[发明专利]一种基于平面度控制的铝合金“C”型梁喷丸加工方法

说明书

本发明公开了一种基于平面度控制的铝合金“C”型梁喷丸加工方法。采用反向预喷丸校形与保形喷丸强化相结合的方法，利用大弹丸预喷丸校形使零件形成与翘曲方向相反的反向变形，消除机械加工的零件翘曲，同时为后续喷丸强化加工可能引起的翘曲变形预留变形空间，在喷丸强化中根据零件变形趋势，在零件的不同表面采取不同的喷丸强度，从而抑制零件喷丸强化带来的变形，确保喷丸加工后零件平面度合格。

技术领域

本发明涉及喷丸加工领域，是一种消除铝合金“C”型梁在机械加工和喷丸强化中因零件翘曲造成的平面度变形的喷丸加工方法。

背景技术

现代飞机的机翼翼梁一般采用铝合金材料，以包含上下缘条、腹板和加强筋，以“C”型或“H”型截面结构为主，翼盒装配时对翼梁腹板的平面度要求较高。

梁是飞机机翼的重要受力构件，飞行中需承受机翼的弯矩和剪力，对疲劳性能要求较高，所以在机械加工后，还需进行喷丸强化加工以提高其抗疲劳性能。

“C”型梁在机械加工过程中，零件材料的去除95％发生在槽腔面，两侧余量去除不均衡，单侧加工量过大，材料的单面去除后材料内部应力二次分配，应力截面变化剧烈，往往会产生沿长度方向的朝向槽腔开口的零件变形，造成平面度超差。喷丸强化加工中，因为引入了新的残余应力，该变形可能进一步增大。传统的钣金等冷工艺校形有造成零件表面的微裂纹、压痕等缺陷的潜在风险，影响产品表面质量和疲劳寿命。若在喷丸强化前进行冷校形，还会造成喷丸强化过程中发生回弹变形。因此，喷丸加工环节不仅需要对机械加工后的平面度超差进行校正，还需要控制喷丸强化过程的零件变形。

现有技术中，专利号CN106541333B的“一种“H”型悬臂结构喷丸后变形的校形方法”仅针对零件在喷丸强化后的变形进行喷丸校形，并没有对喷丸强化过程本身的变形进行控制，且喷丸强化后零件表面已均布硬化层，再次进行喷丸校形的效果有限，无法达到合格的平面度。专利号CN110102603A的“铝合金纵梁零件变形的冷校形方法”采用了预应力喷丸校形，需要制造专用的预应力夹具，增加成本，且只针对机加后零件外形发生的扭曲变形，无法解决喷丸强化带来的变形问题。专利号CN110293151B的“一种钛合金滑轨类零件槽口变形的校形方法”采用了旋片喷丸校形的方法，该方法是一种手动校形方法，适用于尺寸规格较小或变形区域较小的零件，对于机翼“C”型梁这种整体变形的大型结构件的校形效率极低，并不适用。

发明内容

本发明旨在解决背景技术中提到的“C”型梁机械和喷丸加工中的翘曲变形问题，提出了一种基于平面度控制的铝合金“C”型梁喷丸加工方法。

本发明的技术方案如下：

步骤1使用卡板式平面度检验工装进行平面度测量。

喷丸校形前，使用卡板式平面度检验工装进行平面度测量为将零件放置于卡板式平面度检验工装上，使用塞尺或其它量具测量零件与检验工装卡板的间隙。

步骤2反向预喷丸校形。

喷丸校形的弹丸选择：弹丸的名义直径不小于0.5mm，且不小于喷丸强化使用的弹丸名义直径的2倍；

喷丸校形的空气压力选择：测试所选择的弹丸在不同空气压力下撞击在与零件相同材料的试板上的凹坑直径，其可接受的最大凹坑直径不超过弹丸名义直径的0.4倍，以此确定喷丸校形的最大空气压力；

对翼梁上下缘板中性层以上的两侧区域同时喷丸，通过上下缘板延展使翼梁形成与强化后变形相反方向的预弯曲，即翼梁整体呈现朝向腹板上表面的弯曲。此步骤的零件覆盖率小于50％；

喷丸校形后，将零件放置于卡板式平面度检验工装上，使用塞尺或其它量具测量零件与检验工装卡板的间隙，如果平面度不满足工程图纸要求或未呈现与强化后变形方向相反的预弯曲，重复步骤2，直至平面度满足工程图纸要求且呈现与强化后变形方向相反的预弯曲。

步骤3保形喷丸强化；