[发明专利]一种变厚度轻量化弹翼蒙皮成形方法

说明书

本发明属于精密塑性成形技术领域，具体涉及一种采用整体超塑扩散连接方法的变厚度轻量化弹翼蒙皮成形方法。该方法采用两层蒙皮外板和内板进行扩散连接和超塑成形，将成形加强筋过程中形成的工艺补偿面通过线切割去除工艺余量，进而在蒙皮的不同区域实现不同厚度的成形制造，再对迎风面折弯角进行冷折弯。本发明通过新颖、合理的变厚度加强结构蒙皮的设计、结合扩散连接、超塑性成形、线切割和冷折弯相结合的组合成形方法，实现变厚度轻量化弹翼蒙皮的成形方法。通过使用本发明的变厚度轻量化弹翼蒙皮，在实现传统一种厚度蒙皮减重的同时，能有效提高蒙皮的结构强度，可以大大缩小骨架筋条的宽度，使得传统骨架的重量大幅下降，能够满足未来导弹型号对轻量化承力结构的要求，提高了产品的合格率和生产效率，能够实现大批量生产。

技术领域

本发明属于精密塑性成形技术领域，具体涉及一种采用整体超塑扩散连接方法的变厚度轻量化弹翼蒙皮成形方法。

背景技术

随着导弹飞行速度大幅度的提高，对轻量化耐热承力结构的需求越来越大，应用也越来越广泛，传统弹翼零件大多采用蒙皮骨架结构，其一般的加工制造流程为：蒙皮一般采用等厚度板材冷折弯成形，骨架采用铸造后进行机加精加工，蒙皮与骨架筋条部分进行点焊，蒙皮四周与骨架采用高能束焊接(电子束焊接或者激光焊)。但由于点焊的工艺性和单一厚度蒙皮的强度和刚度等特点，骨架的筋条宽度一般较宽，普遍在10mm以上，骨架蒙皮成形后的弹翼零件重量一般偏大，很难满足未来导弹型号对轻量化承力结构的要求。而其他的四层整体结构超塑扩散连接弹翼虽然也能达到一定的减重效果，但减重幅度仍然无法完全满足导弹对大幅度减重弹翼的要求，另外该方法整体制造流程复杂，影响因素较多，生产效率低和产品合格率较低，很难在航空航天领域实现批量化生产。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提出一种变厚度轻量化弹翼蒙皮成形方法，以解决如何减少骨架筋条数量，减轻弹翼重量的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出一种变厚度轻量化弹翼蒙皮的成形方法，该成形方法包括如下步骤：

S1、蒙皮包括外板和内板，按弹翼蒙皮零件理论尺寸计算蒙皮外板和内板的展开板料形状；

S2、根据蒙皮零件的加强筋形状和位置设计外板和内板扩散连接区域的划线样板，将超塑成形区域和各通气槽位置涂覆止焊剂，并对待扩散连接区域进行打磨抛光；将外板和内板四周除外接进气孔位置外进行周边封焊，形成密闭型腔；

S3、设计蒙皮成形上模和成形下模，其中成形上模的模具型面为平面，成形下模的模具型面为带有型腔的成形模具；其中，将蒙皮外板和内板超塑成形和扩散连接的通气槽设置在成形下模的各型腔连接处，保证每个型腔至少有两个通气槽连接；根据板料在超塑成形过程中贴模具的先后顺序在每个型腔内板料最后贴模位置设置排气孔；在成形下模上对蒙皮设置多个外接进气孔；

S4、将蒙皮、成形上模和成形下模进行定位合模，放入热成形设备随炉升温，待温度达到935℃，施加扩散焊合模压力吨位，进行机械加压扩散焊；

S5、在完成扩散焊连接后进行降温，待温度降至850℃时进行保温，通入惰性气体进行超塑成形，成形压力通过阶梯加载曲线进行；在完成最大压力保压后，将压力下降，并进行保压直至蒙皮取件；蒙皮随炉降温，并进行卸载加载气压；

S6、将高温取出的蒙皮冷却后进行酸洗碱崩，去除表面氧化皮；

S7、根据蒙皮理论模型进行激光切割酸洗碱崩后的蒙皮，切出符合装配要求的蒙皮外形；

S8、将超塑成形过程中形成的工艺补偿面通过线切割去除工艺余量，形成局部封闭直立加强筋；

S9、根据蒙皮理论模型在蒙皮相应区域的折弯位置进行划线，并通过折弯试验确定折弯回弹补偿值，实现蒙皮的精确折弯。