[发明专利]一种制造圆弧形带筋蒙皮的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造圆弧形带筋蒙皮的方法，本发明涉及机械加工和钣金加工技术领域，特别是涉及一种带筋弯曲蒙皮的制造方法。

背景技术

带筋蒙皮具有强度高、刚度高、整体性能良好、质量轻等优点，广泛应用于火箭的外壳、燃料箱以及飞机的机翼和油箱等零部件中。由于其结构复杂，包含加强筋、凸台等结构，截面厚度不一致，因此加工制造技术比较复杂，生产周期长。目前国内主要的弯曲蒙皮的制造方法有喷丸成形、蠕变时效成型、激光成型、圈圆成型等。其中，喷丸成形与蠕变时效成形是目前应用最广泛的技术，激光成形是一个新的研究热点。圈圆成形属于压力加工成形，是传统的成形技术。其中圈圆工艺操作简单、生产效率高、生产成本低、设备简单、占地面积小，适合成形单曲率筒形件与锥形件。带筋弯曲壁板例如蒙皮的成型加工，则是在上述方法加工出来的弯曲壁板上，进行五轴数控机床机械加工与化铣的工艺，加工出纵横交错桁架结构的筋条。其中数控机床加工，由于装夹难度大，零件易变形等特点，不利于厚度较薄的弯曲壁板筋条的加工；化铣的工艺就是将金属零件清洗除油，在表面上涂覆能够抵抗腐蚀溶液作用的可剥性保护涂料，经室温或高温固化后进行刻形。将涂覆于需要铣切加工部位的保护涂料剥去，然后把零件浸入腐蚀溶液中，对裸露的表面进行腐蚀加工。这种工艺的局限性是：化学铣切出来的筋条根部总有一个半径与腐蚀加工深度大体相当的圆角；腐蚀溶液在向深度腐蚀的同时还要向侧面腐蚀，因此只能加工宽度大于两倍深度的沟槽。此外，化铣往往会在腐蚀加工面上再现或扩大坯料表面原有的划痕、凹坑等缺陷。当腐蚀加工深度到达铸件或焊缝的内部缺陷时，也会把这些缺陷保留在加工表面。

因此，如何降低带筋弯曲蒙皮零件的加工难度，降低制造成本，提高加工效率，成为本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题为：克服现有技术不足，提供一种制造圆弧形带筋蒙皮的方法，主要解决了带筋弯曲蒙皮类结构加工难度大、加工周期长、加工效率低、设备复杂等难题。

本发明解决的技术方案为：一种制造圆弧形带筋蒙皮的方法，步骤如下：

(1)根据需要成形的圆弧形带筋蒙皮的尺寸，选择厚度比要求尺寸厚2mm的平板作为原材料，选择的平板外形尺寸比需要成形的圆弧形带筋蒙皮的展开尺寸大10％；平板的原材料优选5A06铝合金，为5A06-H112态，抗拉强度优选为315MPa；

(2)按照需要成形的圆弧形带筋蒙皮的中性层进行展开，在步骤(1)选择好的平板一侧加工出平面展开状态的需要成形的圆弧形带筋蒙皮和蒙皮一侧的加强筋，加强筋之间形成蒙皮凹槽；中性层是指材料厚度的40～50％处的截面层，优选方案为材料厚度的46～48％处的截面层；

(3)通过使用与蒙皮材料相同、厚度与蒙皮凹槽深度相同的板材，将该板材加工成与蒙皮凹槽形状匹配，厚度与蒙皮凹槽深度一致的薄板结构，即辅助工艺垫板；

(4)将步骤(3)辅助工艺垫板填充固定在步骤(2)获得的平面带筋蒙皮的凹槽内，使蒙皮的各处厚度一致，再通过钣金加工的方法将填充后的蒙皮进行弯曲成型加工；

(5)对步骤(4)弯曲成型加工后的蒙皮进行校形；

(6)对步骤(5)校形后的蒙皮进行热处理，去除圈圆的残余应力；

(7)去掉辅助工艺垫板，再次校形，获得所需要的弯曲的带筋蒙皮结构，即需要成形的圆弧形带筋蒙皮。

所选择的平板为铝合金或碳钢。

步骤(2)中在选择好的平板一侧加工出需要的加强筋的方式为平面铣加工方式。

步骤(4)钣金加工的方法为通过圈圆机使填充后的蒙皮弯曲成型。

步骤(6)中热处理温度为250～350℃。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明采用逆向加工的思路，将弯曲蒙皮加工过程进行反推，其有益效果是采用直观的方法完成带筋弯曲蒙皮的加工，便于操作。

(2)加工成本低，工艺垫板可重复利用，加工量少，加工效率高。

(3)相比于整体数控加工，不需要专门的工装夹具，不存在机加残余应力，尤其是薄壁零件不容易变形。

(4)本方案可引申应用到其他类似具有桁架筋条结构的蒙皮零件的加工制造。

附图说明

图1为本发明带筋弯曲蒙皮的展开状态；

图2为本发明加工的垫板填充到图1加工的展平壁板中示意图；

图3为本发明填充好垫板的蒙皮进行圈圆加工出圆弧面的示意图；

图4为本发明填充垫板后圈圆成型的零件；