整體機(jī)翼壁板噴丸加工延展量預(yù)測(cè)與控制研究綜述

張 煒，史靠軍，章珈彬，徐 剛，楊 輝

（1.航空工業(yè)西安飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，西安 710089；2.南京航空航天大學(xué)，南京 210016）

整體機(jī)翼壁板作為現(xiàn)代飛機(jī)重要的承載件之一，其高度集成化、一體化的尺寸結(jié)構(gòu)在提高飛機(jī)氣動(dòng)性能方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，但也給其制造、加工技術(shù)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的閘壓、滾彎及拉形已經(jīng)無(wú)法滿足其性能需求。噴丸成形作為目前大型鋁合金整體機(jī)翼壁板成形首選的加工方法，由于其柔性加工性能突出，結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)數(shù)字化技術(shù)和設(shè)計(jì)工藝，可以實(shí)現(xiàn)較大范圍曲率的成形，同時(shí)受噴樣件表面產(chǎn)生的塑性應(yīng)變層可以大幅提高疲勞抗力，抑制裂紋源的產(chǎn)生和擴(kuò)展，因此奠定了其在飛機(jī)大型部件制造領(lǐng)域的重要地位。

由于噴丸成形工藝固有的特性，整體機(jī)翼壁板在經(jīng)噴丸成形及強(qiáng)化后，其展向、弦向方向均會(huì)產(chǎn)生一定大小的延展，特別是噴丸工藝參數(shù)影響因素較多，受加工環(huán)境溫度影響較大，后期校形更是增加了這種成形質(zhì)量的不穩(wěn)定性，如長(zhǎng)度為10m 量級(jí)的壁板展向所產(chǎn)生的延展量可達(dá)十幾毫米，嚴(yán)重影響了壁板零件的裝配精度和交付周期。隨著ARJ21、AG600、C919 等大飛機(jī)研制的相繼成功，壁板長(zhǎng)度不斷增加，雙曲率及超臨界復(fù)雜特征的不斷涌現(xiàn)，延展問(wèn)題變得更為突出。

關(guān)于延展變形的控制，國(guó)內(nèi)航空類制造企業(yè)嘗試通過(guò)板坯展開和機(jī)加工去除等方式進(jìn)行補(bǔ)償修正，而延展預(yù)測(cè)主要以工程經(jīng)驗(yàn)為主，可控性、準(zhǔn)確性較差，無(wú)法反饋到壁板板坯展開建模，形成可靠的迭代回路，糾正變形誤差，且延展變形還會(huì)影響壁板成形曲率，需要反復(fù)矯形[1]，無(wú)法滿足大批量生產(chǎn)的交付要求。因此，亟待針對(duì)整體機(jī)翼壁板加工過(guò)程中延展變形量的精確計(jì)算與板坯補(bǔ)償修正等技術(shù)難題展開專項(xiàng)討論和研究，促進(jìn)大型飛機(jī)翼精益制造和新機(jī)研制的進(jìn)程。

噴丸延展機(jī)理分析

1 噴丸延展理論模型

飛機(jī)壁板在噴丸加工前，通常需要進(jìn)行立式裝夾，截取壁板縱截面進(jìn)行分析，如圖1所示，當(dāng)樣件表面經(jīng)噴丸擊打后，會(huì)形成厚度為Δt的塑性應(yīng)變層，導(dǎo)致壁板表層材料受壓，底層彈性材料處于張力狀態(tài)，且應(yīng)力層深度一般大于hp，誘導(dǎo)應(yīng)力σind隨厚度增加先增大后減小，呈近似余弦函數(shù)曲線分布；當(dāng)去除夾具后，由于σind處于不平衡狀態(tài)，通過(guò)上凸曲率變形重新達(dá)到平衡，此時(shí)板料內(nèi)部應(yīng)力趨于平衡，即殘余應(yīng)力σres。

根據(jù)Homer的研究，建立了關(guān)于噴丸成形的分步解析方程，將平衡狀態(tài)下最終殘余應(yīng)力場(chǎng)σres分成3個(gè)部分[2]：

式中，σaxial為去掉夾具以后發(fā)生拉伸延展的軸向應(yīng)力；σbend是關(guān)于彎曲變形的彎曲應(yīng)力；σaxial、σbend分別沿厚度方向進(jìn)行積分，即為產(chǎn)生延展和上凸變形的軸向力F和彎矩M。

2 延展變形影響因素分析

從前文分析可知，由于軸向拉應(yīng)力的存在，延展誤差是不可避免的，受多種因素的影響。

2.1 機(jī)加工影響分析

在噴丸成形前，為了使壁板滿足一定初始尺寸要求，毛坯板料需進(jìn)行軋制、預(yù)拉伸、機(jī)加等多道工序加工。Gariépy 等[3]指出，經(jīng)不同熱處理和軋制加工的材料其厚度方向初始應(yīng)力存在明顯，且一定厚度的拉應(yīng)力對(duì)于噴丸壁板延展影響較大；對(duì)于鋁合金樣件，預(yù)拉伸量提高到85%時(shí)，對(duì)消除毛坯的淬火殘余應(yīng)力具有明顯效果，而噴丸前一道工序產(chǎn)生的殘余應(yīng)力如果無(wú)法進(jìn)行有效控制，可能會(huì)作為影響噴丸成形的初始應(yīng)力不斷積累，作為除噴丸工藝以外的內(nèi)部因素影響加工精度[4]；為獲得整體壁板口框、薄壁、接頭、減輕孔等特征結(jié)構(gòu)，還需進(jìn)行機(jī)加工，其中切削力、摩擦力和切削熱是影響回彈和擠壓變形的重要因素，據(jù)文獻(xiàn)[5]記載，鋁合金零件機(jī)加工后殘余應(yīng)力層深度在400～500μm，由于壁板整體剛度降低，切削后殘余應(yīng)力、熱應(yīng)力會(huì)使得板料產(chǎn)生翹曲、延展變形。因此，在傳統(tǒng)切削研究的基礎(chǔ)上開展殘余應(yīng)力的測(cè)量與模擬研究，建立以試驗(yàn)為基礎(chǔ)的等效模擬技術(shù)，預(yù)測(cè)不同切削工藝對(duì)噴丸加工前初始應(yīng)力場(chǎng)的影響規(guī)律，對(duì)于噴丸延展影響因素分析及預(yù)測(cè)具有重要意義。

2.2 噴丸工藝參數(shù)影響分析

延展量是氣壓值、彈丸質(zhì)流量、預(yù)應(yīng)力載荷、彈丸尺寸、樣件進(jìn)給速度等多個(gè)噴丸工藝參數(shù)綜合作用的結(jié)果，由于工藝誤差存在一定大小的非線性，導(dǎo)致彈丸擊打樣件表面后，產(chǎn)生的彈坑及殘余壓應(yīng)力并非完全均勻一致[6]，彈丸與彈丸間相互作用均會(huì)影響局部成形效果，隨著該累計(jì)效應(yīng)疊加，加工范圍擴(kuò)大，延展量值存在較大波動(dòng)性。有研究表明，噴丸強(qiáng)度主要和沖擊速度以及彈丸大小有關(guān)，沖擊動(dòng)能越大，延展變形越明顯[1]。但目前噴丸參數(shù)設(shè)計(jì)方面的研究仍然主要集中在噴丸參數(shù)所對(duì)應(yīng)的變形作用本身這一較為單一的目標(biāo)上，且成形曲率和延展量?jī)烧哧P(guān)系相互耦合，存在密切聯(lián)系，延展變形還可以一定程度上矯正球面變形，增大成形曲率范圍。

成形方法的不同也會(huì)造成延展量存在完全不同的變化趨勢(shì)，自Kopp 首次提出雙面噴丸成形的概念以來(lái)，如圖2所示，發(fā)現(xiàn)上下表面不同的噴丸強(qiáng)度會(huì)造成等效塑性應(yīng)變值產(chǎn)生明顯差異，當(dāng)下表面延展量大于上表面時(shí)，板料會(huì)出現(xiàn)下凹的曲率外形[7]。

2.3 加工環(huán)境影響分析

考慮到壁板展向方向尺寸較大，彈性模量受溫度變化影響較大，以2024–T351 鋁合金為例，對(duì)于15m長(zhǎng)的整體壁板板坯，環(huán)境溫度升高10℃時(shí)，板坯延展量可達(dá)3.48mm。噴丸雖然屬于冷加工工藝，據(jù)文獻(xiàn)[8]記載，噴丸加工過(guò)程中，溫度并非完全不變，實(shí)際加工過(guò)程中，金屬樣件表面溫升可達(dá)5℃，無(wú)論是噴丸加工前還是噴丸加工后，其加工周期內(nèi)季節(jié)或溫差的變化引起的延展量也是著重需要考慮的因素。

圖1 噴丸過(guò)程中不同應(yīng)力分布對(duì)成形的影響Fig.1 Effect of different stress distribution on shot peening forming process

圖2 雙面噴丸延展變形Fig.2 Elongation of double-sided shot peening

綜上所述，延展量無(wú)論是和初始應(yīng)力、噴丸工藝參數(shù)還是壁板變形本身都有著密切聯(lián)系，噴丸延展機(jī)理的研究將會(huì)是預(yù)測(cè)延展變形和控制其發(fā)展的一項(xiàng)重要研究?jī)?nèi)容。如何更好實(shí)現(xiàn)噴丸成形延展預(yù)測(cè)對(duì)于整體機(jī)翼壁板板坯補(bǔ)償修正及精確成形有著重要意義，目前關(guān)于噴丸延展預(yù)測(cè)研究主要以單因素研究為主，如噴丸成形工藝參數(shù)設(shè)計(jì)、板坯設(shè)計(jì)等，需要對(duì)各個(gè)因素進(jìn)行綜合分析，采用系統(tǒng)化研究方法將噴丸加工前各道次工序的影響和加工環(huán)境、噴丸工藝參數(shù)等內(nèi)容進(jìn)行相互關(guān)聯(lián)，并結(jié)合誤差控制方法最大程度上提高整體機(jī)翼壁板成形精度和效率。

整體機(jī)翼壁板延展預(yù)測(cè)方法

1 解析計(jì)算

基于前文可知，展向延展采用力學(xué)指標(biāo)表達(dá)為長(zhǎng)度方向應(yīng)變大小，假設(shè)沿翼展方向的應(yīng)變?yōu)棣う牛苄宰冃螌由疃葹閔，塑形變形層面積為Aε，單位截面的殘余應(yīng)力層面積為As，壁板截面之間的單位長(zhǎng)度L，則延展量Δε可以表示成：ΣLAεσs/AsE，其中σs代表誘導(dǎo)應(yīng)力值大小，E為彈性模量[9]。

Zhang 等[10]認(rèn)為，延展量及成形曲率的獲得主要是與彈坑直徑和位置分布有關(guān)，而彈坑的形成主要和彈丸流量、氣壓值、樣件進(jìn)給速度等噴丸工藝參數(shù)有關(guān)，通過(guò)建立凹坑產(chǎn)生的應(yīng)力和力矩平衡公式，即可計(jì)算不同噴丸工藝參數(shù)組合下延展量大小，還可以通過(guò)半解析–半試驗(yàn)的方法，基于Avrami 覆蓋率計(jì)算模型，以覆蓋率為中間變量，建立延展量和工藝參數(shù)的關(guān)系，其中覆蓋率C可以表示為[11]：

式中，d代表彈坑直徑，N代表單位靶材面積內(nèi)彈坑個(gè)數(shù)，通過(guò)試驗(yàn)測(cè)得延展量數(shù)據(jù)，即可建立對(duì)應(yīng)噴丸工藝參數(shù)的關(guān)系。

類似的，也可以利用誘導(dǎo)應(yīng)力為中間變量，建立延展量預(yù)測(cè)的計(jì)算公式[12]，壁板截面尺寸如圖3所示，其中Δt代表塑性應(yīng)變層厚度，t為壁板厚度。延展量與切削應(yīng)力（初始應(yīng)力）σc、彈性模量E和壁板各個(gè)截面間距A，存在以下關(guān)系：

2 數(shù)值模擬方法

2.1 應(yīng)力場(chǎng)加載數(shù)值模型

應(yīng)力場(chǎng)法噴丸成形數(shù)值模擬是將通過(guò)數(shù)值模擬獲得的噴丸誘導(dǎo)應(yīng)力以初始應(yīng)力的形式引入代表工件的有限元?dú)卧?，利用隱式求解獲得最終變形形狀。而誘導(dǎo)應(yīng)力的獲取一般以多彈丸撞擊模擬結(jié)果所得，通常需要對(duì)靶材約束及網(wǎng)格進(jìn)行處理，如設(shè)置對(duì)稱約束，邊界無(wú)限網(wǎng)格進(jìn)行簡(jiǎn)化處理和減小應(yīng)力反射。對(duì)于彈丸的設(shè)置從一開始陣列式彈丸逐步發(fā)展為隨機(jī)彈丸進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模，具體模擬流程如圖4所示。應(yīng)力場(chǎng)模型的添加，可以很大程度上縮小延展量數(shù)值仿真預(yù)測(cè)結(jié)果和試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果的差異[13–14]。

2.2 等效熱載荷法

如果大量的彈丸不斷高速地沖擊靶材表面，由沖擊形成的塑性區(qū)域面積累積到一定大小時(shí)，靶材表面便會(huì)漸漸生成一個(gè)塑性應(yīng)變層。一般認(rèn)為，每個(gè)塑性變形區(qū)之間的重疊并不多，并將各個(gè)離散撞擊的效果認(rèn)為是疊加的、互相獨(dú)立作用。這個(gè)時(shí)候，一定數(shù)量的離散沖擊可以被看作是同時(shí)作用于靶材，而且沖擊作用疊加效應(yīng)的宏觀效果可以被一個(gè)等效的塑性變形層反映出來(lái)。從單彈丸撞擊模擬的經(jīng)驗(yàn)可以得出，范圍性的多彈丸沖擊和單個(gè)沖擊所產(chǎn)生的塑性層的深度差距很小，所以等效塑性層的深度主要由單個(gè)彈丸的打擊效果決定。

圖3 噴丸加工壁板截面Fig.3 Panel section of shot peening

圖4 應(yīng)力場(chǎng)等效模擬流程Fig.4 Flow chart of equivalent stress simulation

由于噴丸成形產(chǎn)生的劇烈塑性層具有一定厚度，在截面方向可以將板料近似處理成兩種材料的組合體，等效熱載荷法的主要原理是通過(guò)對(duì)噴丸塑性應(yīng)變層預(yù)先設(shè)定厚度、熱膨脹系數(shù)，在一定溫度條件下，塑性應(yīng)變層產(chǎn)生熱應(yīng)變，導(dǎo)致整體板料發(fā)生變形，而該變形過(guò)程和噴丸成形量相對(duì)應(yīng)[15–16]，如圖5所示。等效熱載荷模擬噴丸成形可以按兩種方式進(jìn)行，第1種是將兩種材料分別設(shè)置不同的熱膨脹系數(shù)，沿厚度方向施加相同溫度載荷；第2種是設(shè)置相同的熱膨脹系數(shù)，加載不同的溫度載荷。

2.3 等效面內(nèi)擠壓法

面內(nèi)擠壓法也是將板料分為上下兩層，在被噴層厚方向的上下表面分別加載擠壓力，使該層產(chǎn)生周向延展變形，帶動(dòng)彈性層發(fā)生變形，從而實(shí)現(xiàn)與噴丸成形相同效果[17]，該方法和等效熱載荷方法類似，均為間接模擬方法，其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)于均勻噴丸可以減小計(jì)算量，但是其載荷大小應(yīng)和沿厚度方向分布的應(yīng)力場(chǎng)需進(jìn)行同步規(guī)劃，才能達(dá)到相同的目標(biāo)成形尺寸。

圖5 噴丸變形和板料受熱變形示意圖Fig.5 Schematic diagram of shot peening deformation and sheet metal thermal deformation

2.4 壓應(yīng)力載荷等效加載

由于彈丸沖擊成形實(shí)際是材料受擠壓后多個(gè)彈丸積累的效應(yīng)，而將彈丸沖擊等效成壓力載荷的形式進(jìn)行加載，可以大幅減小計(jì)算量，這是由于一個(gè)沖擊過(guò)程計(jì)算步不但需要計(jì)算靶材的塑性變形、應(yīng)力釋放，還需要模擬彈丸的回復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此計(jì)算成本較高，如圖6所示，可以發(fā)現(xiàn)，單個(gè)彈坑沖擊后靶材深度方向殘余應(yīng)力分布規(guī)律和等效壓力載荷產(chǎn)生的殘余應(yīng)力分布規(guī)律類似。通過(guò)對(duì)一定數(shù)量彈丸沖擊過(guò)程產(chǎn)生的應(yīng)力分布用等效壓力載荷進(jìn)行加載，即可快速模型噴丸成形及延展。

3 試驗(yàn)檢測(cè)

由于整體機(jī)翼壁板尺寸較大、彈性變化明顯，傳統(tǒng)的手動(dòng)測(cè)量方法存在很大誤差，目前主要采用激光測(cè)量[18]、三坐標(biāo)測(cè)量[19]、應(yīng)變片測(cè)量等方法進(jìn)行延展量測(cè)量。

激光測(cè)量首先需要確定標(biāo)定點(diǎn)的坐標(biāo)值，然后在無(wú)約束狀態(tài)下，對(duì)比板坯數(shù)模，得到數(shù)控加工延展變形量；三坐標(biāo)測(cè)量法與激光測(cè)量方法類似，只是激光測(cè)量屬于非接觸式測(cè)量，而三坐標(biāo)測(cè)量屬于接觸式測(cè)量；應(yīng)變片測(cè)量需要充分考慮測(cè)試點(diǎn)的保護(hù)、測(cè)點(diǎn)分布等問(wèn)題，這主要是為了控制誤差。

圖6 壓力載荷等效加載和彈丸沖擊動(dòng)力學(xué)模擬結(jié)果比較Fig.6 Comparison of equivalent pressure load result and dynamic impact of shots result

整體機(jī)翼壁板延展變形控制技術(shù)

1 板坯模型展開

在噴丸加工前，需要對(duì)整體機(jī)翼壁板進(jìn)行模型分析，提取其幾何結(jié)構(gòu)的特征信息，依據(jù)整體壁板外形曲面數(shù)據(jù)進(jìn)行展開，得到整體壁板展開后的外形邊界和內(nèi)部基準(zhǔn)軸線、基準(zhǔn)孔等結(jié)構(gòu)幾何要素，進(jìn)而進(jìn)行板坯數(shù)控加工。

在噴丸加工后，板坯的展開精度對(duì)大型機(jī)翼整體壁板滿足裝配容差要求有重要影響，有關(guān)整體壁板板坯的展開方法主要有：假設(shè)厚度不變，最小曲面差量協(xié)調(diào)展開法[20]、曲面映射特征分解法、蒙皮曲面幾何模擬法[21]、映射重構(gòu)建模法等[22]。針對(duì)不同壁板產(chǎn)品數(shù)據(jù)，外形目標(biāo)曲率，采用不同展開方法。

1.1 復(fù)雜雙曲率壁板快速展開

整體壁板的制造精度要求高，展向長(zhǎng)度約20m的整體壁板，由于軋制、銑削等加工通常會(huì)造成2～3mm的制造誤差，無(wú)論采用何種曲面展開方法，都容易出現(xiàn)展開誤差過(guò)大的情況，導(dǎo)致最終建立的展開工藝模型超差。為有效控制外形曲面的展開精度，展開前后應(yīng)進(jìn)行展開誤差檢測(cè)和必要的曲面優(yōu)化處理。CATIA 軟件提供的多種曲面處理功能，包括多截面曲面、網(wǎng)格曲面以及通過(guò)點(diǎn)云構(gòu)造曲面等，都可以用于壁板外形曲面的優(yōu)化。

1.2 變厚度整體壁板的精確展開

構(gòu)造變厚度壁板蒙皮板坯的傳統(tǒng)方法是手工在內(nèi)型面上取大量點(diǎn)，逐個(gè)測(cè)量各點(diǎn)處壁板蒙皮的厚度值，然后基于這些厚度值在外形展開面上擬合內(nèi)型面，進(jìn)而構(gòu)造出蒙皮板坯。上述過(guò)程操作繁瑣、工作強(qiáng)度大，且構(gòu)造的內(nèi)型面精度有限。采用編程手段，以指定的密度提取壁板蒙皮內(nèi)型面上的點(diǎn)位，形成內(nèi)型面點(diǎn)云；然后自動(dòng)測(cè)量各點(diǎn)位處壁板蒙皮的厚度并映射到外形展開面上，可有效提高壁板蒙皮的展開效率和精度。編程過(guò)程中，可根據(jù)展開精度要求設(shè)定點(diǎn)位的提取密度。

1.3 壁板成形延展的補(bǔ)償

根據(jù)整體壁板噴丸加工過(guò)程中延展量值的大小，對(duì)壁板板坯展開工藝數(shù)模進(jìn)行補(bǔ)償修正。結(jié)合試驗(yàn)測(cè)量收集的延展變形數(shù)據(jù)和數(shù)值仿真結(jié)果，整體壁板的延展變形補(bǔ)償環(huán)節(jié)可分為延展變形數(shù)據(jù)的初步處理、實(shí)際補(bǔ)償量的數(shù)據(jù)擬合和整體壁板展開板坯補(bǔ)償修正建模等步驟。需要強(qiáng)調(diào)的是，補(bǔ)償壁板延展時(shí)應(yīng)充分考慮裝配工藝過(guò)程，優(yōu)先保證壁板各基準(zhǔn)線、面和口框、加強(qiáng)筋等關(guān)鍵特征結(jié)構(gòu)的精度。

2 機(jī)加工變形控制

由于整體機(jī)翼壁板尺寸較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且厚度不均勻，因此當(dāng)材料去除量差異較大時(shí)，容易產(chǎn)生應(yīng)力釋放不均勻等問(wèn)題，特別是對(duì)于鋁合金平面板坯，容易發(fā)生翹曲，從而影響下一道噴丸工序。對(duì)于翹曲量不超過(guò)5mm的情況，可通過(guò)超聲波噴丸校形補(bǔ)償解決，但對(duì)于翹曲量超過(guò)5mm的變形，需要調(diào)整銑削加工方法，從源頭進(jìn)行控制。

針對(duì)以上問(wèn)題，采用等高線加工布局、應(yīng)力槽釋放、對(duì)稱加工等方法可以有效減小機(jī)加工變形。所謂等高線加工布局即刀具路徑均在同一高度內(nèi)等余量進(jìn)行切削，遇到實(shí)體或曲面時(shí)，下降一個(gè)高度進(jìn)行切削；應(yīng)力槽釋放是指在銑削后直角特征處開設(shè)一條細(xì)槽來(lái)減小應(yīng)力集中，保證材料殘余應(yīng)力分布的均勻性；而對(duì)稱加工是針對(duì)傳統(tǒng)順序加工方法而言的，通過(guò)加工順序?qū)ΨQ布局，使得機(jī)加工后應(yīng)力均勻，有利于變形量的控制。

3 噴丸工藝參數(shù)優(yōu)化

噴丸成形精度主要是由噴丸工藝參數(shù)決定的，主要包括彈丸流量、噴丸氣壓、噴嘴直徑、樣件進(jìn)給速度等，而通過(guò)噴丸氣壓值調(diào)整彈丸沖擊速度，可以最大程度影響噴丸強(qiáng)度，通過(guò)Almen 試片基礎(chǔ)試驗(yàn)，可以直觀、精確地獲得成形量對(duì)各個(gè)噴丸工藝參數(shù)的響應(yīng)值；此外，通過(guò)改變噴丸方式（單面噴丸、雙面噴丸、預(yù)應(yīng)力噴丸）、噴丸路徑、覆蓋率，噴丸條帶寬度等，可以獲得復(fù)雜的成形曲率。通過(guò)結(jié)合優(yōu)化模型，設(shè)計(jì)最優(yōu)工藝參數(shù)組合及路徑規(guī)劃，對(duì)于成形精度的控制和成形效率的提高都是十分有必要的，比如多項(xiàng)式曲線擬合、灰度關(guān)聯(lián)、主成分分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等，并最終用于對(duì)噴丸參數(shù)或變形的預(yù)測(cè)。

雖然函數(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)一定程度上可以實(shí)現(xiàn)噴丸參數(shù)或變形量的預(yù)測(cè)，但由于數(shù)學(xué)函數(shù)一般僅能反映各個(gè)參數(shù)的響應(yīng)靈敏度，不能揭示噴丸成形機(jī)理，而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化方法在隱式傳遞函數(shù)和權(quán)值賦予上具有優(yōu)勢(shì)，在輸入層和輸出層顯式層面或超出試驗(yàn)數(shù)據(jù)范疇時(shí)并不準(zhǔn)確，仍然需要依靠試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合?；诖?，在進(jìn)行噴丸工藝參數(shù)優(yōu)化之前，需進(jìn)行噴丸成形的機(jī)理研究，獲得整體壁板在任意點(diǎn)曲率、厚度與噴丸變形相關(guān)的物理量，建立關(guān)于不同噴丸工藝參數(shù)組合優(yōu)化、成形尺寸相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)化理論模型和工具，根據(jù)噴丸變形量和基礎(chǔ)試驗(yàn)中獲得的材料變形對(duì)噴丸參數(shù)的響應(yīng)規(guī)律，利用噴丸參數(shù)設(shè)計(jì)工具最終完成噴丸參數(shù)的設(shè)計(jì)。

結(jié)論

目前，國(guó)內(nèi)南京航空航天大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)和航空工業(yè)西飛正在就壁板噴丸成形延展量的計(jì)算及補(bǔ)償技術(shù)開展相關(guān)研究工作，并首次采用應(yīng)變片對(duì)C919 機(jī)翼壁板的延展量進(jìn)行跟蹤測(cè)量，取得了一定進(jìn)展。噴丸延展問(wèn)題的探討和解決是未來(lái)整體機(jī)翼壁板制造關(guān)鍵，需要考慮材料本身物理屬性、加工環(huán)境、工藝參數(shù)等多個(gè)因素的影響，建立一套系統(tǒng)化、集成化的設(shè)計(jì)體系，對(duì)各道次工序工藝參數(shù)設(shè)計(jì)、數(shù)值模擬精度、板坯展開方法等多個(gè)方面展開進(jìn)一步深入研究。