机翼缘条喷丸强化变形模拟与参数优化

机翼缘条是连接飞机机翼与中央翼盒的重要结构件,其制造精度要求较高.喷丸强化后,该零件在啧丸残余应力的作用下会产生弯曲变形,需要通过优化不同位置的喷丸强化参数以减小弯曲变形量.首先,在喷丸强度的许可范围内进行了喷丸强化试验,并通过X衍射测量,建立喷丸参数与喷丸残余应力场间的函数关系;其次,设计Box-Behnken试验,通过等效喷丸变形模拟方法,得到了不同喷丸参数下机翼缘条的变形量,建立了缘条变形量与喷丸参数间的函数关系,根据Box-Behnken试验分析,结合工程条件得出了一组最优的喷丸强化参数;利用该组最优喷丸参数进行缘条的变形模拟和喷丸强化试验,发现喷丸变形的模拟与试验结果均较小,从而验证了缘条零件变形模拟和喷丸参数优化的有效性.     

气动条带式喷丸成形技术

提出气动条带式喷丸成形方法成形大型复杂型面机翼壁板,根据壁板外形曲面曲率和厚度分布,采用"整体分条,单条分区"的方法对壁板进行条带式喷丸成形。通过基础试验确定了壁板喷丸工艺参数,利用特征优化映射方法获得了壁板板坯几何模型,采用预应力方法提高了条带喷丸成形变形量。上述技术均在ARJ21大型超临界机翼壁板上获得了工程应用。     

数控喷丸强化与数字化喷丸成形加工技术的应用

德国罗斯勒有限公司为空客A380飞机提供了机身整体壁板制造的数控喷丸强化和数字化喷丸成形设备:欧洲最先进的大型数控喷丸强化设备通过机器人以及整个喷丸系统和零件运动的控制实现对壁板特定区域的喷丸强化;喷丸室尺寸为13.5m×4.5m×6m的大型数字化喷丸成形设备采用可视化计算模拟软件实现全自动喷丸成形加工     

大型机翼整体壁板系统化喷丸成形技术

大型机翼整体壁板是现代大型飞机重要的大型承力整体结构件并且通常直接构成飞机的气动外形。喷丸成形是现代大型轻质高强铝合金整体壁板件成形制造的首选技术方法,但如何实现大型机翼整体壁板的精确喷丸成形一直是现代航空制造技术领域的一个难点问题。针对这一工程问题,本文采用系统化的方法,将影响大型机翼整体壁板喷丸成形精度的因素分解为壁板平面板坯误差、成形参数设计准确度、成形参数控制精度、环境因素。针对这些因素,采用基于变形位能最小的板坯优化设计来减小由板坯导致的成形误差;采用数据拟合、人工神经网络以及解析模型计算相结合的喷丸成形参数综合设计方法来提高喷丸参数设计的精度和效率;建立了板坯修正模型以修正环境温度、喷丸设备参数波动等因素对成形件形状和尺寸的影响;对于从喷丸设备上下线后仍存在的外形贴模误差,则采用手提喷丸机进行局部的渐进式校形喷丸至外形贴模。壁板喷丸成形的工程实践表明,本文所提出的系统化方法能够有效提高大型机翼整体壁板喷丸成形的精度和效率,并可满足工业生产的需求。     

窄条喷丸成形的数值模拟

 在分析窄条喷丸成形的变形特点基础上,提出了通过等效变形实现数值模拟的方法。由喷丸成形基本工艺参数试验,建立了壁板等效变形力与喷丸成形基本工艺参数之间的定量关系。利用上述定量关系,采用弹性薄壳有限元法模拟给定喷丸参数下的壁板外形。给出的算例验证了算法的正确性和有效性。     

喷丸加工的改进

我厂原有的喷丸加工设备,主要适应于喷丸成形。而目前国外定货件涉及到的喷丸加工主要是喷丸强化。其要求对零件所有表面进行喷丸,图纸上详细规定了喷丸强度、复盖率、弹丸直径等,要求较高。为此,我们将喷丸设备和工艺进行了一些必要的改进,以便与之相适应。一、喷丸设备的改进 1.喷嘴架的改进定货方要求:喷嘴的位置和角度可以直接     

复杂异形截面薄壁环形件动模液压成形研究

 液压成形技术是成形薄壁零件的一种有效的解决方法。针对具有异形截面结构的某型发动机高温合金薄壁环形件,提出了液压成形结合动模轴向加载的复合成形方法,依据塑性力学方法和增量理论对成形过程进行了应力应变特征分析,并建立了有限元模型。基于有限元模拟和工艺试验,研究了筒坯成形区高度和型腔液压加载路径等关键工艺参数对零件成形结果的影响,探讨了成形过程中壁厚过度减薄、材料堆积"折叠"、形状不对称等失效形式,提出了优化的工艺参数。结果表明,提出的工艺方法可实现复杂异形截面薄壁环形件的整体精确成形,采用优化的筒坯成形区高度和液压加载路径可获得壁厚分布均匀、成形质量较好的零件。     

大尺寸弹丸喷丸成形2024-T351铝合金表面质量研究

针对2024-T351铝合金进行直径3mm大弹丸喷丸成形及直径0.58mm小弹丸喷丸强化试验,观测试样在不同喷丸参数下的表面形貌,并对表层显微硬度及残余应力分布进行测试,为整体壁板喷丸成形的工艺设计提供重要依据。     

基于正交试验的超声波喷丸成形工艺参数分析及弧高值预测

针对带筋板的超声波喷丸成形,采用正交试验法研究了撞针速度、撞针直径、成形轨迹间距、喷丸区域宽度对带筋板超声波喷丸成形弧高值的影响,得出最佳参数组合方案,并以此作为样本数据,建立多元回归分析数学模型。通过实验验证模型的准确性,试验数据和回归分析数据相符较好,可以用回归分析的数学模型来预测喷丸弧高值,提高工艺设计效率。     

飞机复杂双曲率整体壁板压弯成形路径设计与优化(英文)

为确定飞机整体壁板压弯成形的压弯路径,在前期研究所提出的有限元等效模型的基础上,提出一套集成了曲面曲率分析、等效模型、人工神经网络响应面和遗传算法的全新的优化方法。首先通过对目标形面的曲率分析确定压弯位置,再优化确定每个位置的下压量。下压量的优化方法是:建立多道次压弯成形有限元模拟等效模型来进行正交试验,并将试验结果作为选择神经网络样本点来构建BP神经网络响应面,随后以神经网络响应面为目标函数,应用遗传算法进行优化。最后以网格式复杂双曲率整体壁板压弯成形为例验证此方法,结果表明此优化方法对于确定压弯路径具有很高的效率和重要的作用。     

PW-2型喷丸成形机

为解决整体壁板零件成形技术关键,由六二五所、一一二厂和一三二厂联合研制的PW-2型喷丸成形机(一三二厂制造)于一九八○年三月在一三二厂投入批生产使用,取得了较好的技术经济效果。以某机壁板零件为例,与传统的滚弯和闸弯成形方法相比:可以减少成形工时90％,减少成形后手工修整工时75％,提高工效5～6倍;零件的外形光滑流线,棱角轻微,表面质量好;喷丸成形机的结     

飞机栅格零件SLM成形过程的变形演化仿真研究

栅格零件是某型无人机中的关键功能结构,形状复杂,形貌精度控制要求较高,非常适合采用激光选区熔化(SLM)工艺进行制造。利用华中科技大学研发的iAdditive仿真软件对栅格零件的SLM成形过程进行仿真分析,对支撑与关键塑性变形位置的分区打印策略进行了设计和优化。结果表明:通过仿真模拟可以迅速获得SLM成形过程中的关键塑性变形位置,通过分区设计可以使关键堆积层的变形量减小大约60%;通过对比支撑切除之后的模拟结果与试验结果,两者之间的变形趋势和变形数值吻合良好,最大变形处在中间栅格区域,变形量约为2.0mm。     

喷丸工艺的妙用

大家所熟知的喷丸工艺技术,已广泛地应用在提高零件的疲劳强度和成形大型壁板零件以及清除零件表面氧化皮等方面,形成了喷丸强化、喷丸成形和喷丸清理工艺。最近,我厂成功地应用喷丸方法挽救了一批表面严重划伤的铝合金门面板,又对不锈钢门面板进行喷丸修饰,均达到了用户使用要求,扩大了喷丸工艺的应用。一、门面板划伤的挽救有一批宾馆门面板,材料为铝合金,大小为300×700毫米左右,厚度为3毫米,共280件。因表面严重划伤而退回,用常规方法排除     

基于CATIA系统的复杂零件建模倒角设计方法探索

CATIA V5系统是当前中国飞机制造企业中最常用的设计和生产软件,对于飞机大多数壁板零件的加工,首先需要对其建立三维展开数学模型,再进行数控铣削,最后弯曲成形。在弯曲成形过程中,筋条与腹板通常通过倒角过渡,避免因应力集中所导致成形时壁板的破裂。由于飞机曲面结构一般比较复杂,存在很多倒角无法成功的问题。为防止弯曲成型所导致的零件损坏,本文提出了3种方法来解决倒角问题,即"装配修剪法"、"误差圆化倒角法"、"负实体倒角法"。     

飞机机加框激光喷丸轨迹生成及数值分析

在飞机服役过程中,部分金属零件因承载应力及环境因素,疲劳及腐蚀问题突出,常用表面强化在零件表层引入残余压应力进行改善。激光喷丸强化利用短脉冲激光束作为介质对材料表面改性达到强化效果,文中利用基于CATIA软件开发的激光喷丸强化工艺轨迹规划平台,实现喷丸区域CAD几何特征提取与喷丸轨迹的规划、生成、可视化及输出功能的一体化,对某机型货舱门框的机加框零件进行激光喷丸强化轨迹路径的规划和输出。利用ABAQUS软件子程序分析机加框激光喷丸强化后的变形行为,包括喷丸区应力、应变及变形位移量分布特点。结果表明:在给定工艺参数情况下,机加框喷丸区最大压应力位于表面1.0 mm左右,最大等效应变0.03～0.04,喷丸区域表面平均变形位移50μm,数值模拟验证了轨迹平台用于规划生成轨迹的适用性。     

大型壁板激光喷丸成形技术研究与应用

激光喷丸成形技术利用激光诱导冲击效应在壁板表层引入非均匀分布塑性应变,塑性层厚度是传统机械喷丸的5~10倍,能够有效克服传统壁板成形技术的不足,实现大型高加筋复杂型面带筋壁板的形性一体化成形制造。对激光喷丸成形技术的进展,从激光喷丸成形机理与规律、复杂型面激光喷丸成形几何形状控制、大型带筋壁板激光喷丸成形系统几个方面进行了综述;回顾了激光喷丸成形的发展脉络,介绍了大型壁板激光喷丸成形技术研究与应用现状,并对近几年激光喷丸成形技术的发展与趋势进行了梳理;指出了实现大型整体壁板激光喷丸成形应用的核心是掌握变形机理,解决成形工艺规划问题,并研制适用于大型整体壁板成形的工艺装置。     

喷丸加工的特殊应用

喷丸是用一种小而坚硬的弹丸高速撞击金属表面的一种冷加工方法。它已成功地用于喷丸成形、喷丸校正、喷丸强化、喷丸装饰等。最近,我们又将喷丸加工应用于气密喷丸和透气性表面喷丸,收到了可喜的效果。一、气密喷丸在我厂某项科研工程中,有一个需要高度真空的铝合金零件,要求保持8小时以上不渗漏,其外形尺寸如图1所示。在制造过程中,     

喷嘴架的改装及在波音零件批生产中的应用

为了适应美国波音公司来料加工的需要,我们对本厂原有的喷丸设备进行了改进。现就喷嘴架的改装及其在波音零件批生产中的应用作一简略介绍。一、喷嘴架的改进为了实现多喷嘴同时喷丸零件的不同部位,喷嘴的改装设计是以人的胳膊和手的运动来构思,通过上肢各关节的作用,来实现象人拿喷嘴随意对准所要喷丸的各个部位,喷嘴可以随意组合,以不同方向、角度来喷零件的不同部位,并使其达到同一强度水平和均匀喷丸。     

喷丸成形

喷丸成形技术是五十年代初伴随着飞机整体壁板的应用,在喷丸强化工艺的基础上发展起来的一项有发展前途的新的工艺方法,它是飞机制造中成形整体壁板和整体厚蒙皮零件的主要方法之一。喷丸成形技术在国外已经历了三十多年的发展,日趋完善,已成为常规工艺方法。国内开展喷丸成形技术始于六十年代末期,我部亦已经历十余春秋,取得了一定的成果,如已在某机的成批生产和某机的小批生产中应用,某机等新机整体壁板零件的试制中也采用了这一新技术;有关工厂都装备了自行研     

喷丸成形工艺规划方法

喷丸成形技术利用特定能量源产生冲击压力,在壁板表层深度方向引入非均匀分布的塑性应变,是一种柔性冷加工塑性成形技术,适用于大尺寸复杂型面整体壁板的成形制造。对喷丸成形的工艺建模方法、工艺规划方法两个方面进行了综述;梳理了喷丸成形数值模型的发展历程,分析了固有应变模型在喷丸成形模拟中的显著优势;对喷丸成形工艺规划方法进行综述,介绍了传统工艺规划途径,指出其无法适应现代工业发展需求的原因,对基于数值模型的工艺规划进行了回顾,分析研究成果存在的问题与难点并提供解决思路,试图为喷丸成形技术未来发展的研究与工程应用提供参考与借鉴。