多点成形答案.ppt

高压水喷丸原理 又称为气穴无弹丸喷丸技术 利用水中的高压水射流所产生的气穴效应打击金属零件表面, 使表层材料产生塑性变形, 并形成残余压应力层 气穴(核) 产生于高速区, 并随流速降低而逐渐变大形成气泡, 气泡撞击金属表面时发生破裂产生冲击波使表层金属发生塑性变形, 实现强化或成形 自动化喷丸的理念 更强调系统工程，自动化喷丸成形技术的实施分为3 个阶段, 即概念设计和分析阶段、预生产(研制) 阶段和生产阶段 主要包括硬件和软件两个方面： 硬件方面：可编程控制的多坐标数控喷丸设备 软件方面：喷丸成形工艺数据库技术、模拟分析技术、数字化测量技术、虚拟可视化技术、以及丰富的实际经验以便快速制定出合理正确的工艺路线 双面喷丸成形 采用不同尺寸的弹丸以不同的速度同时喷射到零件的上、下两个表面, 从而提高喷丸成形能力和成形效率 技术特点 能达到的曲率半径可以小至1000mm 对喷丸设备的要求较高, 不仅要具备同时喷射不同尺寸弹丸的功能, 而且两种尺寸弹丸的速度和流量均要很好的匹配和控制, 才能达到预期的结果 喷丸成形应用状况 主要应用在航空航天领域：包括当前正在营运的所有空客客机系列飞机、波音客机系列飞机、庞巴迪客机。国内飞豹、枭龙、歼10、ARJ21 等飞机 国内西北工业大学、北京航空制造工程研究所 国际最高水平 A380飞机超临界外翼下翼面整体壁板长度30余m、厚度30余mm 采用喷丸成形技术所获得的长度最长、厚度最大的构件 代表了国际喷丸成形 工艺技术的必威体育精装版成果 采用预应力喷丸成形的A380机翼下壁板 国内最高水平 ARJ21支线飞机超临界外翼下翼面整体壁板 长度10余m、厚度10余mm 国内采用喷丸成形工艺技术所获得的长度最长、厚度最大、外型最复杂的构件 公认为国内喷丸成形技术最高成就 难点在哪里？ 外形复杂，曲率半径小——12个控制截面(马鞍形、双凸形、展向扭转、S形等)，展向最小曲率半径15711mm和弦向最小曲率半径2214mm 内形结构要素多, 加强区所占比例高, 壁板厚度差大——由21个口框、口框加强区、肋加强区、长析加强区、双向削斜变厚度蒙皮等，加强区和口框面积占整个壁板面积的64.9%，最厚处11.8mm，最薄处仅2mm 外形尺寸大——长度13m，最宽处2.1m 新材料——7055T7751和2324T39高强铝合金, 均是国内首次采用的进口材料 ARJ21飞机机翼下中壁板零件 多点拉形 多点成形短辊柔性卷板 多点连续辊柔性卷板 多点连续辊柔性旋压 多点柔性辗压 多点连续成形可选模式 柔性支撑系统 ——多点成形相关技术的延伸 柔性支撑系统 飞机蒙皮类零件测量、加工、装配 提供稳定的支撑，防止工件变形 CAN柔性工具系统（美国） M Torres公司的TORRESTOOL系统(西班牙) 柔性支撑测量系统(成飞-吉大) 柔性多点型架(上海飞机-北航) CAN 柔性工具系统 核心是POGO柔性工具，包括：气体驱动的POGO线性动作单元、末端真空吸盘、控制器及软件和台式框架 POGO单元按矩阵排列，在计算机控制下可以根据工件形状调整其空间轮廓形状 每个POGO单元带有磁致伸缩位移传感器，可以实现±0.0762mm 的定位精度。行程可达到889mm，轴向承载超过450kg CAN 柔性工具系统 TORRESTOOL产品 模块化结构，包括一定数量的可以沿x 轴运动的小车，小车上装配有一定数量的可以沿y 轴和z 轴运动的多个支撑杆 支撑杆都可以在计算机的控制下，沿x 、y 、z 向移动，并可以被锁定 TORRESTOOL产品 TORRESTOOL产品 柔性支撑测量系统 实质就是多点压机调形机构+三坐标激光测量系统 混合调形，伺服电机移动机械手，到位后，由多个步进电机同时调整多个柔性托架的高度，调形时间约为3min 最大上偏差为0.40mm，最大下偏差为-0.37mm 柔性支撑测量系统 柔性多点型架 适应多种飞机同线 / 混线装配要求 16个可重构调形单元，32个伺服电机 在竖直和水平方向定位精度均在±0. 05mm之内 柔性多点型架 柔性多点型架 喷丸成形 无模柔性成形技术之一 发展历史 20世纪40年代初，美国Lockheed航空公司的工程师Jim Boerger从喷丸强化试片产生变形这一特点受到启发，而开创了这一对现代飞机制造产生重大影响的先进成形技术 近20年来进一步取得新发展，成为航空航天制造领域的关键技术之一 技术分类与发展 自由喷丸成形，美国Lockheed，40年代 预应力喷丸成形 超声喷丸成形，法国SONATS，1996 高压水喷丸成形，日本东京大学，2000 自动化喷丸成形，德国KSA，2002 双面喷丸成形，德国Aachen工业大学，2002