一种用于直升机桨叶包铁成形的工艺方法与流程

本发明属于一种复合材料桨叶前缘包铁的成形制造技术，涉及一种用于前缘包铁零件制造的工艺方法。

背景技术：

前缘包铁零件，如说明书附图1所示，主要用于直升机在飞行当中保护旋翼桨叶避免受到的风砂侵蚀及异物撞击等。对靠树脂粘结在一起的包铁与玻璃纤维增强复合材料之间的主桨叶而言，前缘包铁零件的成形贴胎度、外形精度及零件边缘状态直接关系到桨叶的整体模压成形质量，其表面质量直接影响到主桨叶的气动外形。该类零件翼型截面一般沿长度方向均匀扭转约2.13°，近桨尖侧翼型截面宽度均匀变窄。零件高度为128mm，形变最大处为弧顶r7圆角，其余均为大弧度侧壁面。用现有加工手段成形后回弹大，手工难以校正，且表面质量较差。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种适用于1000-7000mm长桨叶包铁的制造工艺方法及专用工装，保证零件成形后自然贴胎度0.5mm以内。

本发明的技术方案是：一种用于直升机桨叶包铁成形的专用工装，包括成形主模体部分及拉伸夹爪部分，主模体部分包括上模金属容框1、环氧树脂填充层2、柔性凹模3、展开板料支撑架4、工装限位块5、金属凸模6、金属下模板7；柔性凹模3内腔型面与成型零件外型面一致，金属凸模6与零件成形内型面一致，两者形成零件成型主要工作面；柔性凹模3外侧安装有上模金属容框1，上模金属容框1与柔性凹模3之间填充环氧树脂2，环氧树脂2同时还起连接二者的作用，形成独立的上模模体；工装限位块5安装在金属凸模6非工作面区域，用于限制工装行程，防止对柔性凹模3造成过度压缩；金属凸模6下端安装有金属下模板7，金属下模板7安装有展开板料支撑架4，金属凸模6、工装限位块5、展开板料支撑架4与金属下模板7集成，形成独立的下模模体。展开板料支撑架4用于支撑零件成形毛料。拉伸夹爪部分包括组合夹块8和夹芯9，拉伸夹爪分布在成形主模体两端，用于对闸压弯曲后的零件进行夹持拉伸，夹芯9外型面与零件内型面一致，组合夹块8与零件的外型面一致，材料均采用45号钢或其他刚性金属材料。

柔性凹模3材料为4061橡胶，该材料硬度适中，并且有一定压缩量，配合金属凸模6成形，使零件可以在整个长度方向受力均匀，变形规则。并且柔性凹模一定程度上可以达到类似拉深状态的弯曲，弯曲质量也可以相应提高。故柔性凹模采用4061柔性型面，邵氏硬度在70左右，以保证零件在成形过程中所有成形面均被压靠凸模，凹形面与金属框架模之间填充环氧树脂。金属凸模采用金属容框结构，材料为45号钢。其余附属件如板料放置架、限位块及连接板等，均可采用a3钢，结构可视实际情况自由调整。

金属凸模6表面粗糙度沿型面1.6。

在对零件进行闸压弯曲成形时，同时对零件施加切向或纵向拉力，改变板料内部的应力状态和分布情况，使板料在三向应力的作用下成形。所施加的拉应力大小应使弯曲变形区内各点的合应力稍大于材料的屈服应力，让整个断面处于塑性拉伸变形范围内，这样内、外区应力应变方向取得一致，卸载后，内外层的回弹趋势相互抵消，减小了回弹。并且在拉应力的作用下，同时可消除原材料的鼓动及松边等缺陷。通过dynaform软件对该工艺方案进行仿真模拟，零件回弹量较以往的10mm左右降至0.5mm左右，基本消除回弹。

用于直升机桨叶包铁成形的工艺方法，包括以下步骤：

步骤1：将展开板料放置与板料支撑架4上；

步骤2：上下模体合模，对板料进行压弯预成形；

步骤3：两侧夹爪8对零件两侧预成形毛料进行装夹；

步骤4：上下模体分模，两侧夹爪8对零件进行拉伸；

步骤5：在保持两侧拉伸力的同时，上下模体合模，对零件进行压形；

步骤6：上下模体分模，两侧夹爪8对零件进行拉伸；

步骤7：循环3～5次后上下模体分模，松开两侧夹爪，取出零件；

步骤8：切割外形，去除多余余料。

本发明的优点是：本发明复合材料桨叶前缘包铁成形制造技术能完成1000～7000mm长范围桨叶包铁的制造，保证贴胎度0.5以内，无需手工校正，保证了零件的的制造质量，提高了工作效率，降低了生产成本。

附图说明

图1是桨叶包铁零件轴向视图；

图2是拉压复合成形专用工装截面视图，1、上模金属容框；2、环氧树脂填充层；3、4061柔性凹模；4、展开板料支撑架；5、工装限位块；6、金属凸模；7、金属下模板；

图3是拉伸夹爪结构视图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步详细描述。

一种用于直升机桨叶包铁成形的专用工装，包括成形主模体部分及拉伸夹爪部分，主模体部分包括上模金属容框1、环氧树脂填充层2、柔性凹模3、展开板料支撑架4、工装限位块5、金属凸模6、金属下模板7；柔性凹模3内腔型面与成型零件外型面一致，金属凸模6与零件成形内型面一致，两者形成零件成型主要工作面；柔性凹模3外侧安装有上模金属容框1，上模金属容框1与柔性凹模3之间填充环氧树脂2，环氧树脂2同时还起连接二者的作用，形成独立的上模体；工装限位块5安装在金属凸模6非工作面区域，用于限制工装行程，防止对柔性凹模3造成过度压缩；金属凸模6下端安装有金属下模板7，金属下模板7安装有展开板料支撑架4，金属凸模6、工装限位块5、展开板料支撑架4与金属下模板7集成，形成独立的下模模体，如图2所示。展开板料支撑架4用于支撑零件成形毛料。拉伸夹爪部分包括组合夹块8和夹芯9，拉伸夹爪分布在成形主模体两端，用于对闸压弯曲后的零件进行夹持拉伸，夹芯9外型面与零件内型面一致，组合夹块8与零件的外型面一致，如图3所示，材料均采用45号钢或其他刚性金属材料。

柔性凹模3材料为4061橡胶，该材料硬度适中，并且有一定压缩量，配合金属凸模6成形，使零件可以在整个长度方向受力均匀，变形规则。并且柔性凹模一定程度上可以达到类似拉深状态的弯曲，弯曲质量也可以相应提高。故柔性凹模采用4061柔性型面，邵氏硬度在70左右，以保证零件在成形过程中所有成形面均被压靠凸模，凹形面与金属框架模之间填充环氧树脂。金属凸模采用金属容框结构，材料为45号钢。其余附属件如板料放置架、限位块及连接板等，均可采用a3钢，结构可视实际情况自由调整。

金属凸模6表面粗糙度沿型面1.6。

用于直升机桨叶包铁成形的工艺方法，包括以下步骤：

步骤1：将展开板料放置与板料支撑架4上；

步骤2：上下模体合模，对板料进行压弯预成形；

步骤3：两侧夹爪8对零件两侧预成形毛料进行装夹；

步骤4：上下模体分模，两侧夹爪8对零件进行拉伸；

步骤5：在保持两侧拉伸力的同时，上下模体合模，对零件进行压形；

步骤6：上下模体分模，两侧夹爪8对零件进行拉伸；

步骤7：循环3～5次后上下模体分模，松开两侧夹爪，取出零件，根据零件大小尺寸决定循环的次数；

步骤8：切割外形，去除多余余料，形成所需直升机桨叶包铁。

在对零件进行闸压弯曲成形时，同时对零件施加切向或纵向拉力，改变板料内部的应力状态和分布情况，使板料在三向应力的作用下成形。所施加的拉应力大小应使弯曲变形区内各点的合应力稍大于材料的屈服应力，让整个断面处于塑性拉伸变形范围内，这样内、外区应力应变方向取得一致，卸载后，内外层的回弹趋势相互抵消，减小了回弹。并且在拉应力的作用下，同时可消除原材料的鼓动及松边等缺陷。通过dynaform对该工艺方案进行仿真模拟，零件回弹量较以往的10mm左右降至0.5mm左右，基本消除回弹。