第八章-整体壁板成形工艺06.pptx
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第八章-整体壁板成形工艺06.pptx
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第八章飞机钣金工艺8-2整体壁板零件的成形,主要内容,整体壁板零件的分类整体壁板零件的特点整体壁板零件制造方案的选择整体壁板零件的成形,第八章飞机钣金工艺8-2整体壁板零件的成形,整体壁板的应用情况,整体壁板是飞行器壳体结构中的一种承力构件,它把蒙皮、长桁和横向凸缘等结构元件无连接地构成一个整体。
整体壁板与整体翼肋和整体梁构成的整体结构,是现代飞机的一种主要承力结构,目前应用广泛。
在伊尔76飞机结构设计中,中央翼、中外翼、外翼、垂尾以及机身上覆盖了大量的整体壁板,整体壁板约占全机表面积的70%,全机整体壁板共108块。
第八章飞机钣金工艺,8-2整体壁板零件的成形整体壁板在伊尔76飞机上的分布,第八章飞机钣金工艺8-2整体壁板零件的成形,外翼壁板,整体壁板在机翼上的分布,整体壁板在垂尾上的分布,第八章飞机钣金工艺,8-2整体壁板零件的成形J11B飞机整体壁板分布情况为了提高飞行器的结构效率,以实现减轻重量和提高作战性能,第三代改、第四代军机等重点型号上广泛采用高效结构整体壁板作为飞机的主要承力构件大型整体壁板的成形技术成为现代飞行器钣金制造的重点工艺技术,是一个国家航空航天制造技术水平的主要标志之一J11B全机主要整体壁板48块,覆盖了全机气动外表面1/2以上的面积,四代机整体壁板件的数量将进一步增加,第八章飞机钣金工艺,8-2整体壁板零件的成形整体壁板的外形分类,整体壁板外形取决于整体壁板在飞机上的使用部位。
第八章飞机钣金工艺8-2整体壁板零件的成形,整体壁板和整体厚蒙皮零件的外形,续上表,整体壁板按筋条剖面形状分类,整体壁板按筋条分布特点分类,第八章飞机钣金工艺,8-2整体壁板零件的成形整体壁板零件的特点壁板零件特点:
蒙皮厚、筋条高、结构网格化、集成度大、结构刚度大和难以成形;结构效率高、重量轻、刚性好;可满足新一代飞机的轻量化、长寿命、高可靠性要求;整体壁板结构要素之间无任何连接,一般构成飞机气动外形,成形后表面质量要求高,不允许出现破裂、局部起皱、失稳等成形缺陷。
壁板质量直接关系到飞机的气动外形和寿命,也是影响飞机制造周期、成本和效益的主要因素。
第八章飞机钣金工艺,8-2整体壁板零件的成形相对于铆接组合式壁板,具有以下优点:
在气动性能方面,表面光滑,外形准确,对称性好;在结构强度方面,总体和局部的刚性好,强度高;在减重方面,具有明显的减重效果,可减重10%-30%;在气密性方面,有良好的气密性,便于做整体油箱等;从工艺和经济上看,缩短了制造周期,满足了当今先进飞机的长寿命要求,降低了整机成本。
第八章飞机钣金工艺,8-2整体壁板零件的成形典型件某型飞机中央翼上壁板,轮廓尺寸50mm1280mm4830mm,表面呈S型外形。
筋条高度3545mm,网格内的蒙皮厚度1.85mm,大的口盖孔四周是45mm高的工字型加强筋条。
第八章飞机钣金工艺,8-2整体壁板零件的成形壁板零件外形特点壁板外形主要有两种形式:
单曲率外形,占全机整体壁板数量的80%,如中翼、中外翼、外翼、垂尾、中机身等处;同向双曲率外形,如后机身整体壁板。
高性能飞机翼面多为不可展直纹面,机翼壁板所在部位的翼面曲率一般不大。
机翼的曲率外形,某型飞机中央翼上壁板外形,第八章飞机钣金工艺,8-2整体壁板零件的成形壁板零件结构特点薄壁小曲率,内外表面特征相差很大,整体壁板外表面因为考虑气动性能通常为光滑自由曲面,内表面为保证强度、连接、疲劳度等影响,特征复杂;采用网格式筋条结构,筋条的高厚比达到1012,其截面形状有“T”,“”型和“I”字型;各筋条之间的蒙皮厚度不相等,厚度变化在1.53mm范围内;整体壁板带有不同形状的口盖孔,孔的周边具有加强边。
第八章飞机钣金工艺8-2整体壁板零件的成形,网格式筋条结构,筋条形式,第八章飞机钣金工艺8-2整体壁板零件的成形,机身、垂尾处筋条的“I”型形式,整体壁板筋条的截面形式,筋条的平行分布形式,口盖加厚区剖面图,第八章飞机钣金工艺8-2整体壁板零件的成形,整体壁板零件制造方案的选择,成形只是整体壁板零件制造工艺流程中的一个重要环节,成形方法与整体壁板的制造方案密切相关。
下面列出了6种主要的壁板制造方案。
制造整体壁板的主要方案,第八章飞机钣金工艺,8-2整体壁板零件的成形铸造方案在适应强度设计原则、高生产率、低成本和节约原材料等方面都有显著的优点,但不能适应飞机壁板承受的交变载荷以及质量不稳定,目前只用于导弹的弹翼。
在生产中能实际应用的整体壁板制造方案为厚板化铣、厚板机加和挤压三个方案,而以厚板机加方案应用最多。
挤压方案生产的壁板强度高,刚度大,零件长度可达到30m以上,生产效率高,成本也较低,能较好地适应飞机生产的特点。
挤压壁板最典型的应用部位是大飞机的中央翼,如AH-24飞机。
第八章飞机钣金工艺8-2整体壁板零件的成形,整体壁板零件的成形,整体壁板零件的成形方法壁板零件成形工艺流程壁板零件成形缺陷及解决措施,第八章飞机钣金工艺8-2整体壁板零件的成形,整体壁板零件的成形方法,滚弯成形压(闸)弯成形喷丸成形拉形逐点成形爆炸成形时效硬化成形模内淬火成形热模压成形,第八章飞机钣金工艺,8-2整体壁板零件的成形滚弯成形滚弯成形是飞机工厂用于成形蒙皮零件的一种典型方法。
但对机、尾翼蒙皮不是一种理想的成形方法。
用滚弯方法成形整体壁板,缺点更加突出。
滚弯时加垫板与填料,在蒙皮外表面会产生棱子,降低外形的光滑流线。
使用滚弯方法的好处:
可利用工厂现有的生产设备和生产经验,不需要专用的工艺装备。
第八章飞机钣金工艺,8-2整体壁板零件的成形压(闸)弯成形压(闸)弯成形是一种不连续的三支点弯曲(滚弯是连续的),成形过程中便于人工控制。
壁板越厚,效果越好。
压弯成形原理图,数控闸压机床,第八章飞机钣金工艺8-2整体壁板零件的成形,压弯工艺特点:
变形力大,高于喷丸成形的变形能力,可成形各种带筋结构件;局部增量成形,对产品外形尺寸的适应性强;所需设备吨位小。
主要工艺参数:
跨距、模具形状、压下量、压弯方向、压弯轨迹。
通用压弯机外观,通用压弯机的构造原理,第八章飞机钣金工艺8-2整体壁板零件的成形,第八章飞机钣金工艺,8-2整体壁板零件的成形喷丸成形喷丸成形是利用高速金属弹丸流或非金属弹丸流撞击金属板件表面,使受喷表面的材料产生塑性变形,逐步使零件达到外形曲率要求的一种成形方法。
优点:
零件长度不受喷丸成形方法的限制。
工艺设备简单,不需要成形模;利用喷丸成形还可以成形双曲度的零件。
零件的疲劳强度显著提高。
可采用热处理状态的板材进行成形,加工简单。
成形和强化可使用同一设备。
第八章飞机钣金工艺8-2整体壁板零件的成形,缺点:
工艺参数的选择以及变形的控制难于掌握,过于依靠经验。
变形力小,成形零件的厚度和整体刚度对喷丸成形有一定的限制,零件太厚或刚度过大的区域需采用压弯成形补充。
第八章飞机钣金工艺,8-2整体壁板零件的成形主要工艺参数:
弹流速度、弹丸直径、喷射角度、喷丸时间、喷射距离和弹丸流量。
喷丸成形设备有两种形式:
一种气动式;另一种是离心式。
气动式喷丸成形离心式喷丸成形原理,展向数控喷丸成形机,弦向数控喷丸成形机,第八章飞机钣金工艺8-2整体壁板零件的成形,数控喷丸成形流程图,第八章飞机钣金工艺8-2整体壁板零件的成形,机翼内、外表面的喷丸模式,第八章飞机钣金工艺8-2整体壁板零件的成形,喷丸成形后残余应力沿零件厚度方向的分布,第八章飞机钣金工艺,8-2整体壁板零件的成形逐点成形逐点成形类似点击锤成形,但它使用的不是冲击力,而是液压机的静压。
整个壁板表面压若干次,逐步接近所需的外形。
控制壁板曲率大小的方法是:
改变凸凹模的曲面外形。
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壁板的结构特征有主特征、孔特征、筋条特征、剪切特征、凸台特征和倒角特征等。
结构特征在展开平面的位置精度直接影响到壁板的刚度和强度,对壁板后续的工序产生直接影响,壁板结构特征的准确映射至关重要。
第八章飞机钣金工艺,壁板结构特征示意图,8-2整体壁板零件的成形壁板零件毛坯建模要点为了保证飞机的气动性能,壁板的外表面一般都采用同一曲面,即壁板的理论外缘,且所有的特征都以外表面为基准。
为了表达壁板结构特征,将结构特征按照空间分为空间区域和投影平面区域。
即给定的理论外缘,弦平面,垂直于弦平面的方向,第八章飞机钣金工艺,8-2整体壁板零件的成形中央翼上壁板毛坯展开,第八章飞机钣金工艺8-2整体壁板零件的成形中央翼下壁板毛坯展开,第八章飞机钣金工艺,8-2整体壁板零件的成形整体壁板零件的数控铣在整体壁板进行成形(喷丸或压弯)之前,数控铣出基本的结构形状。
第八章飞机钣金工艺,8-2整体壁板零件的成形整体壁板的成形技术整体壁板的成形方法主要采用喷丸成形、增量压弯成形和二者的复合成形技术。
校形主要有喷丸校形、压弯校形、喷丸压弯复合校形。
一般低筋条的整体壁板采用喷丸成形,而高筋条的整体壁板喷丸成形时容易失稳,所以采用压弯成形。
第八章飞机钣金工艺,8-2整体壁板零件的成形壁板成形缺陷以及解决措施屈曲失稳改善支撑情况,增加侧向约束力。
开裂失稳在成形前检查微裂纹;每一个压点分2-3次压到设定的变形,每次压下量增加值不超过0.3mm;压弯时,筋条上放置垫板,壁板注意调平,是使压力方向与筋条轴线尽量保持一致。
第八章飞机钣金工艺8-2整体壁板零件的成形,离心式喷丸机叶轮示意图,美国ES数控抛丸成形机,国产SPW1数控抛丸成形机,第八章飞机钣金工艺8-2整体壁板零件的成形进口的数控喷丸强化机,第八章飞机钣金工艺,8-2整体壁板零件的成形壁板零件校形工艺主要的校形方法有手工校正和机械校正。
手工校正的方法主要有“收”料、“放”料、“收”“放”结合等三种形式。
伊尔76飞机整体壁板一般采用手提式喷丸机校形,对局部加厚等刚性强的区域采用压弯校形。
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检验间隙的两种形式,第八章飞机钣金工艺8-2整体壁板零件的成形,结束,谢谢!
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