本发明属于航空飞机铝合金钣金加工，涉及一种u形高筋条铝合金壁板的成型方法。
背景技术：
1、铝合金壁板是航空飞机的主承力构件，壁板结构在设计时多采用网格式筋条结构，筋条高度通常为35～45mm，筋条厚度为3～3.5mm，高厚比达到1:10～12，通常高厚比超过8的称为高筋条壁板。高筋条壁板横向及纵向筋条的断面形状呈“i”型和“t”型,如下图1所示。壁板在加工过程中除了横向筋条的弯曲成型外，纵向筋条也需产生相应的弯曲成型，即铝合金壁板加工完成后表面呈s型双曲率形状。由于筋条高度与筋条厚度比值较大，在使用冷压成型壁板的过程中会造成施加压力不准而导致的反复修整，这些都加大了高筋条壁板的成型难度。冷压成型过程中操作者往往通过肉眼判断零件加工程度并进行反复调整，不仅耗时长，而且生产效率低，急需要一种新的加工方法来提高高筋条壁板成型效率和加工质量。
技术实现思路
1、本发明的目的在于发明了一种铝合金高筋条壁板的组合成型方法，根据壁板筋条高度设计了不同的冷压步骤和冷压成型位置，通过增加铝合金垫板并移动闸刀在壁板上不同位置上进行连续的冷压过程来实现整体壁板的最后型面。冷成型结束后，利用ash280弹丸对冷加工后变形位置进行校形，实现整体壁板零件的贴模，最后使用一种热处理稳定夹具对壁板进行去应力时效，实现去除冷加工应力的过程。
2、为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
3、一种u形高筋条铝合金壁板的成型方法，步骤如下：
4、第一步冷加工过程：
5、通过对壁板筋条的厚度和高度进行测量，计算高度与厚度的比值，确定壁板的成型位置和成型压力点，使用不同数量的铝板进行垫料，来实现对铝合金壁板冷压过程的保护，最终实现壁板的整体成型，具体操作如下：
6、步骤1.1、壁板筋条高度测量；
7、步骤1.2、壁板筋条厚度测量；
8、步骤1.3、壁板整体尺寸测量；
9、步骤1.4、壁板成形后最大弧高测量；
10、步骤1.5、壁板边缘标识等分点；
11、步骤1.6、壁板内部筋条格子尺寸测量；
12、步骤1.7、计算垫板尺寸及数量；
13、步骤1.8、冷压成型
14、所述的步骤1.1使用直尺或游标卡尺对壁板筋条顶端到根部高度进行测量并记录数值h如图2。
15、步骤1.2使用游标卡尺对壁板所有筋条进行厚度测量并记录数值δ如图3。
16、步骤1.1和步骤1.2完成后计算高度与厚度的比值d＝h/δ,记录d值最大的数值。
17、步骤1.3使用卷尺对未成型前的壁板长度和宽度进行测量并记录数值。
18、所述的步骤1.4根据壁板成型后检验使用的工艺装备或检验样板等工具利用卷尺对壁板成型后最大的弧高进行测量(最大弧高为取零件对角线2个端点连线，利用钢板尺测量连线与零件表面距离)，来确定后续冷压成型设备的闸刀行程。
19、步骤1.5为使用记号笔在壁板的四个边缘做出等分标识，用于后续划线，如图4所示,包含45°划分和水平划分。
20、步骤1.6使用卷尺对壁板内部“田字格”形状筋条进行尺寸测量，测量“田字格”内径长度和宽度和筋条高度，记录数值，完成测量后根据测量数值在步骤1.7中计算放入“田字格”中的垫料尺寸，垫料长度和宽度方向各减小2mm，垫料数量由公式筋条高度h/垫料厚度＝所需垫料张数来确定。
21、上述计算完成后进行步骤1.8冷压成型，冷压成型过程中根据图4所示所划分的区域，首先成型水平部分曲度，根据序号从①至⑥依次冷压成型，所用的设备利用折弯机配合弯曲模进行。根据测量不同位置的弧高h进行下压量的设置，每次下压深度不超过0.6h，保证筋条不发生扭曲变形，可重复进行，中间可配合样板或工艺装备对壁板贴模度进行测量。水平方向冷压成型后，再进行45°方向冷压成型，成型过程中依次从①至⑥位置进行，每次下压深度不超过0.8h，保证筋条不发生扭曲变形，可重复进行，中间可配合样板或工艺装备对壁板贴模度进行测量，此步骤成型后零件在20公斤压力下贴模度保证在2-3mm即可。
22、第二步喷丸校形过程：对于第一步冷压成型回弹量较大的位置进行喷丸校形，此步骤优点在于喷丸校形可以局部进行校形而不影响其他位置，通过手持喷丸校形机可以满足高筋条壁板的校形力，此过程可以代替使用铝锤或铁锤对壁板进行校形，不产生校形过程带来的筋条扭曲等缺陷。同时喷丸校形在零件表面会形成强化区域，提高零件表面质量。
23、此过程使用ash280弹丸，ash280弹丸校形强度高适合于高筋条壁板类零件，校形前可根据流程进行准备，如下图5所示。
24、2.1空气清洁度
25、作为喷丸动力的压缩空气应无油、无水、无固体颗粒。检查由操作人员和检查员共同进行。检查周期为每天开机前或设备故障修复后,检查方法为：把一块最小尺寸为76.2x76.2mm清洁的镜子垂直于距空气喷枪203-254mm处；持续喷压缩空气15-30秒，喷后目视检查镜子，如果镜子
26、表面无油、无水、无固体颗粒即为合格。镜子应在测试前用一种不留下任何剩余物体或划痕的方法，清洁并干燥镜子，保证镜子在测试前没有任何可见的水、油和固体杂质；使用的压缩空
27、气阀门应完全打开；压缩空气垂直并对准镜子中央。如空气清洁度不格，应停产检查原因、排除故障，空气清洁度达到要求后，方可开机工作。
28、2.2弹丸外形
29、外形检查前，弹丸样本的取样规定：弹丸样本从机床内的喷嘴里选取。具体操作方法如下：首先将弹丸取样桶清空，放置在机床内的工作台上；然后将喷嘴移动至桶口上方，使喷嘴对准取样桶并最少保持100mm的高度；最后，运行机床使喷嘴向桶内喷射弹丸，关闭机床取出取样桶，选取弹丸进行检查，见图6。检查弹丸破碎率(外形)时，将取出的弹丸对应的型号铺满0.25(ash280)平方英寸的平面，弹丸排列整密不允许重叠。目视检查并结合ash280使用最小10倍放大镜检查方法，不合格弹丸数量和畸形弹丸数量是否符合形状要求弹丸形状分析见表1。检查周期为：每批零件强化开始之前；累计工作时间达8小时或工作中间添加弹丸时。
30、2.3弹丸粒度
31、根据弹丸号选择标准试验用筛网，随机喷嘴处称取取样桶内的100克弹丸，在振动机上筛选，ash280筛选5min±5s，注：取样桶内的弹丸在粒度及外形检查前，应先目视检查弹丸是否没有被污染。若弹丸筛分或外形不合格，对于手工机床应该全部清空，并从自动喷丸机喷嘴中收集弹丸，添加到手工喷丸机中；对于自动喷丸机应多增加弹丸循环次数，直至筛分合格。弹丸粒度、破碎率检查由操作者和检验员共同进行。检查周期为：每批零件强化开始之前；累计工作时间达8小时或工作中间添加弹丸时。
32、2.4弹丸清洁度
33、弹丸应无油、无油脂或其他不能用正常的清洗工艺(如丙酮)从零件上去除的污物。
34、检查方法；对于手提喷丸机，使用0.1mpa的气压，喷一块平直、洁净的铝板，距离为100-120mm，对于数控喷丸机使用气压14.5psi、持续喷1min。喷后在铝板覆盖一层水膜，查看水膜是否破裂。如破裂，说明弹丸有油污，弹丸应喷打硬钢板进行除油，检查周期：每批零件强化工艺之前；累计工作时间达8小时或工作中间添加弹丸时。
35、喷丸前准备工作完成后，将零件内孔先进行保护处理，防止喷丸强化零件深腔内壁时溅射到内孔表面。使用保护纸胶带对内孔表面进行保护，粘贴2-3层即可。
36、完成保护后，首先安装试片，将试片装夹到试片夹具位置上。每个试片在喷丸强化前要测量和记录平面度，保持测量位置和方向，喷丸强化后从实际测量的弧高度值上减去或加上最初平面度值，即为要求值。试片使用不能有任何腐蚀和磨损，表面防护油可用丙酮清洗去除。试片的平面度为±0.0015英寸(0.038mm)，超出此值，应当废弃。所使用的每一个试片应用记号笔在不喷丸的一面标记试片固定位置，如"1"、"2"、"3"，没有装夹试片的位置必须保护。通过试片的喷丸结果得到喷丸强度值，完成喷丸强化参数调整。
37、第三步热处理去应力过程：
38、经过第一和第二步成形后的壁板零件，零件内部将产生冷加工带来的残余应力，为避免残余应力后续释放造成零件变形，本发明增加热处理去应力工序，目的在于消除零件内部残余应力。热处理去应力过程采用空气电炉，使用一种新型的热处理装置来实现去应力过程中的校形，
39、所述的热处理装置包含：下底板(1)、下模(2)、下模横向通气口(3)、下模纵向通气口(4)、压紧楔铁(5)、上模(6)、上模纵向通气口(7)、上模横向通气口(8)；
40、所述的下底板(1)为装置的支撑面，下底板(1)上面安装下模(2)，下模(2)结构采用“十字”结构的网格模型，里面安装下模横向通气(3)和下模纵向通气口(4)。两个通气口的作用在于保持在空气电炉中可以使热空气加热到零件的任意部位，使其零件下表面可以充分接触空气，完成去应力。
41、下模(2)上面为上模(6)，两者直接采用压紧楔铁(5)进行紧固，使零件可以保持一定的压紧力，有助于热处理去应力过程中保持冷加工的型面。装置的4个角位置需要安装4个压紧楔铁(5)，提高上模(6)的压紧力。上模(6)上方为“十字”结构的上模纵向通气口(7)和上模横向通气口(8)，此结构与下模(2)设计原理相同，用于保证热空气可以最大程度接触到壁板零件的上表面，完成去应力过程。去应力时间及温度选择如下：
42、 150℃ 160℃ 170℃ 180℃ 190℃ 200℃ 2小时 1.8小时 1.5小时 1.4小时 1.2小时 1.1小时
43、完成去应力后，取出零件，加工流程结束。
44、本发明的有益效果:
45、通过设计全新的工艺流程和工艺方法，使用新的热处理装置可以有效的提高高筋条整体壁板成形质量，减少冷加工带来的内应力。
1.一种u形高筋条铝合金壁板的成型方法，其特征在于，步骤如下：
2.如权利要求1所述的一种u形高筋条铝合金壁板的成型方法，其特征在于，所述的第一步，具体操作如下：
3.如权利要求2所述的一种u形高筋条铝合金壁板的成型方法，其特征在于，所述的步骤1.5为使用记号笔在壁板的四个边缘做出等分标识，用于后续划线，包含45°划分和水平划分。
4.如权利要求2所述的一种u形高筋条铝合金壁板的成型方法，其特征在于，所述的步骤1.6使用卷尺对壁板内部“田字格”形状筋条进行尺寸测量，测量“田字格”内径长度和宽度和筋条高度，记录数值，完成测量后根据测量数值在步骤1.7中计算放入“田字格”中的垫料尺寸，垫料长度和宽度方向各减小2mm，垫料数量由公式筋条高度h/垫料厚度＝所需垫料张数来确定。
5.如权利要求2所述的一种u形高筋条铝合金壁板的成型方法，其特征在于，所述的步骤1.8冷压成型，冷压成型过程中划分的区域，首先成型水平部分曲度，依次冷压成型，所用的设备利用折弯机配合弯曲模进行；根据测量不同位置的弧高h进行下压量的设置，每次下压深度不超过0.6h，水平方向冷压成型后，再进行45°方向冷压成型，成型过程中依次进行，每次下压深度不超过0.8h。
6.如权利要求2所述的一种u形高筋条铝合金壁板的成型方法，其特征在于，所述的步骤1.1使用直尺或游标卡尺对壁板筋条顶端到根部高度进行测量并记录数值h。
7.如权利要求2所述的一种u形高筋条铝合金壁板的成型方法，其特征在于，所述的步骤1.2使用游标卡尺对壁板所有筋条进行厚度测量并记录数值δ。
8.如权利要求2所述的一种u形高筋条铝合金壁板的成型方法，其特征在于，所述的步骤1.1和步骤1.2完成后计算高度与厚度的比值d＝h/δ，记录d值最大的数值。
9.如权利要求2所述的一种u形高筋条铝合金壁板的成型方法，其特征在于，所述的步骤1.3使用卷尺对未成型前的壁板长度和宽度进行测量并记录数值。
