单侧轴倾斜角度对小锥角锥度壁板成形精度的影响

针对小锥角2219铝合金锥度壁板的成形精度控制,结合四轴卷板机的结构特点及产品精度要求,理论核算了单侧轴两缸高度差异,建立了小锥角2219铝合金锥度壁板型面与单侧轴倾斜角度的关系。通过研究不同单侧轴倾斜角度工艺参数,探究其对小锥角锥度壁板成形精度的影响规律,结果表明:在侧轴两缸高度差异较大及同等条件下,小端由于受到卷锥装置挤压,优先达到曲率半径,当侧轴两缸高度差异减小时,改变大端变形趋势,增加大端塑性变形比例,可实现大、小端曲率半径控制。当上、下轴夹持间隙为20 mm时,1缸距离为250 mm、2缸距离为300 mm,小锥角锥度壁板成形精度控制在1. 5 mm以内,满足弧度间隙及直线度要求。     

数铣网格壁板滚弯成形工艺研究

针对2219铝合金数铣网格壁板,采用直接滚弯成形和填料滚弯成形两种成形方法进行研究。结果表明,运载火箭贮箱壁板从壁厚、板宽、网格形式方面均存在很大差异;网格壁板的成形可以采用先数铣网格后直接滚弯成形的方案加工;填料滚弯工艺方法不适于成形外网格形式壁板零件,但可以成形内网格形式壁板;采用硬度更高的PE塑料板作为填充料明显优于橡胶填料;通过采用PE塑料板作为填料,滚弯后的内网格壁板母线直线度在1.1~1.4 mm范围内;通过采用多道次小进给量直接滚弯成形工艺,三角网格壁板和四边形网格壁板的型面间隙值均不超过1.5 mm。     

网格壁板滚弯成形结构优化和试验验证

针对新一代运载火箭贮箱网格壁板滚弯成形后直线度为3~4 mm的问题,建立了网格壁板滚弯有限元模型,分析了网格壁板在滚弯过程中的受力特点。网格壁板滚弯成形时上、中、下区域受力不均,成形后各区域延伸量相差6 mm,这是滚弯成形后直线度差的主要原因。设计了高度方向上、下余量区结构优化的网格壁板,通过有限元方法分析了结构优化后的网格壁板,各区域滚弯成形时应力水平接近一致。开展了结构优化后网格壁板的滚弯成形试验验证,结构优化后的网格壁板滚弯成形后直线度在1.5 mm以内。     

铝合金整体壁板橡胶填料辅助滚弯成形试验研究

铝合金整体壁板具有重量轻、结构强度高、刚性好等优点而被广泛应用于航空航天工业.提出了一种新的整体壁板成形工艺--填料辅助整体壁板滚弯成形.进行了整体壁板橡胶填料滚弯成形试验,分析了成形之后壁板的弯曲半径与压下量的关系,壁板的表面质量与直线度.试验结果表明,橡胶填料改善了壁板的受力状况,起到了保护筋条的作用,解决了筋条失稳的问题,提高了壁板的滚弯成形性能.成形之后的壁板表面质量良好,直线度满足要求,表明这种工艺进行整体壁板成形是可行的.     

塑料辅助网格式整体壁板滚弯成形实验研究

文章提出一种新的壁板成形方法——填料辅助网格式整体壁板滚弯成形,即采用高精度数控机械加工技术,将等厚板加工成网格式壁板,然后在壁板的网格中加入填料,再对其进行滚弯成形,成形之后去除网格中的填料。研究了塑料填料的滚弯成形工艺,实验结果表明,塑料填料明显改善了壁板的受力状况,有效的保护了筋条,成形之后壁板的筋条没有发生失稳开裂等缺陷,且成形后壁板的直线度与弯曲度满足工艺要求。     

2219铝合金网格壁板增量成形有限元仿真

整体网格壁板广泛应用于航天器结构中,该文采用增量压弯成形法作为火箭贮箱2219T87铝合金网格壁板成形工艺。基于ABAQUS建立网格壁板增量压弯模型,并分析壁板网格参数、网格加强对成形结果的影响。结果表明,残余变形量与压弯量和筋高度均近似呈线性关系,纵向加强筋能有效提高成形精度。通过试验验证了仿真模型的准确性,为整体壁板成形工艺提供指导。     

整体壁板离散填料滚弯成形有限元模拟

具有一定曲率外形的铝合金整体壁板属于典型的多筋零部件,传统弯曲成形工艺成形困难,容易产生多种缺陷。提出了离散填料辅助滚弯成形整体2A12T4铝合金壁板滚弯工艺,并通过实验与整体填料滚变成形进行了对比,同时采用有限元模拟技术,探究了离散填料辅助整体壁板滚弯成形中的影响因素。研究结果表明:填料数量、上下垫板厚度等因素对成形性能影响较大,填料在3~6块时成形稳定,可以有效地避免筋条屈曲与失稳;随垫板厚度增加,壁板表面圆弧更加光滑、连续,但是回弹性增强;上下垫板分别在10~20 mm厚度时,综合性能较好。通过离散填料辅助滚弯技术可以成形出质量较高的整体壁板。     

均匀网格壁板三点弯曲过程的有限元分析与试验研究

利用有限元分析(FEA)软件ABAQUS模拟了2219铝合金材料均匀网格壁板三点弯曲过程,分析了材料在不同压弯方案中所受的应力以及弯曲后对材料最终变形的影响。分析结果表明压弯过程中凸模与网格壁板的接触形式将影响壁板最终型面,同时通过增大网格根部R角能够有效地降低壁板弯曲过程中所受的集中应力。最后,进行了均匀网格壁板的三点弯曲试验,弯曲试验后检查壁板弧度及网络根部,检查结果发现弯曲后的壁板发生了回弹,且凸模与网格面接触方式下弯曲后壁板回弹量较大;小根部R角的网络壁板根部因应力过大出现裂纹,试验结果与仿真模拟的弯曲规律保持一致。     

Ti55钛合金整体壁板电脉冲辅助压弯成形失稳研究

高温钛合金网格筋壁板相较于传统的铝合金筋壁板结构效率更高,但是室温下钛合金整体壁板难以成形。利用电流电致塑性效应和焦耳热效应能有效降低成形载荷、提高成形极限,并且能有效避免钛合金在加热中被严重氧化。本研究建立了Ti55整体壁板电脉冲辅助压弯成形的电-热-力耦合有限元模型,并对不同成形工艺参数和壁板几何参数进行模拟。结果表明:在壁板两端施加8 A/mm~2电流密度时,压弯成形温度区间比较合适。整体壁板随着筋条高度的增加,失稳屈曲程度越来越大,筋条失稳时所需的临界载荷越小,筋条的稳定性越差。腹板厚度主要影响筋条的温度从而影响筋条的失稳情况。整体壁板纵向筋条间距增大,筋条稳定性越差,筋条失稳屈曲也越严重。     

弯扭复合变形整体壁板喷丸成形工艺研究

为了获得实用的机翼整体壁板喷丸成形工艺数据,建立了喷丸成形板件的弯曲半径、弦向型面波浪度和展向母线直线度与成形工艺参数之间的关系,分析了弹丸速度、喷丸条带间距、试件厚度、施加的预应力等主要工艺参数对具有弯扭复合变形的整体壁板零件喷丸成形的影响规律;针对喷丸成形的球面变形现象,介绍了几种克服这一问题的技术措施,如条带喷丸、预应力喷丸等.研究表明,改变喷丸条带的间距及毛坯板料的厚度对试件弦向型面波浪度及展向母线直线度的影响效果相反;提高弹丸速度将增加喷丸成形的曲率,但在较高转速下提高叶轮转速对增加试件的变形程度影响不大;预应力喷丸成形方式是增加壁板弦向弯曲曲率及改善展向母线直线度的有效措施.     

7475铝合金壁板蠕变成形筋条失稳及数值模拟

对于筋条整体壁板的蠕变成形,防止筋条塌陷是该技术成形的关键。采用某单曲率整体加筋壁板进行了热压罐成形试验,应用有限元软件ABAQUS/Standard,模拟了蠕变成形的全过程,通过对比二者的模拟结果验证了有限元模型的正确性。分析了成形过程中筋条的应力应变分布,给出了筋条的临界失稳应力公式,针对成形缺陷提出了夹具成形的优化工艺。实验结果表明,该优化工艺可以使筋条临界失稳压力提高4倍,最大侧向位移由1.4mm减少到0.2mm,使高筋条壁板成形的皱曲缺陷得到明显控制。     

壁板结构对时效成形回弹影响的研究

时效成形因具有诸多优点在航空领域中应用越来越广泛,尤其适合于飞机网格状整体壁板的加工制造.本文的主要目的是采用正交试验综合研究整体壁板结构因素及模具曲率半径对时效成形回弹的影响.并以筋条高度、凸台高度、凹槽深度、预弯半径为回归变量,以成形效率为响应,建立回归模型.由于考虑到壁板结构因素的影响,该模型可提高回弹预测精度.     

镁合金网格壁板压弯成形数值模拟及实验研究

为探索镁合金整体壁板压弯成形的可行性,以及镁合金壁板压弯成形过程中金属的流动规律,对AZ31镁合金网格壁板压弯成形进行了数值模拟和实验研究。建立了有限元数值模拟的几何模型,采用有限元计算软件对AZ31镁合金网格壁板压弯成形过程进行了数值模拟研究,分析了镁合金网格壁板压弯成形中的温度场、应变场、应力场、破坏系数等的分布规律。确定了合适的AZ31镁合金壁板压弯成形工艺参数,并对镁合金网格壁板压弯成形进行了实验研究,获得了合格的镁合金网格壁板弯曲件,并分析了镁合金网格壁板成形件尺寸精度,模拟结果与实验结果相吻合,最大相对误差为16.7%。     

带筋铝合金壁板蠕变时效成形回弹行为试验

以可时效强化型7075铝合金带筋壁板为研究对象,开展蠕变时效成形试验,利用ATOS三维光学扫描仪对成形试件进行测量,计算出该铝合金带筋壁板的回弹量。同时,采用相同材料的铝合金平板件,在相同的试验条件下开展蠕变时效成形试验,计算平板件的回弹量,并与铝合金带筋壁板的回弹量进行对比分析。研究结果表明,相同工艺条件下,带筋壁板蠕变时效成形后的回弹量为11.2%,远小于平板件的回弹量(平板件的回弹量为53.9%)。这是由于相同曲率条件下,带筋壁板弯曲时尽管蒙皮部分处于弹性变形,但筋条处发生了明显的塑性变形,从而限制了蒙皮的回弹。因此,已有的基于平板件回弹行为的研究不能简单的应用于带筋壁板构件,需要进一步研究筋条塑性变形对构件回弹行为的影响规律,该文对于开展带筋壁板构件时效成形回弹行为研究提供了参考。     

温度对AZ31镁合金型材温热弯曲成形精度的影响

采用数值模拟和实验方法研究薄壁、多筋AZ31镁合金型材温热弯曲过程,分析成形温度对弯曲型材成形精度的影响。结果表明:当成形温度由100℃升高至200℃时,镁合金型材弯曲件回弹角的实验值和模拟值都减小,实验值由11.6°减小至10.7°;弯曲半径的实验值和模拟值都减小,实验值由94.66 mm减小至93.74 mm;弯曲件截面畸变程度增大,对截面尺寸的影响程度依次为外侧筋厚度、内侧筋厚度、外侧距、内侧距和中间筋厚度。     

整体壁板增量压弯过程应力应变模拟

整体壁板结构特点为蒙皮和纵横交错的加强筋为一整体,将机械加工后的平面外形的壁板毛坯成形为具有复杂曲面外形的壁板零件具有很大的难度。本文采用MARC有限元软件分析了整体壁板成形过程中应力应变变化情况。研究表明:整体壁板成形过程中,筋条处的应力状态最为恶劣,筋条与蒙皮过渡区处于三向拉应力状态,同时有剪切塑性应变发生,容易导致该处开裂,对于高筋条来说,还容易导致失稳现象发生;筋条的塑性变形既有凸模下压导致的塑性变形,又有蒙皮回弹导致的塑性变形;塑性变形区主要集中于筋部,蒙皮几乎不发生塑性变形;成形后的壁板将保留较大的残余应力,该应力主要是由蒙皮弹性回复所引起。     

整体壁板时效成形模具回弹补偿的工艺研究

时效成形是解决整体高筋壁板成形、提高零件制造精度和使用寿命的有效工艺方法,但由于具有回弹量大,且模具型面难以确定和修正的特点,限制了其在国内工程化的应用。该文针对小曲率、小变形整体壁板的时效成形,通过时效成形基础试验,研究其回弹规律,并应用几何补偿算法,进行模具型面的回弹补偿计算。实验验证表明,零件外形曲面误差小于1mm,筋条处的误差小于0.5mm,证明该回弹规律及补偿算法具有有效性和准确性。     

7475铝合金网格筋条壁板蠕变成形的试验和数值模拟

在热压罐条件下进行了7475铝合金单曲率网格筋条壁板的蠕变成形试验,使用三坐标测量法获得了成形壁板在不同横截面上的曲率半径,并对壁板蠕变成形后的回弹分布规律进行了分析.之后通过蠕变拉伸试验,得到了材料在成形试验条件下的蠕变本构模型参数,通过用户子程序补充到ABAQUS有限元模型中,并模拟分析了该壁板在真空热压加载-蠕变-卸载过程中的应力应变规律,模型对壁板回弹量的预测与试验结果吻合良好,误差小于4％.     

异型截面筋条压弯稳定性分析及数值模拟研究

对于成形带筋整体壁板,控制筋条的变形量和防止筋条失稳是此项技术的关键,本文基于对筋条弹塑性弯曲的理论分析,给出了异型截面筋条压弯时的应力应变表达式,并对筋条压弯变形稳定性进行了分析。此外,本文应用MARC有限元软件对筋条压弯过程中的失稳现象进行了数值模拟。     

铝合金整体壁板时效成形的补充成形

时效成形在整体壁板的制造中有重要应用。整体壁板的时效成形一般在热压罐中进行,通过对真空袋抽真空达到壁板贴模的目的。真空膜破袋是时效成形工艺的主要事故,分为成形加载过程中的破袋和时效过程中的破袋。该文提出了补充成形概念,即破袋后零件在同一模具下可再次时效成形,不影响零件成形精度。以2124T851铝合金为研究对象,借助商业软件ABAQUS模拟不破袋的时效成形和出现破袋后的补充成形,比较两种成形后零件尺寸偏差;对厚板试件进行补充成形试验验证,观察金相组织变化。通过对T型梁和带筋壁板仿真分析,零件成形最大偏差小于0.05mm,满足工程应用要求;试验表明,厚板试件的金相组织无明显变化,零件偏差在0.15mm以内,补充成形能有效弥补时效成形过程中出现的破袋缺陷。