0047]
[0048] 其中，λ = 2~4，取值為2.5，E為彈性模量，取值71GPa，〇3為抗拉屈服強度，取值 139.5MPa〇
[0049]然后確定基準孔，劃線，化銑，所得蒙皮未見局部松弛，在蒙皮外表面也未出現(xiàn)槽 形輪廓痕跡，產品質量合格。經殘余應力儀測試，板坯殘余應力有明顯下降。
【主權項】
1. 一種滾彎蒙皮外表面殘余應力控制方法，其特征在于，具體步驟如下： 1) 正向過滾彎： 彎曲輥1、彎曲輥2支撐蒙皮坯料下表面，彎曲輥3在板坯上表面按照滾彎模型進行正向 過滾彎成形，滾彎后蒙皮的兩側的曲率半徑為Rio與R2q;滾彎后蒙皮的兩側的曲率半徑R1〇與 R20小于最終零件的曲率半徑； 2) 反向滾彎； 彎曲輥1、彎曲輥2支撐蒙皮坯料上表面，彎曲輥3在板坯下表面按照反向滾彎模型進行 反向滾彎成形，反向滾彎后蒙皮的兩側的曲率半徑為R3q與R4〇; 3) 通過化銑驗證殘余應力。2. 按照權利要求1所述的一種滾彎蒙皮外表面殘余應力控制方法，其特征在于:所述滾 彎模型其包括:首先提取蒙皮的曲率半徑特征r 3與r4,計算滾彎模型的曲率半徑特征Rl0與 R20,其計算公式為：其中，λ = 2~4，E為彈性模量，〇s為屈服強度，t為蒙皮厚度。3. 按照權利要求2所述的一種滾彎蒙皮外表面殘余應力控制方法，其特征在于:所述λ 為 2·5〇4. 按照權利要求1所述的一種滾彎蒙皮外表面殘余應力控制方法，其特征在于:所述反 向滾彎模型其包括:首先確定蒙皮化銑前曲率半徑特征r 3與r4,計算反向滾彎模型的曲率半 徑特征R3Q與R4Q，其計算公式為：其中，λ=2~4，E為彈性模量，〇s為屈服強度。5. 按照權利要求4所述的一種滾彎蒙皮外表面殘余應力控制方法，其特征在于:所述λ 為 2·5〇
【專利摘要】本發(fā)明公開一種滾彎蒙皮外表面殘余應力控制方法，即蒙皮“滾彎—反向滾彎—化銑”，包括：(1)確定滾彎模型；(2)滾彎；(3)確定反向滾彎模型；(4)反向滾彎；(5)通過化銑加工驗證殘余應力減小。通過“過彎”滾彎以及反向滾彎達到蒙皮最終形狀，同時使蒙皮外表面殘余壓應力降低，或出現(xiàn)殘余拉應力，避免在化銑過程中由于殘余應力釋放出現(xiàn)蒙皮局部松弛和槽輪廓痕跡。
【IPC分類】B21D5/14
【公開號】CN105665488
【申請?zhí)枴緾N201610101791
【發(fā)明人】李光俊, 劉明華, 韓志仁, 賈震, 劉寶明
【申請人】成都飛機工業(yè)（集團）有限責任公司
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年2月25日