[发明专利]基于辊压的整体壁板筋肋压型与弯曲一体化成形方法

说明书

一种基于辊压的整体壁板筋肋压型与弯曲一体化成形方法，包括以下步骤：(1)根据整体壁板制件形状得到辊压坯件图；(2)确定平板坯料尺寸；(3)设计并制造主辊轮和辅助辊轮；(4)将主辊轮和辅助辊轮安装在专用轧机上；(5)将平板坯料从两个对向旋转的主辊轮的输入侧送入，利用主辊轮上的型槽对平板坯料进行顺序碾压并使其发生塑性变形，得到筋肋和预弯形状；预成形的坯件从主辊轮输出侧送出，利用辅助辊轮对坯件进行矫正滚弯；(6)完成后续的校形与精加工。本发明可以在较小载荷下对平板坯料成形，得到带凸起或凹陷筋肋等具有变厚度几何特征的大尺寸整体壁板类壳体件，生产效率和材料利用率高，制件流线分布合理、力学性能好。

技术领域

本发明属于金属塑性成形领域，尤其涉及一种基于辊压的整体壁板筋肋压型与弯曲一体化成形方法。

背景技术

整体壁板是广泛应用于航空航天领域的由厚蒙皮和长桁等骨架组成的一体化结构，如机身壁板、变厚度蒙皮、推进剂箱体、箱底瓜瓣、截锥形裙部、过渡壁板、发动机推力室等。作为一大类型的带局部非等厚几何特征的曲面板壳件,整体壁板具有重量轻、强度高、刚性好、疲劳寿命长等优点，因此成为现代航空航天器普遍采用的一种高效结构以及提高战机综合性能的重要途径。随着现代飞行器的速度与载荷能力不断提升，对整体壁板的综合性能要求也越来越高，导致其几何结构越来越复杂，制造难度大大增加。迄今为止，整体壁板的制造方法，主要有切削加工、化学铣、焊接、局部加载成形以及爆炸成形等。

由于整体壁板通常尺寸较大，且筋、肋等形状分布在曲面上，普通切削加工方法难以应用，目前大多采用CNC(计算机数字控制)加工来制造整体壁板。如中国专利《一种外网格壁板数控加工工艺方法》(CN106425297A)提出一种先弯曲，再利用大型CNC机床加工得到整体壁板的方法。但利用CNC加工整体壁板对设备要求很高，特别是加工大尺寸的复杂制件需要昂贵的大型多轴联动机床；此外，切削加工在生产效率、材料利用率等方面也存在很大不足。例如，波音公司在某壁板的加工中，就去除了60％～70％的原材料【丁新玲.高速铣削德尔它4贮箱壁板网格技术.航天制造技术，2008(5):64】。

化学铣是将金属厚板坯料的表面涂覆能够抵抗腐蚀溶液作用的可剥性保护涂料，经固化后进行刻形，然后将需要加工部位的保护涂料剥去，再将坯料浸入化学腐蚀溶液中，对裸露表面进行腐蚀并去除相应位置材料的一种加工方法。化学铣可以加工铝、镁、钛、镍、铜、钢铁等多种金属和合金，以及特大尺寸的工件，且不论曲面形状多复杂、材料硬度多高，都能进行加工，因此成为现代航空航天领域应用十分广泛的一种特种加工工艺。但化学铣对环境污染严重、加工效率和精度低，且只能加工宽度大于两倍深度的沟槽，不利于减重。另外，坯料原有的划痕、凹坑等缺陷在加工面上还会再现、甚至扩大。

中国专利《一种用于航天飞行器外贮箱网格壁板的快速制造方法》(CN103639668A)提出了一种采用堆焊在板料平面上形成凸出的网格筋条，得到航天飞行器的外贮箱网格壁板的方法。但焊接成形的质量和生产效率均较低。