噴(pen)(pen)丸(wan)(wan)成(cheng)(cheng)形(xing)(xing)是(shi)通(tong)過高(gao)(gao)(gao)速運動的(de)(de)金屬彈(dan)(dan)丸(wan)(wan)傳遞(di)能量(liang) ，大量(liang)彈(dan)(dan)丸(wan)(wan)撞擊作(zuo)用(yong)的(de)(de)集合使得板(ban)件受噴(pen)(pen)表(biao)面(mian)(mian)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)密(mi)集凹坑(keng)，當表(biao)面(mian)(mian)凹坑(keng)達到(dao)飽和(he)時(shi)，板(ban)件表(biao)層(ceng)材料線性延(yan)伸停止，變形(xing)(xing)程度不再增加(jia)，因此(ci)噴(pen)(pen)丸(wan)(wan)成(cheng)(cheng)形(xing)(xing)的(de)(de)變形(xing)(xing)量(liang)有一定限(xian)制，只能適用(yong)于(yu)相對厚度較(jiao)小，外形(xing)(xing)平緩(huan)的(de)(de)壁板(ban)。近(jin)十幾年來，人(ren)們(men)通(tong)過各種途(tu)徑(jing)不斷設法(fa)提(ti)(ti)高(gao)(gao)(gao)噴(pen)(pen)丸(wan)(wan)成(cheng)(cheng)形(xing)(xing)能力極(ji)(ji)限(xian)，主要(yao)方法(fa)有：采用(yong)大直徑(jing)彈(dan)(dan)丸(wan)(wan)，增加(jia)單(dan)位時(shi)間內彈(dan)(dan)丸(wan)(wan)流量(liang) ，采用(yong)氣動直壓式禾窄葉輪拋丸(wan)(wan)技術提(ti)(ti)高(gao)(gao)(gao)彈(dan)(dan)丸(wan)(wan)噴(pen)(pen)射(she)速度等。而(er)預(yu)應力噴(pen)(pen)丸(wan)(wan)成(cheng)(cheng)形(xing)(xing)是(shi)為(wei)了解(jie)決(jue)機(ji)翼壁板(ban)馬鞍型(xing)區域成(cheng)(cheng)形(xing)(xing)難題而(er)發展(zhan)起(qi)來的(de)(de)，從大量(liang)試(shi)驗研究(jiu)中(zhong)(zhong)人(ren)們(men)逐漸發現(xian)預(yu)應力的(de)(de)使用(yong)不但(dan)能提(ti)(ti)高(gao)(gao)(gao)壁板(ban)在(zai)(zai)噴(pen)(pen)丸(wan)(wan)中(zhong)(zhong)成(cheng)(cheng)形(xing)(xing)方向的(de)(de)可(ke)控性，而(er)且在(zai)(zai)相同噴(pen)(pen)丸(wan)(wan)強度下，與自由狀(zhuang)態噴(pen)(pen)丸(wan)(wan)的(de)(de)成(cheng)(cheng)形(xing)(xing)相比，可(ke)提(ti)(ti)高(gao)(gao)(gao)噴(pen)(pen)丸(wan)(wan)成(cheng)(cheng)形(xing)(xing)極(ji)(ji)限(xian)達30%~50%，很(hen)大提(ti)(ti)高(gao)(gao)(gao)了噴(pen)(pen)丸(wan)(wan)成(cheng)(cheng)形(xing)(xing)在(zai)(zai)大型(xing)壁板(ban)成(cheng)(cheng)形(xing)(xing)中(zhong)(zhong)的(de)(de)適應能力。
1.預應力噴丸成型原理
預應(ying)力(li)(li)(li)噴(pen)丸(wan)成型(xing)是(shi)指在(zai)預應(ying)力(li)(li)(li)夾具上(shang)對板(ban)(ban)件先進(jin)行彈(dan)性預彎(wan)(wan)，板(ban)(ban)件在(zai)彎(wan)(wan)矩作用下發生彎(wan)(wan)曲，然后在(zai)板(ban)(ban)件的(de)(de)受(shou)(shou)拉(la)(la)表(biao)面進(jin)行噴(pen)丸(wan)的(de)(de)成形(xing)方(fang)(fang)法(fa)。預應(ying)力(li)(li)(li)噴(pen)丸(wan)時，受(shou)(shou)噴(pen)表(biao)面是(shi)在(zai)拉(la)(la)應(ying)力(li)(li)(li)狀態(tai)下接受(shou)(shou)彈(dan)丸(wan)撞擊，與自(zi)由狀態(tai)相比(bi)，這種拉(la)(la)應(ying)力(li)(li)(li)有助于受(shou)(shou)噴(pen)材料的(de)(de)延伸，同(tong)時加深壓應(ying)力(li)(li)(li)層(ceng)的(de)(de)深度，加大了(le)壓應(ying)力(li)(li)(li)層(ceng)中(zhong)殘余壓應(ying)力(li)(li)(li)的(de)(de)平均值，保證了(le)板(ban)(ban)件能(neng)夠按(an)照要求(qiu)方(fang)(fang)向(xiang)成形(xing)。施(shi)加預應(ying)力(li)(li)(li)的(de)(de)過程是(shi)彈(dan)性變(bian)形(xing)，應(ying)力(li)(li)(li)與應(ying)變(bian)之間的(de)(de)關系符合(he)彈(dan)性本(ben)構方(fang)(fang)程，外表(biao)層(ceng)應(ying)力(li)(li)(li)雙(shuang)向(xiang)受(shou)(shou)拉(la)(la)，內表(biao)層(ceng)應(ying)力(li)(li)(li)雙(shuang)向(xiang)受(shou)(shou)壓。
大(da)(da)型壁板(ban)(ban)的(de)預(yu)(yu)應(ying)力(li)(li)噴(pen)丸(wan)(wan)成(cheng)形(xing)(xing)(xing)一般可分為(wei)弦向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)（橫向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)）和展向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)（縱向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)）兩種方(fang)式(shi)，大(da)(da)型壁板(ban)(ban)在弦向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)預(yu)(yu)彎狀(zhuang)(zhuang)態接(jie)受噴(pen)丸(wan)(wan)時，相(xiang)當(dang)(dang)于(yu)兩種應(ying)力(li)(li)應(ying)變(bian)(bian)狀(zhuang)(zhuang)態的(de)疊加(jia)，使得板(ban)(ban)材表層橫向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)拉應(ying)變(bian)(bian)增大(da)(da)，約等(deng)于(yu)預(yu)(yu)彎應(ying)變(bian)(bian)與噴(pen)丸(wan)(wan)應(ying)變(bian)(bian)之和，內表層壓應(ying)變(bian)(bian)也(ye)增大(da)(da)，從而達(da)到增加(jia)弦向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)的(de)目的(de)，在弦向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)預(yu)(yu)彎狀(zhuang)(zhuang)態下，展向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)只(zhi)相(xiang)當(dang)(dang)于(yu)自(zi)由(you)噴(pen)丸(wan)(wan)狀(zhuang)(zhuang)態，所(suo)以預(yu)(yu)應(ying)力(li)(li)噴(pen)丸(wan)(wan)成(cheng)形(xing)(xing)(xing)也(ye)能很(hen)好克服球面變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)傾向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)。大(da)(da)部分情況(kuang)下，壁板(ban)(ban)在弦向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)已達(da)到或超過(guo)外(wai)形(xing)(xing)(xing)要求時，才進行展向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)預(yu)(yu)應(ying)力(li)(li)噴(pen)丸(wan)(wan)，展向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)外(wai)形(xing)(xing)(xing)是在預(yu)(yu)彎狀(zhuang)(zhuang)態下通過(guo)對(dui)特定區域對(dui)噴(pen)放料獲得。展向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)預(yu)(yu)彎同樣加(jia)大(da)(da)了(le)展向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)變(bian)(bian)，減少了(le)對(dui)彈丸(wan)(wan)打擊動能的(de)要求，因(yin)此預(yu)(yu)應(ying)力(li)(li)噴(pen)丸(wan)(wan)成(cheng)形(xing)(xing)(xing)使許多(duo)無法采用(yong)自(zi)由(you)狀(zhuang)(zhuang)態噴(pen)丸(wan)(wan)達(da)到要求外(wai)形(xing)(xing)(xing)的(de)壁板(ban)(ban)成(cheng)形(xing)(xing)(xing)出了(le)預(yu)(yu)期(qi)外(wai)形(xing)(xing)(xing)，有效擴大(da)(da)了(le)噴(pen)丸(wan)(wan)成(cheng)形(xing)(xing)(xing)工藝的(de)使用(yong)范圍。
大(da)型(xing)(xing)壁板(ban)在外(wai)力(li)(li)作(zuo)用(yong)下發生彈(dan)(dan)性預(yu)(yu)彎(wan)(wan)(wan)時(shi)，外(wai)力(li)(li)勢能的(de)(de)(de)變化全部(bu)轉化為應(ying)(ying)變能儲存(cun)于物體內部(bu)，隨著外(wai)力(li)(li)的(de)(de)(de)逐漸增加(jia)，壁板(ban)材料將(jiang)經歷(li)彈(dan)(dan)性狀(zhuang)態到(dao)塑性狀(zhuang)態，而這是一(yi)個連貫(guan)過(guo)程，尤其飛行(xing)器壁板(ban)大(da)多采用(yong)高強度鋁合金(jin)材料，沒有明顯(xian)屈服狀(zhuang)態，因此(ci)大(da)型(xing)(xing)壁板(ban)預(yu)(yu)應(ying)(ying)力(li)(li)噴丸時(shi)，對壁板(ban)施(shi)(shi)(shi)加(jia)外(wai)力(li)(li)進行(xing)彈(dan)(dan)性變形的(de)(de)(de)一(yi)種工藝裝(zhuang)備，它不起(qi)(qi)成(cheng)型(xing)(xing)模的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)，只是在板(ban)件(jian)的(de)(de)(de)受噴表面上產生預(yu)(yu)定的(de)(de)(de)拉應(ying)(ying)力(li)(li)（不超過(guo)材料屈服強度），目的(de)(de)(de)是加(jia)大(da)成(cheng)形曲率，克服噴丸成(cheng)形球(qiu)面變形傾向，使板(ban)件(jian)按(an)所(suo)需方(fang)向變形。預(yu)(yu)應(ying)(ying)力(li)(li)施(shi)(shi)(shi)加(jia)是根據三(san)(san)點(dian)(dian)(dian)彎(wan)(wan)(wan)曲原理，其中有兩點(dian)(dian)(dian)起(qi)(qi)到(dao)支(zhi)點(dian)(dian)(dian)作(zuo)用(yong)，另(ling)外(wai)一(yi)點(dian)(dian)(dian)施(shi)(shi)(shi)力(li)(li)方(fang)向相反，起(qi)(qi)到(dao)頂點(dian)(dian)(dian)作(zuo)用(yong)。按(an)施(shi)(shi)(shi)加(jia)預(yu)(yu)彎(wan)(wan)(wan)的(de)(de)(de)方(fang)式，預(yu)(yu)應(ying)(ying)力(li)(li)夾具可分(fen)為三(san)(san)類(lei)：弦向施(shi)(shi)(shi)加(jia)預(yu)(yu)彎(wan)(wan)(wan)，展向施(shi)(shi)(shi)加(jia)預(yu)(yu)彎(wan)(wan)(wan)禾局(ju)部(bu)施(shi)(shi)(shi)加(jia)預(yu)(yu)彎(wan)(wan)(wan)。
2. 預應力夾具工作原理與總體結構
新支線飛機外翼(yi)下(xia)翼(yi)面(mian)壁板為超(chao)臨(lin)界整(zheng)體厚(hou)壁板，不但結構(gou)復雜，而(er)且為雙曲(qu)率外形(xing)，成形(xing)難度極(ji)大，在(zai)自由(you)狀態下(xia)已(yi)超(chao)過(guo)噴丸(wan)(wan)成形(xing)極(ji)限(xian)，必須在(zai)噴丸(wan)(wan)前對其施加預應力(li)，在(zai)噴丸(wan)(wan)過(guo)程中對其進行夾(jia)持(chi)。因(yin)此，預應力(li)噴丸(wan)(wan)成形(xing)是新支線飛機外翼(yi)下(xia)翼(yi)面(mian)壁板噴丸(wan)(wan)成形(xing)的關鍵技術。
在噴丸成形(xing)過(guo)程(cheng)中，前(qian)期(qi)采用卡板式預應力噴丸成形(xing)夾具(ju)（見(jian)圖1）對新(xin)支線飛機外翼下翼面壁板進行(xing)預彎和夾持，不(bu)但工(gong)藝穩(wen)定性差、產品質量起(qi)伏大(da)，而且加工(gong)周期(qi)很長(chang)。
因此(ci)，急(ji)需(xu)對(dui)此(ci)種長板式預應(ying)力夾(jia)(jia)具進行(xing)優化改(gai)進，以提高產品質量，實現壁板的快速定位、裝(zhuang)夾(jia)(jia)和施力，縮(suo)短壁板加工(gong)周期。
圖1 卡板式預應力噴丸夾具
（一）工作原因
根據新支線飛機(ji)外(wai)翼下翼面壁(bi)板的結構(gou)和(he)外(wai)形特點，預應力(li)夾具展(zhan)向禾弦向預彎采用三點壓彎的方法，施力(li)大小可隨意調整（見圖2）。
圖(tu)2 三點壓彎原(yuan)理圖(tu)
為滿(man)足預應力夾具的(de)(de)柔性要求，以(yi)(yi)便加工不同(tong)大(da)小的(de)(de)零件(jian)，如(ru)圖2所(suo)示，施(shi)力點A，B，C都(dou)能夠(gou)上(shang)下移動(dong)(dong)。A，C兩處(chu)移動(dong)(dong)是通過帶(dai)U型槽(cao)(cao)的(de)(de)壓(ya)板和立(li)柱(zhu)上(shang)開的(de)(de)等間(jian)距的(de)(de)孔來實現的(de)(de)。B點是用(yong)可安(an)裝在立(li)柱(zhu)上(shang)任意位置的(de)(de)特制(zhi)弓形(xing)夾來完成位置的(de)(de)調整。各(ge)立(li)住上(shang)和壓(ya)板、弓形(xing)夾配合的(de)(de)壓(ya)緊(jin)螺釘通過不同(tong)長度的(de)(de)T形(xing)槽(cao)(cao)半圓壓(ya)塊(kuai)來壓(ya)緊(jin)壁(bi)板，以(yi)(yi)保證(zheng)施(shi)力均衡(heng)。
（二）總體結構
預應力夾具應包括基本(ben)框架和(he)施力體兩個(ge)主要結構（見圖3）。
基本框(kuang)架：在機(ji)床框(kuang)架上(shang)(shang)設(she)置(zhi)(zhi)專用轉接整體(ti)橫梁(liang)（可分(fen)(fen)段設(she)計，剛性(xing)連(lian)接）用于(yu)施(shi)力(li)(li)(li)(li)(li)體(ti)的(de)(de)安裝(zhuang)，其(qi)中(zhong)上(shang)(shang)橫梁(liang)與機(ji)床框(kuang)架上(shang)(shang)連(lian)接板(ban)的(de)(de)距(ju)離(li)不小于(yu)360mm，下(xia)橫梁(liang)與地(di)面的(de)(de)距(ju)離(li)不小于(yu)900mm；施(shi)力(li)(li)(li)(li)(li)體(ti)分(fen)(fen)為弦向(xiang)預彎施(shi)力(li)(li)(li)(li)(li)體(ti)禾(he)展向(xiang)預彎施(shi)力(li)(li)(li)(li)(li)體(ti)，在橫梁(liang)上(shang)(shang)按照下(xia)中(zhong)壁板(ban)1~24肋(lei)位置(zhi)(zhi)（除23肋(lei)外）分(fen)(fen)別(bie)設(she)置(zhi)(zhi)弦向(xiang)施(shi)力(li)(li)(li)(li)(li)體(ti)結構，在1~11肋(lei)位置(zhi)(zhi)設(she)置(zhi)(zhi)展向(xiang)施(shi)力(li)(li)(li)(li)(li)體(ti)，要求1肋(lei)施(shi)力(li)(li)(li)(li)(li)體(ti)與機(ji)床框(kuang)架左端(duan)立柱的(de)(de)距(ju)離(li)為2 m。施(shi)力(li)(li)(li)(li)(li)體(ti)垂直于(yu)機(ji)床框(kuang)架平面，在水平方向(xiang)上(shang)(shang)距(ju)離(li)可調。
圖(tu)3 夾(jia)具(ju)總體結構(gou)示意圖(tu)
根據新(xin)支線飛機(ji)外翼下(xia)翼面壁板(ban)噴丸成(cheng)形的要(yao)求和特點(dian)，預應力夾具應滿(man)足以下(xia)要(yao)求：
（1）通用性強，適用于新支線外(wai)翼下(xia)翼面6項壁板在噴(pen)丸成(cheng)形中的弦向(xiang)和展向(xiang)預(yu)彎。
（2）設(she)計基(ji)準：對機(ji)翼(yi)壁板設(she)計弦平面進行適當平移，與機(ji)床框(kuang)架平面重合，并保證(zheng)在機(ji)床框(kuang)架兩(liang)側(ce)壁板翹曲量均不(bu)大于150mm。
（3）要求在(zai)正常使用(yong)時，夾具(ju)與機床的連接部位不能出(chu)現變(bian)形(xing)。
（4）施力(li)體結構滿足如圖4所示的相應的運動要求。
圖4 夾(jia)具施力體運動示(shi)意圖
（5）弦(xian)(xian)向(xiang)預彎施(shi)力(li)(li)體：要(yao)(yao)求在(zai)下中壁(bi)(bi)板(ban)(ban)2~22肋(lei)(lei)(lei)各肋(lei)(lei)(lei)位(wei)、2~3肋(lei)(lei)(lei)間(jian)中間(jian)位(wei)置(zhi)(zhi)、1肋(lei)(lei)(lei)和24肋(lei)(lei)(lei)零(ling)件(jian)兩端(duan)頭位(wei)置(zhi)(zhi)分(fen)別(bie)(bie)設(she)置(zhi)(zhi)弦(xian)(xian)向(xiang)預彎施(shi)力(li)(li)體，共(gong)24個，在(zai)1~2肋(lei)(lei)(lei)中間(jian)設(she)置(zhi)(zhi)與(yu)2肋(lei)(lei)(lei)平(ping)行的(de)、可(ke)安裝(zhuang)2肋(lei)(lei)(lei)弦(xian)(xian)向(xiang)施(shi)力(li)(li)體的(de)安裝(zhuang)位(wei)置(zhi)(zhi)；要(yao)(yao)求下前(qian)和下后(hou)壁(bi)(bi)板(ban)(ban)可(ke)以(yi)共(gong)用下中壁(bi)(bi)板(ban)(ban)相應位(wei)置(zhi)(zhi)的(de)弦(xian)(xian)向(xiang)施(shi)力(li)(li)體，不同壁(bi)(bi)板(ban)(ban)在(zai)各肋(lei)(lei)(lei)位(wei)的(de)寬度由不同孔系控制。另在(zai)下前(qian)壁(bi)(bi)板(ban)(ban)靠近(jin)15肋(lei)(lei)(lei)零(ling)件(jian)端(duan)頭設(she)置(zhi)(zhi)定(ding)位(wei)托桿；在(zai)下后(hou)壁(bi)(bi)板(ban)(ban)靠近(jin)10肋(lei)(lei)(lei)零(ling)件(jian)端(duan)頭設(she)置(zhi)(zhi)定(ding)位(wei)托桿；在(zai)靠近(jin)1肋(lei)(lei)(lei)零(ling)件(jian)端(duan)頭處(chu)、3肋(lei)(lei)(lei)及肋(lei)(lei)(lei)間(jian)翼稍端(duan)頭三處(chu)弦(xian)(xian)向(xiang)預彎施(shi)力(li)(li)體下分(fen)別(bie)(bie)設(she)置(zhi)(zhi)定(ding)位(wei)塊，定(ding)位(wei)塊應保證在(zai)零(ling)件(jian)裝(zhuang)夾好(hao)后(hou)，其(qi)對接邊緣呈(cheng)水平(ping)狀態。
（6）弦向施(shi)力(li)體上壓塊(kuai)設置原則：要求下中壁板19~24肋各(ge)肋位弦向預(yu)彎施(shi)力(li)體壓塊(kuai)壓在口框(kuang)邊(bian)緣，其余各(ge)肋位弦向預(yu)彎施(shi)力(li)體壓在靠近(jin)搭接區(qu)的(de)零件內(nei)邊(bian)緣，并且有(you)深(shen)入(ru)零件內(nei)邊(bian)緣50mm的(de)連續(xu)可(ke)調節(jie)量。
（7）要(yao)求2肋(lei)(lei)、3肋(lei)(lei)、2肋(lei)(lei)和3肋(lei)(lei)肋(lei)(lei)間(jian)中(zhong)間(jian)位置弦向預彎(wan)施力體壓塊(kuai)與(yu)零件接(jie)觸部分為(wei)R50mm的(de)球頭(tou)。
（8）要求(qiu)弦向(xiang)(xiang)預彎施(shi)(shi)力頂塊采用Φ50mm鋁(lv)棒(bang)，安(an)裝(zhuang)可(ke)靠、更換(huan)容(rong)易，要求(qiu)任(ren)意2個(ge)弦向(xiang)(xiang)預彎施(shi)(shi)力體(ti)可(ke)同(tong)時(shi)夾持(chi)(chi)1根Φ50mm鋁(lv)棒(bang)，也可(ke)單(dan)獨(du)夾持(chi)(chi)1根Φ50mm鋁(lv)棒(bang)；要求(qiu)除2肋(lei)(lei)、3肋(lei)(lei)、2肋(lei)(lei)和3肋(lei)(lei)肋(lei)(lei)間中間位置弦向(xiang)(xiang)預彎施(shi)(shi)力體(ti)外，任(ren)意兩個(ge)弦向(xiang)(xiang)預彎施(shi)(shi)力體(ti)的上下壓(ya)頭可(ke)同(tong)時(shi)夾持(chi)(chi)1個(ge)Φ50mm鋁(lv)棒(bang)，也可(ke)單(dan)獨(du)夾持(chi)(chi)Φ50mm鋁(lv)棒(bang)。
（9）展(zhan)向(xiang)預彎施力體：共(gong)5個(ge)，其中3個(ge)分別用于2肋、3肋、2和3肋肋間中間位置的展(zhan)向(xiang)預彎，其余2個(ge)用于4~11肋的展(zhan)向(xiang)預彎。
（10）要求展(zhan)向預彎(wan)施力體壓(ya)頭與零件的接觸部分為R50mm球(qiu)頭。
（11）要求展(zhan)向預彎施體(ti)3個壓(ya)頭和弦向展(zhan)向預彎施力體(ti)的(de)壓(ya)頭為弓(gong)形夾(jia)形式，可沿支柱上下位(wei)置連續可調，可以(yi)互換。
（12）要求另外單獨(du)配(pei)置弓(gong)形(xing)夾(jia)形(xing)式壓頭16個，其(qi)中可安裝Φ50mm鋁棒(bang)的(de)8個，R50mm球頭形(xing)成的(de)8個。
（13）要求弦向(xiang)預彎量(liang)在(zai)0~60mm范圍(wei)內(nei)連續可調。
（14）要求對2~11肋部(bu)位(wei)必須考慮展(zhan)(zhan)向(xiang)(xiang)預(yu)(yu)(yu)彎(wan)，對弦(xian)向(xiang)(xiang)施力(li)體(ti)進行加強(qiang)，以保證在實施展(zhan)(zhan)向(xiang)(xiang)預(yu)(yu)(yu)彎(wan)時，可(ke)以以2~11肋部(bu)位(wei)的弦(xian)向(xiang)(xiang)預(yu)(yu)(yu)彎(wan)施力(li)體(ti)為基(ji)準，連(lian)續施力(li)整體(ti)移(yi)動展(zhan)(zhan)向(xiang)(xiang)預(yu)(yu)(yu)彎(wan)施力(li)體(ti)，實現(xian)展(zhan)(zhan)向(xiang)(xiang)預(yu)(yu)(yu)彎(wan)功能(neng)。施力(li)方式可(ke)為螺桿結構(gou)，旋全長(chang)度大于350mm。展(zhan)(zhan)向(xiang)(xiang)施力(li)體(ti)到位(wei)后，可(ke)拆(chai)除弦(xian)向(xiang)(xiang)施力(li)體(ti)，以不影(ying)響噴丸成(cheng)形。
（15）要求(qiu)所有(you)壓板、螺桿及插銷等易(yi)損件的配置數(shu)量均勻為實際使用數(shu)量的1.4倍。
（16）要求在所有(you)涉(she)及的相應位(wei)置預留安裝孔位(wei)。
（17）要求在各施(shi)力體標明適用的(de)肋位，共用的(de)弦向預彎施(shi)力體上各不同壁板(ban)的(de)定位塊應有防錯標記。
（18）下后壁板(ban)的4肋(lei)弦向施(shi)力體允許(xu)平移，但在3肋(lei)禾4肋(lei)弦向預(yu)彎(wan)施(shi)力體上增加用于(yu)下后壁板(ban)三(san)角區成形的鋁棒。
（19）標識清楚(chu)、完整。
（20）夾(jia)具(ju)總質量不超過2t。
（21）夾具總寬度在機床框架中心兩(liang)側面均不超過285mm。
3. 柔性預應力夾具優化要求
預(yu)應力(li)夾具(ju)(ju)總設(she)(she)計長度近14m，所使用的零件上千個，不僅組裝時難度非(fei)常(chang)大，裝夾新支線機(ji)翼(yi)下翼(yi)面壁板時工作更是繁瑣(suo)。為提高預(yu)應力(li)夾具(ju)(ju)的使用性能，要(yao)求對其設(she)(she)計方案進行一系(xi)(xi)列(lie)(lie)的優化(hua)，以實現預(yu)應力(li)夾具(ju)(ju)的組合化(hua)、標(biao)準化(hua)和系(xi)(xi)列(lie)(lie)化(hua)。
（一）基本框架組合化
1. 基本框架組(zu)合化
基本框(kuang)架不但(dan)要(yao)具(ju)有(you)足夠的剛性(xing)，與機床框(kuang)架連(lian)接(jie)方便可靠，而且要(yao)能夠和夾具(ju)施力體相連(lian)接(jie)，保(bao)證在壁板預彎過程中(zhong)夾具(ju)穩(wen)定可靠。
2. 施力體組合化
施力體按結構分(fen)為滑軌(gui)、立(li)柱、弓形夾和壓板。
（1）滑(hua)軌組合化：預應力夾具所使用(yong)(yong)的滑(hua)軌均應有配(pei)套的螺栓、螺母(mu)，方便工人取用(yong)(yong)。
（2）立柱組合化(hua)：預應力(li)夾具所有(you)立柱上的固(gu)(gu)(gu)定孔大小一致(zhi)，所使用(yong)的壓緊螺釘(ding)(ding)和堅固(gu)(gu)(gu)螺釘(ding)(ding)均根據固(gu)(gu)(gu)定孔的尺(chi)寸進行設計制造，配合性(xing)高(gao)。
（3）弓形夾組(zu)合(he)化：弓形夾的結(jie)構、大(da)小均(jun)根據立(li)柱的結(jie)構、大(da)小進行設計，并配有專用(yong)的手柄。
（4）壓板(ban)組合化：預應力夾具的壓板(ban)可以通(tong)用，并(bing)配有專用的手柄、壓塊和螺釘(ding)。
（二）夾具零件標準化
1. 螺釘、螺栓標準化
統一壓板的壓緊(jin)螺釘規(gui)格均(jun)為(wei)M30，滑軌和立(li)柱的連接螺栓均(jun)為(wei)M20，有效長度為(wei)100mm。
2. 壓板標準化
壓板的可調節(jie)量(liang)均為60mm，長度均為180mm。
3. 鋁棒標準化
施力頂(ding)塊的鋁棒均為(wei)Φ50mm。
4. 立柱標準化
弦向立(li)柱(zhu)上(shang)的(de)(de)固定孔均設(she)計為Φ21mm的(de)(de)通孔，間距為60mm，長度與夾具高度保(bao)持一致。
5. 壓頭標準化
展(zhan)向預(yu)彎施力體壓頭(tou)與(yu)零件(jian)接觸部(bu)分均為(wei)R50mm球頭(tou)。
（三）夾具零件系列化
1. 鋁棒系列化
施力頂(ding)塊的鋁棒的長(chang)度規格包括100mm，220mm，800mm，900mm、1.1m，1.2m，1.5m，和3m，以(yi)適應不(bu)同尺(chi)寸零件的裝夾。
2. 壓緊螺(luo)栓系列化(hua)
; 壓緊螺釘的長度規格包括(kuo)250mm，280mm，350mm，400mm，以用于(yu)對壁板不同部位不同程(cheng)度的預(yu)彎(wan)。
3. 立柱系列化
; 為滿足壁板不同肋位的需要，立柱設計(ji)有90°直立柱、60°斜立柱等類(lei)型。
4. 柔性預應力夾具優化(hua)設計(ji)
（一）夾具整體結構設計
夾(jia)具總設計重量(liang)近2t，為防止夾(jia)具的重力全(quan)部作用(yong)到(dao)(dao)機床上橫(heng)梁或者下橫(heng)梁上，使其產生(sheng)嚴重的凹曲變形（見圖5（a）和圖5（b）），為了把(ba)夾(jia)具的重力均勻分散到(dao)(dao)上、下橫(heng)梁上（見圖5（c）），將立(li)柱兩(liang)端禾滑軌安(an)裝配合的孔(kong)間距做到(dao)(dao)和上下滑軌孔(kong)間距相同。
由于機床(chuang)上、下(xia)橫(heng)(heng)(heng)梁(liang)有一定彈(dan)性，使它(ta)們可以(yi)同時(shi)承受(shou)立(li)(li)柱(zhu)的(de)重力(li)。立(li)(li)柱(zhu)在受(shou)到(dao)(dao)機床(chuang)上橫(heng)(heng)(heng)梁(liang)向(xiang)上拉力(li)的(de)同時(shi)，也受(shou)到(dao)(dao)下(xia)橫(heng)(heng)(heng)梁(liang)對它(ta)向(xiang)上的(de)支撐力(li)。這(zhe)樣立(li)(li)柱(zhu)的(de)重力(li)就被分散到(dao)(dao)上下(xia)橫(heng)(heng)(heng)梁(liang)上，減小(xiao)了機床(chuang)框(kuang)架(jia)(jia)的(de)變形。以(yi)長壁(bi)－015為例來說(shuo)，除4肋位之前的(de)立(li)(li)柱(zhu)禾24肋的(de)立(li)(li)柱(zhu)為斜立(li)(li)柱(zhu)外，其余立(li)(li)柱(zhu)都與機床(chuang)框(kuang)架(jia)(jia)水平面(mian)垂直，作(zuo)為別承力(li)立(li)(li)柱(zhu)使用（見圖6）。
圖(tu)5 噴丸機床上下(xia)橫梁受力(li)示(shi)意(yi)圖(tu)
圖6 噴丸夾(jia)具與機床上下(xia)橫梁安裝示意圖
（二）夾具弦向結構設計
為(wei)保證夾具(ju)的剛性符合(he)要求(qiu)，且夾具(ju)的總(zong)質量不超過(guo)設計要求(qiu) ，在每個肋位設1個80mm×80mm、壁厚(hou)5mm的方鋼作(zuo)為(wei)弦向立柱。12.5長的馬鞍形(xing)雙曲壁板共有(you)22根弦向立柱作(zuo)為(wei)弦向施(shi)力(li)體，并(bing)且局(ju)部還配有(you)與(yu)單個螺釘配合(he)的光面(mian)壓板，施(shi)力(li)靈活，方便。
各立柱和壓板(ban)(ban)、弓形夾配合的(de)(de)壓緊螺釘通(tong)過不同(tong)長度(du)的(de)(de)T形槽(cao)半圓(yuan)壓塊來壓緊壁(bi)板(ban)(ban)，達到(dao)勢力(li)均衡，為了防止(zhi)壓壞壁(bi)板(ban)(ban)，壓塊采用(yong)硬鋁制造(zao)。T形槽(cao)半圓(yuan)壓塊短(duan)至(zhi)100mm，長至(zhi)4m。局部還配有單個螺釘配合的(de)(de)光面(mian)壓塊，施力(li)靈(ling)活、方便。
（三）夾具展向結構設計
不(bu)同結構和大小的(de)壁板(ban)展向(xiang)成形是通過(guo)弦(xian)向(xiang)立柱和展向(xiang)立柱在滑(hua)軌(gui)上的(de)前后移動來(lai)實現(xian)。夾具(ju)體上、下橫梁都裝有(you)滑(hua)軌(gui)，滑(hua)軌(gui)上開有(you)間距50mm的(de)圓孔(kong)(kong)，和立柱上的(de)孔(kong)(kong)通過(guo)M20的(de)螺栓連(lian)接，通過(guo)立柱和滑(hua)軌(gui)上不(bu)同位置孔(kong)(kong)的(de)配合，來(lai)實現(xian)壁板(ban)展向(xiang)預彎(wan)的(de)粗調(diao)。
在(zai)展(zhan)(zhan)向(xiang)彎(wan)曲比較大的(de)1到11肋位使用展(zhan)(zhan)向(xiang)立(li)柱，在(zai)這14根弦向(xiang)立(li)柱上下兩邊各開了2個和展(zhan)(zhan)向(xiang)立(li)柱連接的(de)M30的(de)螺栓(shuan)孔，4根展(zhan)(zhan)向(xiang)立(li)柱和它(ta)們配(pei)合使用。
由于(yu)加工的(de)(de)(de)零件長(chang)短大(da)小(xiao)不一，長(chang)達12m多，夾(jia)具(ju)體(ti)總長(chang)也近14m。考慮到整個工裝(zhuang)禾機(ji)(ji)床(chuang)的(de)(de)(de)強度(du)、剛性(xing)、重量、制造(zao)的(de)(de)(de)可行(xing)性(xing)，夾(jia)具(ju)是用槽(cao)鋼(gang)、方鋼(gang)焊接成(cheng)的(de)(de)(de)3個上(shang)框(kuang)(kuang)架(jia)和(he)(he)3個下(xia)框(kuang)(kuang)架(jia)構成(cheng)的(de)(de)(de)。框(kuang)(kuang)架(jia)禾框(kuang)(kuang)架(jia)之間用鋼(gang)板通過(guo)螺栓連接起(qi)來(lai)。上(shang)下(xia)框(kuang)(kuang)架(jia)又通過(guo)螺栓和(he)(he)機(ji)(ji)床(chuang)連接，夾(jia)具(ju)體(ti)裝(zhuang)卸靈活，方便。機(ji)(ji)床(chuang)框(kuang)(kuang)架(jia)帶有(you)(you)若干(gan)Φ15mm的(de)(de)(de)孔，使夾(jia)具(ju)和(he)(he)機(ji)(ji)床(chuang)框(kuang)(kuang)架(jia)完全成(cheng)為一體(ti)。上(shang)、下(xia)框(kuang)(kuang)架(jia)橫梁上(shang)按(an)肋位打有(you)(you)和(he)(he)滑軌(gui)安(an)裝(zhuang)的(de)(de)(de)孔，它(ta)們的(de)(de)(de)裝(zhuang)配也是通過(guo)螺栓螺母完成(cheng)的(de)(de)(de)。
（四）夾具的標識標記
為提(ti)高預(yu)應力夾具的(de)(de)通用(yong)性，滿足新支(zhi)線外(wai)翼下翼面(mian)6項壁板（圖(tu)號分(fen)別為下前壁板572A2000-014-001/002，下中(zhong)壁板572A2000-015-001/002，下后壁板572A2000-016-001/002）在噴丸成形(xing)中(zhong)的(de)(de)弦向和展向預(yu)彎，減少夾具立(li)(li)柱的(de)(de)安裝與調(diao)整(zheng)，降低工人的(de)(de)勞動強度(du)，4~23肋立(li)(li)柱的(de)(de)位(wei)(wei)置設計與6塊(kuai)壁板肋位(wei)(wei)均(jun)重合，無論哪塊(kuai)壁板安裝時，無需(xu)(xu)(xu)更換，只需(xu)(xu)(xu)調(diao)整(zheng)1~3肋及24肋立(li)(li)柱的(de)(de)位(wei)(wei)置來保證壁板的(de)(de)裝夾，且在上下橫梁上為需(xu)(xu)(xu)調(diao)整(zheng)的(de)(de)立(li)(li)柱打出所需(xu)(xu)(xu)的(de)(de)定位(wei)(wei)孔，并打上標記，方便工人進行安裝使用(yong)。
5. 預彎位置確定和預彎量測量
大型復(fu)雜(za)雙曲(qu)率壁(bi)板的(de)外形(xing)(xing)數學曲(qu)面(mian)一般均包含(han)若干個不(bu)(bu)同(tong)特征(zheng)的(de)馬鞍(an)型禾雙凸(tu)型區域(yu)(yu)，在施加預應力進行(xing)預彎(wan)時，支點和壓(ya)點的(de)位(wei)置(zhi)很難確(que)定(ding)，尤其對(dui)于(yu)外形(xing)(xing)突變的(de)復(fu)雜(za)區域(yu)(yu)，三(san)點預彎(wan)相對(dui)位(wei)置(zhi)的(de)不(bu)(bu)同(tong)，就會(hui)引起(qi)噴丸(wan)后該區域(yu)(yu)外形(xing)(xing)的(de)顯著變化，如(ru)果預彎(wan)位(wei)置(zhi)不(bu)(bu)合適，壁(bi)板變形(xing)(xing)就會(hui)偏(pian)離(li)要求外形(xing)(xing)，甚至(zhi)起(qi)到相反作用，根據(ju)實(shi)踐經驗，預彎(wan)位(wei)置(zhi)的(de)設計關系大型壁(bi)板噴丸(wan)成形(xing)(xing)的(de)成功與否(fou)。
（一）預彎位置確定
對(dui)壁(bi)(bi)(bi)板(ban)3D數模進行系統(tong)幾何(he)分析是(shi)確定預彎位置(zhi)的基礎，從數學角(jiao)度來看，雙曲(qu)率(lv)壁(bi)(bi)(bi)板(ban)外(wai)形面(mian)上每個點(dian)(dian)的曲(qu)率(lv)一般是(shi)由方(fang)向(xiang)(xiang)相互垂直或成一定角(jiao)度的極(ji)(ji)大(da)(da)和極(ji)(ji)小兩(liang)個主曲(qu)率(lv)構成，并且極(ji)(ji)大(da)(da)曲(qu)率(lv)的方(fang)向(xiang)(xiang)往(wang)往(wang)近似與壁(bi)(bi)(bi)板(ban)弦向(xiang)(xiang)一致(zhi)，稱(cheng)(cheng)為弦向(xiang)(xiang)曲(qu)率(lv)；極(ji)(ji)小曲(qu)率(lv)的方(fang)向(xiang)(xiang)往(wang)往(wang)近似與壁(bi)(bi)(bi)板(ban)展向(xiang)(xiang)一致(zhi)，稱(cheng)(cheng)為展向(xiang)(xiang)曲(qu)率(lv)，通(tong)過對(dui)壁(bi)(bi)(bi)板(ban)不同區域(yu)幾何(he)特(te)征分析，能夠確定弦向(xiang)(xiang)和展向(xiang)(xiang)預彎的部位和三點(dian)(dian)預彎支點(dian)(dian)和壓(ya)點(dian)(dian)的位置(zhi)。
大(da)型(xing)壁(bi)板(ban)上馬鞍(an)型(xing)區(qu)域外(wai)形(xing)曲(qu)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)的(de)(de)(de)兩個主曲(qu)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)為異號，在(zai)其(qi)展(zhan)向(xiang)兩側區(qu)應存在(zai)展(zhan)向(xiang)曲(qu)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)從凹變凸發生改變的(de)(de)(de)邊(bian)界點(dian)(dian)(dian)，并(bing)且有展(zhan)向(xiang)彎(wan)曲(qu)半徑較小的(de)(de)(de)凹點(dian)(dian)(dian)。參照圖(tu)7所示，a，b，c和(he)d四點(dian)(dian)(dian)為典型(xing)馬鞍(an)型(xing)區(qu)域在(zai)機(ji)翼壁(bi)板(ban)展(zhan)向(xiang)外(wai)形(xing)面兩邊(bian)沿的(de)(de)(de)邊(bian)界點(dian)(dian)(dian)，e為ab線(xian)上主極(ji)小曲(qu)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)值(zhi)（即展(zhan)向(xiang)曲(qu)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)）至大(da)點(dian)(dian)(dian)，f為cd線(xian)上主極(ji)小曲(qu)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)至大(da)值(zhi)點(dian)(dian)(dian)，由此得到展(zhan)向(xiang)預彎(wan)時(shi)線(xian)ac，ef和(he)bd構成展(zhan)向(xiang)三點(dian)(dian)(dian)預彎(wan)位置(zhi)(zhi)，其(qi)中ac和(he)bd為支點(dian)(dian)(dian)位置(zhi)(zhi)，ef為壓點(dian)(dian)(dian)位置(zhi)(zhi)。
圖7 馬鞍(an)型(xing)區域預彎位(wei)置確(que)定原理圖
（二）預彎量測量
當對大(da)型(xing)壁板施加(jia)外力進(jin)行預彎(wan)時(shi)，有應力和(he)應變兩(liang)個變量。應變值(zhi)易于測量和(he)控制(zhi)，通常是采用弧高(gao)儀(yi)通過測量彎(wan)曲半徑來計算應變量。
