本技術(shù)涉及航空結(jié)構(gòu)件制造領(lǐng)域，具體涉及一種帶筋曲率構(gòu)件的制造方法。

背景技術(shù)：

1、飛機(jī)輕量化能帶來更低的油耗、更高的運(yùn)力以及一系列綠色經(jīng)濟(jì)效益。例如寬體客機(jī)等新一代大型飛機(jī)為了減輕重量、提高經(jīng)濟(jì)性，大量采用碳纖維復(fù)合材料。雖然，目前碳纖維復(fù)合材料用量占結(jié)構(gòu)材料總重量的50％，但是處于強(qiáng)度等方面考慮，與復(fù)合材料蒙皮相連接的承力骨架大量依然采用金屬帶筋曲率構(gòu)件。

2、金屬帶筋曲率構(gòu)件是一種外形細(xì)長，具有曲率特征且局部帶有加強(qiáng)筋的高性能構(gòu)件。由于金屬帶筋曲率構(gòu)件在飛機(jī)中的布置位置和承力作用，其成形質(zhì)量將直接關(guān)系到飛機(jī)的裝配精度和服役性能。目前，該類金屬帶筋曲率構(gòu)件的制造方法主要分為以下四類：

3、(1)采用鍛造的方式直接制造出包括帶筋構(gòu)件的曲形毛坯，然后對曲形毛坯進(jìn)行數(shù)控加工獲得預(yù)定形狀和尺寸的帶筋曲形構(gòu)件，并對帶筋曲形構(gòu)件進(jìn)行熱校形處理校準(zhǔn)形狀和尺寸；

4、(2)鍛造、軋制或者擠壓成形包括帶筋構(gòu)件的直毛坯，然后對直毛坯進(jìn)行數(shù)控加工而將其加工成預(yù)定尺寸，再采用熱壓彎的方式壓彎直毛坯形成獲得帶筋曲形構(gòu)件，最后對帶筋曲形構(gòu)件進(jìn)行熱校形處理校準(zhǔn)形狀和尺寸；

5、(3)鍛造、軋制或者擠壓成形直毛坯，采用線性摩擦焊的方式將筋板焊接到直毛坯的對應(yīng)區(qū)域以形成帶筋構(gòu)件的直毛坯，再采用熱壓彎的方式壓彎直毛坯形成獲得帶筋曲形構(gòu)件，最后對帶筋曲形構(gòu)件進(jìn)行熱校形處理校準(zhǔn)形狀和尺寸；

6、(4)鍛造、軋制或者擠壓成形直毛坯，采用增材制造的方式自直毛坯的對應(yīng)區(qū)域增長加強(qiáng)筋，利用增量熱壓彎的方式將包括帶筋構(gòu)件的直毛坯壓彎成帶筋曲形構(gòu)件，最后對帶筋曲形構(gòu)件進(jìn)行熱校形處理校準(zhǔn)形狀和尺寸。

7、但是通過上述方法制造的帶筋曲形構(gòu)件均存在一定的問題，而且材料利用率較低，經(jīng)濟(jì)效益性差。

8、具體地，上述方法(1)和(2)都是從坯料上直接加工出帶筋構(gòu)件，材料利用率極低，僅為3.5％-10％左右。而且，直接機(jī)加工出包括帶筋構(gòu)件的異形結(jié)構(gòu)件的工作量極大，且對于加工設(shè)備的性能要求嚴(yán)格。并且，在上述方法(2)的壓彎過程中，帶筋構(gòu)件會非均勻變形，這極易造成加強(qiáng)筋的開裂和起皺且內(nèi)部力學(xué)性能不穩(wěn)定，由此造成帶筋構(gòu)件的精度和強(qiáng)度難以控制。

9、雖然上述方法(3)和(4)，采用直接加強(qiáng)筋成形的方法取代機(jī)械加工，提高了原材料利用率，且有效降低了成本。但是，無論是利用線性摩擦焊將加強(qiáng)筋焊接在型材上還是利用增材技術(shù)在型材上直接生成加強(qiáng)筋都涉及到了金屬材料熔化凝固的過程，此過程極易產(chǎn)生較大的應(yīng)力變化。

10、即使能夠展望通過后續(xù)工藝手段改進(jìn)上述方法(3)和(4)生成的帶筋曲形構(gòu)件中的力學(xué)性能穩(wěn)定性，但這無疑將增加工藝復(fù)雜程度，延長零件成形周期，由此極大地增加制造成本。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、因此，為了克服現(xiàn)有的帶筋曲率構(gòu)件的制造方法材料利用率低、成本高，而且制造的帶筋曲率構(gòu)件內(nèi)部力學(xué)性能不穩(wěn)定，極易開裂或出現(xiàn)裂紋的問題，本技術(shù)提出了一種新的帶筋曲率構(gòu)件的制造方法。

2、本技術(shù)是通過下述技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題的：

3、具體而言，根據(jù)本技術(shù)的一個方面，提供了一種帶筋曲率構(gòu)件的制造方法，其包括：

4、利用擠壓工藝將金屬棒料加工成形為具有預(yù)定橫截面的直型材；

5、在直型材的將要安置筋板的區(qū)域上機(jī)加工出連接孔，并且在筋板的將要與直型材接合的部位機(jī)加工出形狀與連接孔相匹配的突出部；

6、利用熱鐓工藝使筋板上的突出部發(fā)生塑性變形而連接固定在直型材上的對應(yīng)的連接孔中；以及

7、對帶有筋板的直型材進(jìn)行拉彎處理，以成形出具有期望的曲率輪廓的帶筋曲率構(gòu)件。

8、本技術(shù)通過擠壓工藝擠壓成形形狀較為規(guī)則的直型材后將筋板連接固定到直型材上，相比于利用數(shù)控技術(shù)直接加工出包括筋板的型材構(gòu)件，減少了金屬原材料的浪費(fèi)和損耗，提高了材料的利用率，還降低了數(shù)控加工的工作量，從而有效降低了生產(chǎn)成本。

9、而且，利用熱鐓工藝使筋板與直型材牢固結(jié)合而制造出帶筋的型材，對金屬直型材的表面光潔度和粗糙度要求更低，加工設(shè)備簡單易操作，生產(chǎn)成本更低。并且，在通過熱鐓工藝?yán)盟苄宰冃胃淖兘饘俚男螤钸@個過程中，金屬始終是固態(tài)，而不是快速熔化后再凝固成期望形狀的金屬。因為不涉及金屬形態(tài)的變化或者突變，制造完成的結(jié)構(gòu)件的力學(xué)性能更為穩(wěn)定可控。

10、根據(jù)本技術(shù)的一種實施方式，制造方法還制造方法還包括在拉彎處理后，對帶筋曲率構(gòu)件進(jìn)行微量校形和去應(yīng)力處理。

11、根據(jù)本技術(shù)的一種實施方式，微量校形操作包括檢測帶筋曲率構(gòu)件的外形，敲擊不符合期望形狀的區(qū)域以校正帶筋曲率構(gòu)件的形狀。

12、根據(jù)本技術(shù)的一種實施方式，去應(yīng)力處理操作包括對帶筋曲率構(gòu)件進(jìn)行熱處理，以降低帶筋曲率構(gòu)件中的應(yīng)力且使應(yīng)力分布均勻。

13、根據(jù)本技術(shù)的一種實施方式，連接孔的橫截面呈燕尾形。將連接孔的橫截面制造成燕尾形，連接孔的孔徑向上漸縮。在熱鐓工藝中，塑性變形的突出部被定位于連接孔中，在連接孔的底表面上向四周流動、延伸，從而便于與連接孔形狀配合。由于漸縮的孔徑構(gòu)造，連接孔的上部部分將阻擋塑性變形后的突出部自連接孔脫離分開。

14、根據(jù)本技術(shù)的一種實施方式，具有燕尾形的橫截面的連接孔的傾斜表面與底表面之間所成的角的角度范圍為45°-80°。

15、根據(jù)本技術(shù)的一種實施方式，突出部被構(gòu)造成與連接孔的體積相等。

16、根據(jù)本技術(shù)的一種實施方式，突出部被構(gòu)造成高度大于連接孔的深度，并且長度和寬度小于對應(yīng)的連接孔的長度和寬度。

17、具有長度和寬度小于連接孔的長度和寬度的突出部，便于將初始的突出部放置于連接孔中。而且，通過設(shè)計突出部的體積與連接孔的體積相同，但高度比連接孔的深度高，便于通過塑性變形使變形后的突出部完全位于連接孔中，且通過突出部與連接孔之間的相互擠壓與大的摩擦力，實現(xiàn)突出部與連接孔的牢固接合，從而將突出部連接固定于直型材的連接孔中。

18、根據(jù)本技術(shù)的一種實施方式，利用熱鐓工藝使筋板上的突出部發(fā)生塑性變形的步驟包括將感應(yīng)加熱線圈套設(shè)在突出部的周圍，向感應(yīng)加熱線圈通電以加熱軟化被感應(yīng)加熱線圈包圍的突出部。

19、根據(jù)本技術(shù)的一種實施方式，利用熱鐓工藝使筋板上的突出部發(fā)生塑性變形的步驟還包括先利用熱鐓零件夾具在直型材遠(yuǎn)離筋板的一側(cè)或多側(cè)夾持固定直型材，再將加熱軟化后的突出部放置于連接孔中，并向直型材按壓筋板。

20、根據(jù)本技術(shù)的一種實施方式，利用熱鐓工藝使筋板上的突出部發(fā)生塑性變形的步驟還包括利用壓力使筋板的突出部在連接孔中發(fā)生塑性變形而流動填充直型材的連接孔，并抵壓連接孔的所有表面而連接固定在直型材的連接孔中。將連接孔作為突出部軟化變形的模具，通過壓力使軟化的突出部在連接孔中塑性變形而填充連接孔，從而借由連接孔與變形后的突出部的形狀配合而防止突出部自連接孔脫開。

21、根據(jù)本技術(shù)的一種實施方式，對帶有筋板的直型材進(jìn)行拉彎處理操作包括將帶筋的直型材鋪放在拉彎模具的曲面上，利用兩個拉彎夾具分別夾緊帶筋的直型材的兩端，并沿拉彎模具的曲面輪廓分別向遠(yuǎn)側(cè)拉兩個拉彎夾具，以將帶筋的直型材拉彎成形具有期望的曲率輪廓的帶筋曲率構(gòu)件。

22、根據(jù)本技術(shù)的一種實施方式，直型材的橫截面呈t形。

23、在符合本領(lǐng)域常識的基礎(chǔ)上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本技術(shù)各較佳實例。

24、根據(jù)本技術(shù)上述實施方式的用于復(fù)合材料的平面雙軸試驗的夾持裝置所能實現(xiàn)的有益技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)在于：

25、通過將筋板連接固定到直型材上制造帶筋構(gòu)件，相比于直接加工出帶筋構(gòu)件，能夠大幅減少金屬原材料的浪費(fèi)和損耗，提高材料的利用率，還能夠降低數(shù)控加工的工作量，從而有效降低生產(chǎn)成本。

26、而且，利用熱鐓工藝使筋板的突出部在直型材的連接孔中發(fā)生塑性變形而與直型材牢固結(jié)合，對金屬直型材的表面光潔度和粗糙度要求低，加工設(shè)備簡單易操作，生產(chǎn)成本低。同時突出部雖然塑性變形，但始終是固態(tài)，不涉及金屬形態(tài)的變化，因此力學(xué)性能更為穩(wěn)定。

27、此外，通過突出部和連接孔的適當(dāng)形狀設(shè)計，變形的突出部將完全填充連接孔的底部，從而被牢固地定位固定在連接孔中，并且連接孔的上部部分將防止位于底部的突出部脫開連接孔。