基于热压罐的壁板时效成形柔性工装技术及成形工艺研究

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整体壁板因其结构效率高、重量轻、刚性好等突出优点，被广泛应用于新一代大型军、民用飞机。与整体壁板其它成形方法相比，蠕变时效成形具有成形精度高、成形零件疲劳寿命长等诸多优点。而国内针对大型壁板的蠕变时效成形研究才刚刚起步。随着中国航空工业的发展，特别是大型客机、大型军用运输机等项目的紧密进行，蠕变时效成形技术在整体壁板制造方面将发挥很大优势。因此，研究壁板蠕变时效成形工装技术以及成形工艺有着重要意义。本文提出采用通用柔性多点模具代替常规实体模具实现壁板蠕变时效成形的新方法，对应用于壁板时效成形的多点模具工装设计技术、表面质量控制技术的题目展开研究。在深入研究基于热压罐的气压式壁板时效成形工艺技术基础上，针对多点模具壁板时效成形工艺方法，利用有限元技术，对壁板成形中可能出现的局部凹陷、局部压痕作了模拟仿真分析，优化了多点模具结构参数。仿真结果表明：针对7B04-T7451铝合金壁板，多点模具钉柱间距选取50mm，钉头半径选取20mm，在壁板下方垫1mm厚0Cr18Ni9不锈钢板可以有效防止成形局部缺陷。基于壁板时效成形表面质量模拟分析结果，结合某型热压罐内部尺寸，进行了壁板时效成形多点模具总体方案设计和详细设计。设计了真空袋气压式多点模具和卡板式多点模具。进行了钉柱调形方式选择、底座、边框、卡板等的详细设计，以及关键部位的刚度强度校核。基于CATIA CAA二次开发技术，开发了壁板蠕变时效成形多点模具生成工艺系统。在详细的系统需求分析基础上，解决了曲面偏置、零件空间最佳定位、钉柱高度反求、分析报告生成、装配体仿真等关键技术。该系统的开发，为后续壁板时效成形压贴性模拟、垫板开缝分析模拟提供了技术支持。选取典型壁板件，分别采用连续模面、无垫层的多点模面、有垫层的多点模面，进行相应壁板件压贴于模面的有限元模拟仿真分析。通过对比三种模面下压贴后的应力、位移等分布云图，证实有垫层的多点模具可以有效代替连续模具，同时垫板开缝可以有效降低垫板内应力，有助于零件成形。

基于热压罐的壁板时效成形柔性工装技术及成形工艺研究

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