全封闭空腔式异形曲面翼成型方法及装置与流程

1.本发明涉及机械加工领域，尤其涉及一种全封闭空腔式异形曲面翼成型方法及装置。


背景技术：

2.现有某产品推进舱段所属稳定翼及舵叶等，其外形为复杂异型曲面薄板，内部设置有网格式加强筋，上下两边有安装接口。
3.要求完成加工后，能够保证外形曲面精度和安装接口装配及定位精度，最终进行内部沥青灌注，并确保其整体的平衡度。
4.该工件外形尺寸约为1120
×
830
×
80mm，采用5a06铝合金材料，且具有幅面宽、曲面高差大、空腔体积大的结构特点，零件工艺成型过程中变形大，曲面度和安装接口精度易超差，加工难度很大。
5.针对现有技术中该工件加工难度大、精度和曲面度难以保证的问题，目前还没有一个有效的解决方法。


技术实现要素：

6.为解决上述问题，本发明提供一种全封闭空腔式异形曲面翼成型方法，通过对外框、内筋及蒙板分别加工成型后焊接成初始异形曲面翼，随后对异性曲面翼进行校形、机加、氧化、涂底漆、沥青灌注、灌铅配重及平衡度测试等工艺，合理安排工艺流程，保证其加工精度及曲面度，保证工件的平衡性，以解决工件加工难度大、精度和曲面度难以保证的问题。
7.为达到上述目的，本发明提供了一种全封闭空腔式异形曲面翼成型方法，包括：将外框、内筋及蒙板分别加工成预定形状和大小；将所述外框、内筋及蒙板进行组焊，得到初始异形曲面翼；将所述初始异形曲面翼进行退火，对退火后的初始异形曲面翼进行校形；对校形后的所述初始异形曲面翼采用机加的方式依次进行粗加工和精加工；在初始异形曲面翼的预定位置进行氧化处理及涂底漆处理；将初始异形曲面翼整体加热至预定温度后，自其灌注口灌入沥青直至内腔灌满；对初始异形曲面翼进行灌铅配重和平衡度测量，直至初始异形曲面翼满足平衡度的要求，得到成型异形曲面翼。
8.进一步可选的，所述将所述外框、内筋及蒙板进行组焊，得到初始异形曲面翼，包括：采用对称焊的方式将所述外框、内筋及蒙板之间的连接位置进行焊接；采用塞焊的方式将最后一块蒙板与内筋进行焊接。
9.进一步可选的，组焊时采用的电流范围为170a-180a。
10.进一步可选的，所述将外框、内筋及蒙板分别加工成预定形状和大小，包括：将多个零件组焊成所述外框，并在所述外框的外形留有加工余量；所述内筋采用板料切割加工成型；所述蒙板采用板材压制成型。
11.进一步可选的，所述对初始异形曲面翼进行灌铅配重和平衡度测量，直至初始异
形曲面翼满足平衡度的要求，得到成型异形曲面翼，包括：清理所述初始异形曲面翼；对所述初始异形曲面翼进行平衡度测量，得到第一平衡度；根据所述第一平衡度及标准平衡度计算所述初始异形曲面翼所需的配重量；按照所述配重量对所述初始异形曲面翼进行灌铅配重；对灌铅配重后的初始异形曲面翼进行平衡度测量，得到第二平衡度；若所述第二平衡度达到所述标准平衡度，则完成配重，得到所述成型曲面翼；若所述第二平衡度未达到所述标准平衡度，则继续计算说所需的配重量，直至所述异形曲面翼的平衡度达到所述标准平衡度。
12.另一方面，本发明实施例提供了一种全封闭空腔式异形曲面翼成型装置，包括：成型模块，用于将外框、内筋及蒙板分别加工成预定形状和大小；连接模块，用于将所述外框、内筋及蒙板进行组焊，得到初始异形曲面翼；校形模块，用于将所述初始异形曲面翼进行退火，对退火后的初始异形曲面翼进行校形；机加模块，用于对校形后的所述初始异形曲面翼采用机加的方式依次进行粗加工和精加工；防腐蚀处理模块，用于在初始异形曲面翼的预定位置进行氧化处理及涂底漆处理；沥青注入模块，用于将初始异形曲面翼整体加热至预定温度后，自其灌注口灌入沥青直至内腔灌满；平衡度检测模块，用于对初始异形曲面翼进行灌铅配重和平衡度测量，直至初始异形曲面翼满足平衡度的要求，得到成型异形曲面翼。
13.进一步可选的，所述连接模块包括：第一焊接子模块，用于采用对称焊的方式将所述外框、内筋及蒙板之间的连接位置进行焊接；第二焊接子模块，用于采用塞焊的方式将最后一块蒙板与内筋进行焊接。
14.进一步可选的，所述组焊时采用的电流范围为170a-180a。
15.进一步可选的，所述成型模块包括：外框成型子模块，用于将多个零件组焊成所述外框，并在所述外框的外形留有加工余量；内筋成型子模块，用于将所述内筋采用板料切割加工成型；蒙板成型子模块，用于将所述蒙板采用板材压制成型。
16.进一步可选的，所述平衡度检测模块包括：清理子模块，用于清理所述初始异形曲面翼；第一平衡度测量子模块，用于对所述初始异形曲面翼进行平衡度测量，得到第一平衡度；配重量计算子模块，用于根据所述第一平衡度及标准平衡度计算所述初始异形曲面翼所需的配重量；灌铅配重子模块，用于按照所述配重量对所述初始异形曲面翼进行灌铅配重；第二平衡度测量子模块，用于对灌铅配重后的初始异形曲面翼进行平衡度测量，得到第二平衡度；判断子模块，用于若所述第二平衡度达到所述标准平衡度，则完成配重，得到所述成型曲面翼；若所述第二平衡度未达到所述标准平衡度，则继续计算说所需的配重量，直至所述异形曲面翼的平衡度达到所述标准平衡度。
17.上述技术方案具有如下有益效果：本发明实施例针对异形曲面翼结构特点进行工艺设计，将异形曲面翼分为外框、内筋、蒙板三类零件，分别根据三类零件的特点进行具体的成型工艺设计，从而保证部件的最终实现；在装焊及焊接成型过程中，采取相关变形控制措施，以最大程度控制焊接的变形，并进行应力的消除；针对外形曲面尺寸精度的保证，采用高精机加设备进行；对于内部沥青的灌注和总体平衡，合理安排工艺先后顺序，以提高工件的成型率及成品工件的质量。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本发明实施例提供的全封闭空腔式异形曲面翼成型方法的流程图；
20.图2是本发明实施例提供的全封闭空腔式异形曲面翼的内部结构示意图；
21.图3是本发明实施例提供的全封闭空腔式异形曲面翼的外部结构示意图；
22.图4是本发明实施例提供的全封闭空腔式异形曲面翼的组焊方法的流程图；
23.图5是本发明实施例提供的全封闭空腔式异形曲面翼外框、内筋、蒙板分别加工成型方法的流程图；
24.图6是本发明实施例提供的全封闭空腔式异形曲面翼的蒙板结构的示意图；
25.图7是本发明实施例提供的平衡度测量方法的流程图；
26.图8是本发明实施例提供的全封闭空腔式异形曲面翼成型装置的结构示意图；
27.图9是本发明实施例提供的连接模块的结构示意图；
28.图10是本发明实施例提供的成型模块的结构示意图；
29.图11是本发明实施例提供的平衡度检测模块的结构示意图。
30.附图标记：1-外框1001-外框成型子模块1002-内筋成型子模块1003-蒙板成型子模块2-内筋3-蒙板4-安装接口5-灌注口6-配重口100-成型模块200-连接模块2001-第一焊接子模块2002-第二焊接子模块300-校形模块400-机加模块500-防腐蚀处理模块600-沥青注入模块700-平衡度检测模块7001-清理子模块7002-第一平衡度测量子模块7003-配重量计算子模块7004-灌铅配重子模块7005-第二平衡度测量子模块7006-判断子模块
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.为解决现有技术中工件加工难度大、精度和曲面度难以保证的问题，本发明提供了一种全封闭空腔式异形曲面翼成型方法，图1是本发明实施例提供的全封闭空腔式异形曲面翼成型方法的流程图，如图1所示，包括：
33.s1、将外框、内筋及蒙板分别加工成预定形状和大小；
34.图2是本发明实施例提供的全封闭空腔式异形曲面翼的内部结构示意图，如图2所示，该异形曲面翼为封闭式结构。本发明实施例将该异形曲面翼分为三个独立部分进行分别加工，即外框1、蒙板3和内筋2。其中，外框1呈四面包围的结构，且外框1上开设有多个安装接口4。外框1的顶部和底部分别设有蒙板3。在异形曲面翼的内腔中设有网格式的加强筋，即内筋2。
35.本实施例按照外框、蒙板及内筋各自的工艺要求，将外框、蒙板及内筋分别加工成预定形状和大小。
36.作为一种可选的实施方式，在加工时外框、蒙板及内筋均留有加工余量。
37.s2、将外框、内筋及蒙板进行组焊，得到初始异形曲面翼；
38.按照整体的加工需求将外框、内筋及蒙板组焊成整体工件，保证外形尺寸要求(含工艺余量)。
39.作为一种可选的实施方式，在组焊之前，在外框的预定连接位置进行提前标记。
40.s3、将初始异形曲面翼进行退火，对退火后的初始异形曲面翼进行校形；
41.对完成焊接后的初始异形曲面翼进行退火去应力，并按照外形尺寸(含工艺余量)要求进行校形，以减小初始异形曲面翼变形开裂倾向，从而为后续机加做好基础。
42.s4、对校形后的初始异形曲面翼采用机加的方式依次进行粗加工和精加工；
43.将校形后的初始异形曲面翼采用机加的方式进行加工，先对初始异形曲面翼进行粗加工后进行时效去应力，然后再进行精加工。该过程中要求对于个装配定位机构采用一次装卡后加工完成。
44.s5、在初始异形曲面翼的预定位置进行氧化处理及涂底漆处理；
45.完成机加工后，对工件进行氧化和涂底漆处理，异形曲面翼整体的防腐蚀能力，并确保油漆的附着力。
46.s6、将初始异形曲面翼整体加热至预定温度后，自其灌注口灌入沥青直至内腔灌满；
47.图3是本发明实施例提供的全封闭空腔式异形曲面翼的外部结构示意图，如图3所示，外框上还开设有灌注口5，从灌注口5进行沥青的灌注，直至内腔灌满。
48.作为一种可选的实施方式，预定温度为100℃。
49.s7、对初始异形曲面翼进行灌铅配重和平衡度测量，直至初始异形曲面翼满足平衡度的要求，得到成型异形曲面翼。
50.如图3所示，一面的蒙板上预先设有配重口6，用于灌铅配重，灌铅配重后对初始异形曲面翼进行平衡度测试，使初始异形曲面翼的平衡度满足平衡度的要求，得到最终的成型异形曲面翼。
51.作为一种可选的实施方式，图4是本发明实施例提供的全封闭空腔式异形曲面翼的组焊方法的流程图，如图4所示，将外框、内筋及蒙板进行组焊，得到初始异形曲面翼，包括：
52.s201、采用对称焊的方式将外框、内筋及蒙板之间的连接位置进行焊接；
53.s202、采用塞焊的方式将最后一块蒙板与内筋进行焊接。
54.在组焊过程中，首先将内筋与一侧蒙板焊接到外框上，该过程采用对称焊的焊接方式，随后再将另一侧的蒙板按预定位置安装到外框一侧时，通过塞焊的方式将蒙板与内筋进行焊接。保证两侧的蒙板均能与内筋焊接固定，且不会产生焊接错位的问题。
55.作为一种可选的实施方式，组焊时采用的电流范围为170a-180a。
56.为保证焊接时的精度，焊接采用小电流，优选为170a-180a。
57.作为一种可选的实施方式，图5是本发明实施例提供的全封闭空腔式异形曲面翼外框、内筋、蒙板分别加工成型方法的流程图，如图5所示，将外框、内筋及蒙板分别加工成预定形状和大小，包括：
58.s101、将多个零件组焊成外框，并在外框的外形留有加工余量；
59.s102、内筋采用板料切割加工成型；
60.s103、蒙板采用板材压制成型。
61.外框(含安装接口)由分体零件组焊为整体式且留有加工余量。
62.作为一种可选的实施方式，外形留有5
㎜
的加工余量。
63.内筋零件直接用板料切割加工成型。
64.图6是本发明实施例提供的全封闭空腔式异形曲面翼的蒙板结构的示意图，如图6所示，蒙板采用板材压制成型。
65.作为一种可选的实施方式，图7是本发明实施例提供的平衡度测量方法的流程图，如图7所示，对初始异形曲面翼进行灌铅配重和平衡度测量，直至初始异形曲面翼满足平衡度的要求，得到成型异形曲面翼，包括：
66.s701、清理初始异形曲面翼；
67.对初始异形曲面翼进行清理，避免异形曲面翼上残留的杂质对平衡度测量造成影响。
68.s702、对初始异形曲面翼进行平衡度测量，得到第一平衡度；
69.对灌铅后的初始异形曲面翼进行平衡度测量，得到现有的第一平衡度。
70.s703、根据第一平衡度及标准平衡度计算初始异形曲面翼所需的配重量；
71.根据第一平衡度与标准平衡度计算初始曲面翼达到工艺平衡要求所需的配重量。其中，标准平衡度可为一个范围或一个具体数字，根据实际工艺要求确定。
72.s704、按照配重量对初始异形曲面翼进行灌铅配重；
73.将铅块预先熔解，并根据配重量在初始异形曲面翼预留的配重口中灌入。
74.s705、对灌铅配重后的初始异形曲面翼进行平衡度测量，得到第二平衡度；
75.s706、若第二平衡度达到标准平衡度，则完成配重，得到成型曲面翼；若第二平衡度未达到标准平衡度，则继续计算说所需的配重量，直至异形曲面翼的平衡度达到标准平衡度。
76.对灌铅配重后的初始异形曲面翼进行平衡度测量，得到第二平衡度。现需判断第二平衡度是否满足工艺上的平衡需求，因此将第二平衡度与标准平衡度进行对比，若第二平衡度符合标准平衡度，则认为该异形曲面翼已平衡完成；若第二平衡度不符合标准平衡度，则认为该异形曲面翼还未平衡完成，则需重新计算配重量，重新进行灌铅，直至其平衡度符合标准平衡度。
77.另一方面，本发明实施例提供了一种全封闭空腔式异形曲面翼成型装置，图8是本发明实施例提供的全封闭空腔式异形曲面翼成型装置的结构示意图，如图8所示，该装置包括：
78.成型模块100，用于将外框、内筋及蒙板分别加工成预定形状和大小；
79.如图2所示，该异形曲面翼为封闭式结构。本发明实施例将该异形曲面翼分为三个独立部分进行分别加工，即外框1、蒙板3和内筋2。其中，外框1呈四面包围的结构，且外框1上开设有多个安装接口4。外框1的顶部和底部分别设有蒙板3。在异形曲面翼的内腔中设有网格式的加强筋，即内筋2。
80.本实施例按照外框、蒙板及内筋各自的工艺要求，将外框、蒙板及内筋分别加工成预定形状和大小。
81.作为一种可选的实施方式，在加工时外框、蒙板及内筋均留有加工余量。
82.连接模块200，用于将外框、内筋及蒙板进行组焊，得到初始异形曲面翼；
83.按照整体的加工需求将外框、内筋及蒙板组焊成整体工件，保证外形尺寸要求(含工艺余量)。
84.作为一种可选的实施方式，在组焊之前，在外框的预定连接位置进行提前标记。
85.校形模块300，用于将初始异形曲面翼进行退火，对退火后的初始异形曲面翼进行校形；
86.对完成焊接后的初始异形曲面翼进行退火去应力，并按照外形尺寸(含工艺余量)要求进行校形，以减小初始异形曲面翼变形开裂倾向，从而为后续机加做好基础。
87.机加模块400，用于对校形后的初始异形曲面翼采用机加的方式依次进行粗加工和精加工；
88.将校形后的初始异形曲面翼采用机加的方式进行加工，先对初始异形曲面翼进行粗加工后进行时效去应力，然后再进行精加工。该过程中要求对于个装配定位机构采用一次装卡后加工完成。
89.防腐蚀处理模块500，用于在初始异形曲面翼的预定位置进行氧化处理及涂底漆处理；
90.完成机加工后，对工件进行氧化和涂底漆处理，异形曲面翼整体的防腐蚀能力，并确保油漆的附着力。
91.沥青注入模块600，用于将初始异形曲面翼整体加热至预定温度后，自其灌注口灌入沥青直至内腔灌满；
92.如图3所示，外框上还开设有灌注口5，从灌注口5进行沥青的灌注，直至内腔灌满。
93.作为一种可选的实施方式，预定温度为100℃。
94.平衡度检测模块700，用于对初始异形曲面翼进行灌铅配重和平衡度测量，直至初始异形曲面翼满足平衡度的要求，得到成型异形曲面翼。
95.如图3所示，一面的蒙板上预先设有配重口6，用于灌铅配重，灌铅配重后对初始异形曲面翼进行平衡度测试，使初始异形曲面翼的平衡度满足平衡度的要求，得到最终的成型异形曲面翼。
96.作为一种可选的实施方式，图9是本发明实施例提供的连接模块的结构示意图，如图9所示，连接模块200包括：
97.第一焊接子模块2001，用于采用对称焊的方式将外框、内筋及蒙板之间的连接位置进行焊接；
98.第二焊接子模块2002，用于采用塞焊的方式将最后一块蒙板与内筋进行焊接。
99.在组焊过程中，首先将内筋与一侧蒙板焊接到外框上，该过程采用对称焊的焊接方式，随后再将另一侧的蒙板按预定位置安装到外框一侧时，通过塞焊的方式将蒙板与内筋进行焊接。保证两侧的蒙板均能与内筋焊接固定，且不会产生焊接错位的问题。
100.作为一种可选的实施方式，组焊时采用的电流范围为170a-180a。
101.为保证焊接时的精度，焊接采用小电流，优选为170a-180a。
102.作为一种可选的实施方式，图10是本发明实施例提供的成型模块的结构示意图，如图10所示，成型模块100包括：
103.外框成型子模块1001，用于将多个零件组焊成外框，并在外框的外形留有加工余量；
104.内筋成型子模块1002，用于将内筋采用板料切割加工成型；
105.蒙板成型子模块1003，用于将蒙板采用板材压制成型。
106.外框(含安装接口)由分体零件组焊为整体式且留有加工余量。
107.作为一种可选的实施方式，外形留有5
㎜
的加工余量。
108.内筋零件直接用板料切割加工成型。
109.如图6所示，蒙板采用板材压制成型。
110.作为一种可选的实施方式，图11是本发明实施例提供的平衡度检测模块的结构示意图，平衡度检测模块700包括：
111.清理子模块7001，用于清理初始异形曲面翼；
112.对初始异形曲面翼进行清理，避免异形曲面翼上残留的杂质对平衡度测量造成影响。
113.第一平衡度测量子模块7002，用于对初始异形曲面翼进行平衡度测量，得到第一平衡度；
114.对灌铅后的初始异形曲面翼进行平衡度测量，得到现有的第一平衡度。
115.配重量计算子模块7003，用于根据第一平衡度及标准平衡度计算初始异形曲面翼所需的配重量；
116.根据第一平衡度与标准平衡度计算初始曲面翼达到工艺平衡要求所需的配重量。其中，标准平衡度可为一个范围或一个具体数字，根据实际工艺要求确定。
117.灌铅配重子模块7004，用于按照配重量对初始异形曲面翼进行灌铅配重；
118.将铅块预先熔解，并根据配重量在初始异形曲面翼预留的配重口中灌入。
119.第二平衡度测量子模块7005，用于对灌铅配重后的初始异形曲面翼进行平衡度测量，得到第二平衡度；
120.判断子模块7006，用于若第二平衡度达到标准平衡度，则完成配重，得到成型曲面翼；若第二平衡度未达到标准平衡度，则继续计算说所需的配重量，直至异形曲面翼的平衡度达到标准平衡度。
121.对灌铅配重后的初始异形曲面翼进行平衡度测量，得到第二平衡度。现需判断第二平衡度是否满足工艺上的平衡需求，因此将第二平衡度与标准平衡度进行对比，若第二平衡度符合标准平衡度，则认为该异形曲面翼已平衡完成；若第二平衡度不符合标准平衡度，则认为该异形曲面翼还未平衡完成，则需重新计算配重量，重新进行灌铅，直至其平衡度符合标准平衡度。
122.上述技术方案具有如下有益效果：本发明实施例针对异形曲面翼结构特点进行工艺设计，将异形曲面翼分为外框、内筋、蒙板三类零件，分别根据三类零件的特点进行具体的成型工艺设计，从而保证部件的最终实现；在装焊及焊接成型过程中，采取相关变形控制措施，以最大程度控制焊接的变形，并进行应力的消除；针对外形曲面尺寸精度的保证，采用高精机加设备进行；对于内部沥青的灌注和总体平衡，合理安排工艺先后顺序，以提高工件的成型率及成品工件的质量。
123.以上发明的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上内容仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含
在本发明的保护范围之内。