一种双柱曲面的钣金成形方法与流程

本发明涉及一种钣金焊接成形方法，属于先进制造技术领域的先进成型与工艺技术。

背景技术：

在箱式储运装置的设计结构中，易碎盖壳用于箱体两端，具有承压和保护内部物体的作用。由于易碎盖一般采用玻璃钢材质制造，其形状较为复杂，为了与其配合，易碎盖壳一般也设计成双柱曲面结构。如果产量较大，一般易碎盖壳等零件可采用模具冲压形式，但其模具制造和制造周期长，对于小批量研制生产的模式不太适合。

铝合金具有高的比强度、断裂韧度、疲劳强度和耐腐蚀稳定性，并且具有良好的成形工艺性和良好的焊接性，因此成为在航天工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料。例如，我国研制的各种大型运载火箭广泛选用了铝合金作为主要结构材料。各类设备的贮存箱、乘务员舱等也都采用了铝合金作为结构材料。

为了充分利用铝合金焊接技术的优势，进一步优化易碎盖壳成形的过程，可以考虑采用模型三维展开、数控下料、焊接成形的工艺过程进行改进，即采用下料、切割及焊接的工艺过程，即可实现易碎盖壳的成形，大大降低制造成本。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种双柱曲面的钣金成形方法，能够降低铝合金双柱曲面钣金结构的制造成本，使得铝合金双柱曲面钣金结构成型。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：采用三维设计软件沿双柱面相贯线将易碎盖壳的立体钣金结构展开为平面结构；按照平面结构，采用数控切割软件控制切割板材；将切割好的板材置于设定的方框中，板材四边对应固定在方框四边内沿，板材定位成形，所述方框内沿的尺寸与易碎盖壳的底边外缘尺寸相同；对板材进行对角焊接，对称施焊；最后对板材外观进行修整，形成圆滑过渡。

本发明的有益效果是：大大降低了铝合金双柱曲面钣金结构成形难度，解决了铝合金双柱曲面钣金结构成形问题。

与模具加工铝合金双柱曲面钣金结构成形方法相比，模具加工铝合金双柱曲面钣金结构成形方法中由于模具加工需要加工上模、下模座、压边圈、凸模等部件，其外形尺寸为2000mm×1900mm×800mm，而重量则达到约11000kg。同时，配套使用的压力机，其主缸压力≥5000kn，压力机工作台尺寸不小于3150mm×1900mm。相对使用模具如此高的投入成本，如果采用本发明的模型三维展开、数控下料、焊接成形的工艺过程，则可降低生产成本80％以上。因为通过三维设计和数控切割，可以保证铝合金双柱曲面钣金结构的外观成形。再通过方框逼合及焊接成形等方法，操作、控制、使用简便，精度及效率得到了大大提高。

附图说明

图1是本发明的步骤示意图；

图2是易碎盖壳结构示意图图；

图3是易碎盖壳的钣金展开图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

如图1所示，本发明提供的铝合金双柱曲面钣金结构的成形过程包括：首先，采用三维设计软件及数控切割软件，沿双柱面相贯线将立体钣金结构展开为平面板材；再在设定的方框中将切割好的板材定位成形；采用氩弧焊焊接方法，进行对角焊接，对称施焊；最后采用机械打磨等方法对外观进行修整，形成圆滑过渡。

例1

外形尺寸1200×1190铝合金双柱曲面钣金结构的成形。

考虑到易碎盖壳为双圆柱面相贯形结构，形状如图2所示。采用pro/e三维设计软件的钣金模块进行了钣金展开，如图3所示。

下一步，采用fastcam数控软件编程后在数控等离子切割机上对板料进行切割，精确保证相贯曲线的圆滑过度，这是后续拼焊出合格产品的重要保证。下料之后，再采用数控折弯机弯制适当高度的易碎盖壳翻边。

再者，采用型材焊接出一个方形框架，内腔尺寸设定为1200mm×1190mm，这样就可以将弓成弧面的铝合金板料限制在框架内实施焊接了。然后采用非熔化极氩弧焊机进行焊接。焊接接口处要求用丙酮和6-10％的naoh清洗接口及两侧20mm的区域。随后用φ0.15mm不锈钢丝刷子清理，直至露出金属光泽为止。施焊时，首先在空间拼合各块铝板后再定位焊。下一步，拼焊易碎盖壳。在焊接区采用对角顺序焊接，对称施焊。

最后，采用角磨机对打底焊缝进行机械清理，形成相贯线的圆滑过渡。

例2

外形尺寸1209×1168铝合金双柱曲面钣金结构的成形。

考虑到易碎盖壳为双圆柱面相贯形结构，采用pro/e三维设计软件的钣金模块进行了钣金展开。

下一步，采用fastcam数控软件编程后在数控等离子切割机上对板料进行切割，精确保证相贯曲线的圆滑过度，这是后续拼焊出合格产品的重要保证。下料之后，再采用数控折弯机弯制适当高度的易碎盖壳翻边。

再者，采用型材焊接出一个方形框架，内腔尺寸设定为1209mm×1168mm，这样就可以将弓成弧面的铝合金板料限制在框架内实施焊接了。然后采用非熔化极氩弧焊机进行焊接。焊接接口处要求用丙酮和6-10％的naoh清洗接口及两侧20mm的区域。随后用φ0.15mm不锈钢丝刷子清理，直至露出金属光泽为止。施焊时，首先在空间拼合各块铝板后再定位焊。下一步，拼焊易碎盖壳。在焊接区采用对角顺序焊接，对称施焊。

最后，采用角磨机对打底焊缝进行机械清理，形成相贯线的圆滑过渡。

例3

外形尺寸1150×1268铝合金双柱曲面钣金结构的成形。

考虑到易碎盖壳为双圆柱面相贯形结构，采用pro/e三维设计软件的钣金模块进行了钣金展开。

下一步，采用fastcam数控软件编程后在数控等离子切割机上对板料进行切割，精确保证相贯曲线的圆滑过度，这是后续拼焊出合格产品的重要保证。下料之后，再采用数控折弯机弯制适当高度的易碎盖壳翻边。

再者，采用型材焊接出一个方形框架，内腔尺寸设定为1150mm×1268mm，这样就可以将弓成弧面的铝合金板料限制在框架内实施焊接了。然后采用非熔化极氩弧焊机进行焊接。焊接接口处要求用丙酮和6-10％的naoh清洗接口及两侧20mm的区域。随后用φ0.15mm不锈钢丝刷子清理，直至露出金属光泽为止。施焊时，首先在空间拼合各块铝板后再定位焊。下一步，拼焊易碎盖壳。在焊接区采用对角顺序焊接，对称施焊。

最后，采用角磨机对打底焊缝进行机械清理，形成相贯线的圆滑过渡。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种双柱曲面的钣金成形方法，采用三维设计软件沿双柱面相贯线将易碎盖壳的立体钣金结构展开为平面结构；按照平面结构，采用数控切割软件控制切割板材；将切割好的板材置于设定的方框中，板材四边对应固定在方框四边内沿，板材定位成形，所述方框内沿的尺寸与易碎盖壳的底边外缘尺寸相同；对板材进行对角焊接，对称施焊；最后对板材外观进行修整，形成圆滑过渡。本发明大大降低了铝合金双柱曲面钣金结构成形难度，解决了铝合金双柱曲面钣金结构成形问题。

技术研发人员：赵征
受保护的技术使用者：西安长峰机电研究所
技术研发日：2018.10.26
技术公布日：2019.02.19