成果名称：	超薄高筋机翼壁板喷丸成形技术
登记日期：	2022-09-23
完成单位：	中航通飞华南飞机工业有限公司,中航通飞华南飞机工业有限公司,中航西安飞机工业集团股份有限公司,中航工业制造工艺研究院,西北工业大学
完成人员：	王彬,曾元松,钟李欣,冯万喜,高国强,戴斌华,尚建勤,张贤杰,张万瑜,田硕,徐刚,吴自珍,王桐,习小斌,李璐璐,罗鹏
研究起止日期：	2019-02-01至2020-03-31
主要应用行业：	制造业
高新技术领域：	航空航天
评价单位：	珠海市科技发展促进会
评价日期：	2022-06-18
成果简介：	复杂翼型是先进飞机的主要技术特征之一， 与普通翼型相比， 可以在不增加重量的情况下， 提 高飞机强度和刚度， 增大展弦比和和升阻比。 为奋力推动创新发展，更好的满足我国应急救援体系和 国家自然灾害防治体系建设的要求， 需要对 AG600 飞机性能指标进行大幅的提升， 因而复杂翼型成为 必然选择。 在 001 架和 002 架机研制成功后， 为了进一步提高 AG600 飞机性能， 对机翼壁板进行 了大幅度的设计优化。新构型飞机机翼壁板的外形曲率、 典型结构、 选材、 沿弦向分块等均发生了根 本性变化， 特别是翼型由普通单曲率改为双凸+马鞍复杂外形、 筋条尺寸变化幅度大、 口框变密集等 全新特点， 导致原有喷丸成形技术基础已不能满足装机件研制的要求， 需开展机翼壁板喷丸形工艺验 证试验， 探索机翼壁板喷丸成形的可行工艺方案和工艺参数， 攻克AG600 飞机大幅度变截面筋条、 双 凸+马鞍复杂外形、 薄壁高筋机翼壁板精准喷丸成形工艺技术， 确保 AG600 飞机 1003 架机翼壁板喷 丸成形按时合格交付。 通过 AG600 机翼壁板喷丸成形工艺试验研究， 获得了以下技术成果： 1） 获得了一套适合整体带筋壁板局部加厚区域的预应力施加方法； 2） 获得了一套大幅度变尺寸筋条喷丸成形工艺参数设计的方法； 3） 获得了连续大开口壁板喷丸成形的方法； 4） 应用应力场有限元模型规划工艺参数的方法； 5） 获得了复杂外形薄壁高筋壁板马刀弯预测理论方法。 主要解决的技术难题； 1) 超薄超长机翼壁板复杂翼型上连续大开口壁板结构以及加厚区， 在机翼壁板喷丸成形中，导致需要 在结构应力突变的区域实现大曲率变形， 影响喷丸路径和参数的连续， 导致旋向和展向喷丸的路径交 互影响分析困难， 传统工艺方案施加的预应力与壁板弹性变形范围的限制问题， 以及预应力施加点和 施加方式的严格要求， 以及等强度设计带来的薄壁弱强度结构，限制了喷丸参数的设置， 造成变形使 得喷丸成形结果不稳定， 喷丸成形的配合率低下， 甚至无法修形导致报废。 2) 对于复杂翼型机翼壁板， 由于影响机翼壁板喷丸成形的因素多， 交互影响复杂， 由于缺乏精确的 理论计算模型和方法， 目前工程上仍多采用试错法对喷丸成形工艺参数进行选择和设计， 但这样不仅 会延长零件制造周期， 产生巨额成本， 而且成形误差较大， ， 是壁板喷丸成形长期未得到解决的问 题， 数值模拟技术的应用可以大大减少试验的比重， 减少设计的盲目性， 节省巨额的设计费用， 并 缩短设计周期 [3]。 采用模拟技术既可节约能源， 还能缩短喷丸机生产周期， 降低技术风险， 同时 也是获得理想工艺方案的基础。 3) 大尺寸双曲率机翼壁板喷丸成形， 伴随有壁板件在垂直于长度方向上产生被称为马刀弯的侧向弯曲 变形现象， 马刀弯变形不同于常见的弯曲喷丸变形和延展喷丸变形， 一般不是工艺设计的目标变形量 而是一种衍生变形， 这也使得该变形现象看上去显得更为复杂一直是困扰大型机翼壁板喷丸成形的问题 ， 导致壁板零件形状和尺寸超差， 装配件对接缝分布不均匀，装配甚至无法装配， 导致报废。 马刀 弯使成形件在检测工装上不易对正， 导致成形误差检测困难， 影响工艺方案优化过程的主要因素， 长 期困扰喷丸成形配合率的突出问题， 长期以来只能依赖事后分析逐渐修正工艺设计。 技术成果的先进性、 创造性： 1) 通过AG600 “ 超薄高筋机翼壁板” 的产品研发， 突破了针对大扭矩、 超薄、 连续大口框结构机 翼壁板喷丸成形工艺方案设计技术。 2) 采用分区应力分析， 新型预应力施加方式和加厚区预应力工装， 改变应力状况， 提高参109/ 117 数精度， 突破了马鞍型+双突曲面曲面上连续口框、 变截面筋条的应力突变结构的高筋超薄壁板喷丸成 形技术难题， 掌握了在马鞍形表面大口框结构预应力施加的设置方法， 应力突变工艺分析及其数设置 方法； 掌握了变刚性筋条、 弱强度壁板喷丸成形工艺参数设计方法， 填补薄壁弱强度成形性不足等成 形技术问题研究的空白； 3) 应用应力场法建立整体壁板预应力喷丸成形定量化模拟膜型， 针对带筋整体壁板喷丸成形， 国内首 次实现了数值模拟成形、 迭代优化和规划工艺参数， 突破预应力喷丸成形有限元预测技术； 针对喷丸 成形马刀弯技术难题， 首创大型机翼壁板喷丸马刀弯预测模型， 研究开发了适用大跨度马刀弯精确测 量装置， 开创了对复杂壁板结构和喷丸条件下的马刀弯变形预测计算。 4) 本技术的应用提高大型机翼整体壁板喷丸成形工艺试验和设计的精度、 大大降低了成本、城北提高 了效率， 为机翼壁板成形方案设计开辟数字化应用领域。 在技术研究和应用均达到国内领先水平。