本發(fā)明涉及一種成形/連接復(fù)合方法數(shù)據(jù)庫的建立方法及其使用方法。

背景技術(shù)：

ti-al基合金由于其優(yōu)異的性能，例如低密度(3.8-5.3g/mm³)，高的比強(qiáng)度，優(yōu)良的抗氧化性能，以及高溫條件下好的抗蠕變性，ti-al基合金作為航空航天領(lǐng)域的一種結(jié)構(gòu)材料在具有很大的應(yīng)用潛力。ti-al基合金可以用來成形二層板結(jié)構(gòu)、三層板結(jié)構(gòu)、四層板結(jié)構(gòu)，還可以成形單層異形筒結(jié)構(gòu)、多層筒結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)具有輕量化、高溫下承載等諸多優(yōu)點(diǎn)，在航空航天領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用前景。ti-al基合金的這些結(jié)構(gòu)制造的主要是采用熱成形和連接的組合工藝方法，成形方法常用的技術(shù)主要有熱彎曲、熱拉深、熱脹形和超塑性成形；連接方法常用的技術(shù)主要有熔化焊和擴(kuò)散焊，其中熔化焊又包括氬弧焊、激光焊、電子束焊等。這些多樣的成形方法和連接方法會形成多種組合，從而形成許多種方法。這些方法有各自的適用性，有各自的特點(diǎn)。在需要制造ti-al基合金的各種結(jié)構(gòu)的時候，就面臨著方法的選擇問題。因而，建立一個ti-al基合金結(jié)構(gòu)成形/連接復(fù)合方法數(shù)據(jù)庫，對于提高ti-al基合金的各種結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)效率，促進(jìn)結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用，具有重要的作用。目的：

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的ti-al基合金薄壁結(jié)構(gòu)復(fù)合成型時成形工藝或連接工藝無法快速、有效、準(zhǔn)確的進(jìn)行選擇的問題，進(jìn)而造成的ti-al基合金薄壁結(jié)構(gòu)生產(chǎn)效率低的問題，提出一種ti-al基合金薄壁結(jié)構(gòu)成形/連接復(fù)合方法數(shù)據(jù)庫的建立方法及其使用方法。

一種ti-al基合金薄壁結(jié)構(gòu)成形/連接復(fù)合方法數(shù)據(jù)庫的建立方法，該方法按以下步驟進(jìn)行；

一、將每個ti-al基合金薄壁結(jié)構(gòu)案例的高溫塑性成形方法特征和連接方法特征建立ti-al基合金板材高溫塑性成形方法特征模塊、ti-al基合金板材連接方法征模塊和ti-al基合金板材復(fù)合特征模塊；所述數(shù)據(jù)庫由若干個ti-al基合金薄壁結(jié)構(gòu)案例組成；

所述ti-al基合金板材高溫塑性成形方法特征模塊由應(yīng)力松弛a1、彎曲a2、拉伸a3、超塑成形a4和切空拉伸a5組成；

所述ti-al基合金板材連接方法特征模塊由擴(kuò)散焊b1、釬焊b2、氬弧焊b3、激光焊b4和電子束焊b5組成；所述擴(kuò)散焊b1的參數(shù)為時間、壓力和溫度；所述釬焊b2的參數(shù)為釬料和溫度；所述氬弧焊b3的參數(shù)為電流和速度；所述激光焊b4的參數(shù)為功率和速度；所述電子束焊b5的參數(shù)為功率和速度；

所述ti-al基合金板材復(fù)合特征模塊由多層板類c1和多層筒c2類組成；多層板類由芯板特征x和面板特征m組成；

二、獲取每個案例的gshape’(ssc’,numc’,mc’,wnum’,ddef’)；

其中，ssc’為案例薄壁結(jié)構(gòu)的主體外觀形狀，為板狀、筒狀或圓弧狀；

numc’為案例薄壁結(jié)構(gòu)的層數(shù)，為單層結(jié)構(gòu)、雙層結(jié)構(gòu)、三層結(jié)構(gòu)或四層結(jié)構(gòu)，

mc’為案例薄壁結(jié)構(gòu)的材料屬性；

wnum’為案例薄壁結(jié)構(gòu)的焊縫數(shù)量；

ddef’為案例薄壁結(jié)構(gòu)的變形特征，為應(yīng)變量；

上述ti-al基合金薄壁結(jié)構(gòu)成形/連接復(fù)合方法數(shù)據(jù)庫的使用方法具體按以下步驟進(jìn)行：

一、根據(jù)零件的三維模型，將零件進(jìn)行劃分，得到單層殼體結(jié)構(gòu)、單層筒體結(jié)構(gòu)、空心多層板結(jié)構(gòu)、心多層筒結(jié)構(gòu)桁條結(jié)構(gòu)和蜂窩熱防護(hù)結(jié)構(gòu)七種三維模型結(jié)構(gòu)；

二、根據(jù)步驟一的到七種三維模型結(jié)構(gòu)確定適用的成形/連接復(fù)合方法；

所述單層殼體結(jié)構(gòu)適用的成形/連接復(fù)合方法為：應(yīng)力松弛a1、彎曲a2、拉伸a3和超塑成形a4；

所述單層筒體結(jié)構(gòu)適用的成形/連接復(fù)合方法為：彎曲a2，或氬弧焊b3、激光焊b4和電子束焊b5，或應(yīng)力松弛a1；

所述空心多層板結(jié)構(gòu)適用的成形/連接復(fù)合方法為：芯板特征x、面板特征m和超塑成形a4，或擴(kuò)散焊b1，或激光焊b4；

所述空心多層筒結(jié)構(gòu)適用的成形/連接復(fù)合方法為：芯板特征x、面板特征m和超塑成形a4，或擴(kuò)散焊b1，或激光焊b4；

所述桁條結(jié)構(gòu)適用的成形/連接復(fù)合方法為：芯板特征x和彎曲a2，或面板特征m和釬焊b2；

所述蜂窩熱防護(hù)結(jié)構(gòu)適用的成形/連接復(fù)合方法為：面板特征m和切空拉伸a5，或芯板特征x和釬焊b2；

上述ti-al基合金薄壁結(jié)構(gòu)成形/連接復(fù)合方法數(shù)據(jù)庫的另一種使用方法具體按以下步驟進(jìn)行：

一、根據(jù)零件的三維模型進(jìn)行分解，分解為面板特征m和芯板特征x，如果為單層結(jié)構(gòu)則直接進(jìn)行特征判斷，不分解；

二、對得到的面板特征m和芯板特征x進(jìn)行高溫塑性成形方法特征和連接方法特征的判斷，得到應(yīng)力松弛a1、彎曲a2、拉伸a3、超塑成形a4和切空拉伸a5中的一種或幾種；以及擴(kuò)散焊b1、釬焊b2、氬弧焊b3、激光焊b4和電子束焊b5中的一種或幾種；

三、根據(jù)判斷結(jié)果進(jìn)行特征組合；

所述根據(jù)判斷結(jié)果進(jìn)行特征組合的步驟為：

①、將零件的三維模型進(jìn)行分解得到面板特征m和芯板特征x；

②、將面板特征m分解為應(yīng)力松弛a1、彎曲a2、拉伸a3、超塑成形a4和切空拉伸a5，并確定為應(yīng)力松弛a1、彎曲a2、拉伸a3、超塑成形a4和切空拉伸a5中的一種；將芯板特征x分解為擴(kuò)散焊b1、釬焊b2、氬弧焊b3、激光焊b4和電子束焊b5，并確定為擴(kuò)散焊b1、釬焊b2、氬弧焊b3、激光焊b4和電子束焊b5中的一種；

③、將得到的確定的面板特征m和芯板特征x進(jìn)行組合得到特征組合；

四、將得到特征組合根據(jù)可行性判據(jù)進(jìn)行判斷，得到明確的薄壁結(jié)構(gòu)的具體成形方法及相關(guān)工藝參數(shù)；

所述根據(jù)可行性判據(jù)進(jìn)行判斷的具體步驟為：

①、分析目標(biāo)薄壁結(jié)構(gòu)的幾何形狀特征信息gshape(ssc,numc,mc,wnum,ddef)；

其中，ssc為目標(biāo)薄壁結(jié)構(gòu)的主體外觀形狀，為板狀、筒狀或圓弧狀；

numc為目標(biāo)薄壁結(jié)構(gòu)的層數(shù)，為單層結(jié)構(gòu)、雙層結(jié)構(gòu)、三層結(jié)構(gòu)、四層結(jié)構(gòu)；

mc為目標(biāo)薄壁結(jié)構(gòu)的材料屬性；

wnum為目標(biāo)薄壁結(jié)構(gòu)的焊縫數(shù)量；

ddef為目標(biāo)薄壁結(jié)構(gòu)的變形特征，為應(yīng)變量；

②、將復(fù)合特征分解為面板特征m和芯板特征x，并與數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)形狀特征進(jìn)行比對，進(jìn)行單元特征和連接特征的判斷；判斷主要根據(jù)m和x分解后的a1、a2、a3、a4、a5特征進(jìn)行判斷，判斷后根據(jù)變形量獲得變形工藝；

③、根據(jù)連接特征，如連接方式，力學(xué)性能要求等與數(shù)據(jù)庫中的相應(yīng)b1、b2、b3、b4、b5進(jìn)行判斷，判斷后獲得相應(yīng)的連接工藝及具體參數(shù)，如焊接速度，焊接功率等；

④、根據(jù)mc的材料屬性作出進(jìn)一步數(shù)據(jù)優(yōu)化，包括a1、a2、a3、a4、a5特征和b1、b2、b3、b4、b5特征，并將兩者合理組合以獲得優(yōu)化參數(shù)；

⑤、將目標(biāo)薄壁結(jié)構(gòu)的幾何形狀特征信息gshape(ssc,numc,mc,wnum,ddef)與案例的gshape’(ssc’,numc’,mc’,wnum’,ddef’)進(jìn)行匹配即得到得到明確的薄壁結(jié)構(gòu)的具體成形方法及相關(guān)工藝參數(shù)；

本發(fā)明具備以下有益效果：

本發(fā)明數(shù)據(jù)庫能夠解決實(shí)際的ti-al基合金結(jié)構(gòu)制備過程中針對的各種結(jié)構(gòu)所面臨的方法選擇困難的問題，建立該ti-al基合金薄壁結(jié)構(gòu)成形連接復(fù)合方法數(shù)據(jù)庫，能夠提高ti-al基合金的各種結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)效率，促進(jìn)結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明ti-al基合金薄壁結(jié)構(gòu)成形/連接復(fù)合方法數(shù)據(jù)庫的建立方法流程圖；

圖2為具體實(shí)施方式三中ti-al基合金薄壁結(jié)構(gòu)成形/連接復(fù)合方法數(shù)據(jù)庫的另一種使用方法流程圖；

圖3為具體實(shí)施方式四中ti-al基合金薄壁結(jié)構(gòu)成形/連接復(fù)合方法數(shù)據(jù)庫的另一種使用方法中，步驟二根據(jù)判斷結(jié)果進(jìn)行特征組合的流程圖。

具體實(shí)施方式：

本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式，還包括各具體實(shí)施方式間的任意合理組合。

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式ti-al基合金薄壁結(jié)構(gòu)成形/連接復(fù)合方法數(shù)據(jù)庫的建立方法，該方法按以下步驟進(jìn)行；

一、將每個ti-al基合金薄壁結(jié)構(gòu)案例的高溫塑性成形方法特征和連接方法特征建立ti-al基合金板材高溫塑性成形方法特征模塊、ti-al基合金板材連接方法征模塊和ti-al基合金板材復(fù)合特征模塊；所述數(shù)據(jù)庫由若干個ti-al基合金薄壁結(jié)構(gòu)案例組成；

二、獲取每個案例的gshape’(ssc’,numc’,mc’,wnum’,ddef’)；

其中，ssc’為案例薄壁結(jié)構(gòu)的主體外觀形狀，為板狀、筒狀或圓弧狀；

numc’為案例薄壁結(jié)構(gòu)的層數(shù)，為單層結(jié)構(gòu)、雙層結(jié)構(gòu)、三層結(jié)構(gòu)或四層結(jié)構(gòu)，

mc’為案例薄壁結(jié)構(gòu)的材料屬性；

wnum’為案例薄壁結(jié)構(gòu)的焊縫數(shù)量；

ddef’為案例薄壁結(jié)構(gòu)的變形特征，為應(yīng)變量。

本實(shí)施方式具備以下有益效果：

本實(shí)施方式數(shù)據(jù)庫能夠解決實(shí)際的ti-al基合金結(jié)構(gòu)制備過程中針對的各種結(jié)構(gòu)所面臨的方法選擇困難的問題，建立該ti-al基合金薄壁結(jié)構(gòu)成形連接復(fù)合方法數(shù)據(jù)庫，能夠提高ti-al基合金的各種結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)效率，促進(jìn)結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：所述ti-al基合金板材高溫塑性成形方法特征模塊由應(yīng)力松弛a1、彎曲a2、拉伸a3、超塑成形a4和切空拉伸a5組成；

所述ti-al基合金板材連接方法特征模塊由擴(kuò)散焊b1、釬焊b2、氬弧焊b3、激光焊b4和電子束焊b5組成；

所述擴(kuò)散焊b1的參數(shù)為時間、壓力和溫度；所述釬焊b2的參數(shù)為釬料和溫度；所述氬弧焊b3的參數(shù)為電流和速度；所述激光焊b4的參數(shù)為功率和速度；所述電子束焊b5的參數(shù)為功率和速度；

所述ti-al基合金板材復(fù)合特征模塊由多層板類c1和多層筒c2類組成；多層板類由芯板特征x和面板特征m組成。其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式ti-al基合金薄壁結(jié)構(gòu)成形/連接復(fù)合方法數(shù)據(jù)庫的使用方法，具體按以下步驟進(jìn)行：

一、根據(jù)零件的三維模型，將零件進(jìn)行劃分，得到單層殼體結(jié)構(gòu)、單層筒體結(jié)構(gòu)、空心多層板結(jié)構(gòu)、心多層筒結(jié)構(gòu)桁條結(jié)構(gòu)和蜂窩熱防護(hù)結(jié)構(gòu)七種三維模型結(jié)構(gòu)；

二、根據(jù)步驟一的到七種三維模型結(jié)構(gòu)確定適用的成形/連接復(fù)合方法；

所述單層殼體結(jié)構(gòu)適用的成形/連接復(fù)合方法為：應(yīng)力松弛a1、彎曲a2、拉伸a3和超塑成形a4；

所述單層筒體結(jié)構(gòu)適用的成形/連接復(fù)合方法為：彎曲a2，或氬弧焊b3、激光焊b4和電子束焊b5，或應(yīng)力松弛a1；

所述空心多層板結(jié)構(gòu)適用的成形/連接復(fù)合方法為：芯板特征x、面板特征m和超塑成形a4，或擴(kuò)散焊b1，或激光焊b4；

所述空心多層筒結(jié)構(gòu)適用的成形/連接復(fù)合方法為：芯板特征x、面板特征m和超塑成形a4，或擴(kuò)散焊b1，或激光焊b4；

所述桁條結(jié)構(gòu)適用的成形/連接復(fù)合方法為：芯板特征x和彎曲a2，或面板特征m和釬焊b2；

所述蜂窩熱防護(hù)結(jié)構(gòu)適用的成形/連接復(fù)合方法為：面板特征m和切空拉伸a5，或芯板特征x和釬焊b2。

具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式ti-al基合金薄壁結(jié)構(gòu)成形/連接復(fù)合方法數(shù)據(jù)庫的使用方法，具體按以下步驟進(jìn)行：

一、根據(jù)零件的三維模型進(jìn)行分解，分解為面板特征m和芯板特征x，如果為單層結(jié)構(gòu)則直接進(jìn)行特征判斷，不分解；

二、對得到的面板特征m和芯板特征x進(jìn)行高溫塑性成形方法特征和連接方法特征的判斷，得到應(yīng)力松弛a1、彎曲a2、拉伸a3、超塑成形a4和切空拉伸a5中的一種或幾種；以及擴(kuò)散焊b1、釬焊b2、氬弧焊b3、激光焊b4和電子束焊b5中的一種或幾種；

三、根據(jù)判斷結(jié)果進(jìn)行特征組合；

四、將得到特征組合根據(jù)可行性判據(jù)進(jìn)行判斷，得到明確的薄壁結(jié)構(gòu)的具體成形方法及相關(guān)工藝參數(shù)。

具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式四不同的是：步驟三所述根據(jù)判斷結(jié)果進(jìn)行特征組合的步驟為：

①、將零件的三維模型進(jìn)行分解得到面板特征m和芯板特征x；

②、將面板特征m分解為應(yīng)力松弛a1、彎曲a2、拉伸a3、超塑成形a4和切空拉伸a5，并確定為應(yīng)力松弛a1、彎曲a2、拉伸a3、超塑成形a4和切空拉伸a5中的一種；將芯板特征x分解為擴(kuò)散焊b1、釬焊b2、氬弧焊b3、激光焊b4和電子束焊b5，并確定為擴(kuò)散焊b1、釬焊b2、氬弧焊b3、激光焊b4和電子束焊b5中的一種；

③、將得到的確定的面板特征m和芯板特征x進(jìn)行組合得到特征組合。其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式四相同。

具體實(shí)施方式六：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式四或五不同的是：步驟四所述根據(jù)可行性判據(jù)進(jìn)行判斷的具體步驟為：

①、分析目標(biāo)薄壁結(jié)構(gòu)的幾何形狀特征信息gshape(ssc,numc,mc,wnum,ddef)；

其中，ssc為目標(biāo)薄壁結(jié)構(gòu)的主體外觀形狀，為板狀、筒狀或圓弧狀；

numc為目標(biāo)薄壁結(jié)構(gòu)的層數(shù)，為單層結(jié)構(gòu)、雙層結(jié)構(gòu)、三層結(jié)構(gòu)、四層結(jié)構(gòu)；

mc為目標(biāo)薄壁結(jié)構(gòu)的材料屬性；

wnum為目標(biāo)薄壁結(jié)構(gòu)的焊縫數(shù)量；

ddef為目標(biāo)薄壁結(jié)構(gòu)的變形特征，為應(yīng)變量；

②、將復(fù)合特征分解為面板特征m和芯板特征x，并與數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)形狀特征進(jìn)行比對，進(jìn)行單元特征和連接特征的判斷；判斷主要根據(jù)m和x分解后的a1、a2、a3、a4、a5特征進(jìn)行判斷，判斷后根據(jù)變形量獲得變形工藝；

③、根據(jù)連接特征，如連接方式，力學(xué)性能要求等與數(shù)據(jù)庫中的相應(yīng)b1、b2、b3、b4、b5進(jìn)行判斷，判斷后獲得相應(yīng)的連接工藝及具體參數(shù)，如焊接速度，焊接功率等；

④、根據(jù)mc的材料屬性作出進(jìn)一步數(shù)據(jù)優(yōu)化，包括a1、a2、a3、a4、a5特征和b1、b2、b3、b4、b5特征，并將兩者合理組合以獲得優(yōu)化參數(shù)；

⑤、將目標(biāo)薄壁結(jié)構(gòu)的幾何形狀特征信息gshape(ssc,numc,mc,wnum,ddef)與案例的gshape’(ssc’,numc’,mc’,wnum’,ddef’)進(jìn)行匹配即得到得到明確的薄壁結(jié)構(gòu)的具體成形方法及相關(guān)工藝參數(shù)。其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式四或五相同。