航空鈑金特種成形技術(shù)及應(yīng)用探討

周忠智

[摘 要]航空鈑金特種成形技術(shù)，主要是指利用金屬板材、型材、管材等材料，在一定載荷條件下所表現(xiàn)出現(xiàn)的固有的塑性變形特點(diǎn)，借助于此來(lái)實(shí)現(xiàn)零部件的加工優(yōu)化效果，即航空零部件的形狀、組織性能等。本次關(guān)于航空鈑金特種成形技術(shù)的探討分析，簡(jiǎn)要概述當(dāng)前該領(lǐng)域的研究發(fā)展現(xiàn)狀，從技術(shù)層面闡述幾點(diǎn)發(fā)展建議，以復(fù)雜薄壁航空整體鈑金零件的液壓成形技術(shù)作為此次課題主要探究對(duì)象。

[關(guān)鍵詞]航空鈑金； 零件； 液壓成形

中圖分類號(hào)：TP216 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）19-0394-01

1、發(fā)展概述

新時(shí)期，隨著國(guó)內(nèi)工業(yè)化生產(chǎn)制造水平的大幅度提升，鈑金成形技術(shù)在汽車(chē)、航空、航天、兵器等一些特種設(shè)備及零部件工業(yè)領(lǐng)域，得到了廣泛的應(yīng)用，并且在整個(gè)生產(chǎn)制造體系當(dāng)中扮演著越來(lái)越重要的角色。以國(guó)內(nèi)航空制造業(yè)來(lái)說(shuō)，鈑金零件數(shù)量幾乎占到了整架飛機(jī)零件數(shù)量的50%，在生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)，所占比例也超過(guò)了20%。例如軍事領(lǐng)域使用的轟戰(zhàn)機(jī)，鈑金零件需要4萬(wàn)件，而一些大型的運(yùn)輸機(jī)、民航客機(jī)，鈑金零件至少需要6萬(wàn)件。其對(duì)于航空工業(yè)的影響力及其地位不言而喻，基于此，本文在這里重點(diǎn)選取了復(fù)雜薄壁航空整體鈑金零件作為探究對(duì)象，探討鈑金零件液壓成形技術(shù)在其中的應(yīng)用。

2、 航空鈑金件液壓成形工藝

航空鈑金件中的薄壁零件結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，薄壁鈑金件在成形制造的過(guò)程當(dāng)中，對(duì)于生產(chǎn)工藝的細(xì)膩性要求比較高，并且其中所涉及到的工藝參數(shù)，往往很難用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)估測(cè)?，F(xiàn)階段，我國(guó)在液壓成形技術(shù)研發(fā)應(yīng)用層面，已經(jīng)初步形成了一套相對(duì)成熟的體系，但是在復(fù)雜薄壁零件生產(chǎn)應(yīng)用上，還處在起步階段。

本部分內(nèi)容介紹的航空鈑金特種成形技術(shù)，是板材液壓成形技術(shù)，它的基本原理就是指采用液體來(lái)代替剛性凸?；蛘甙寄?，將其作為傳力介質(zhì)。在工業(yè)實(shí)踐領(lǐng)域，關(guān)于板材液壓成形技術(shù)的應(yīng)用，根據(jù)其工藝操作形式，可以將其分為兩種，一種是液壓脹形；另一種則是液壓拉深成形。關(guān)于液壓脹形工藝技術(shù)。詳見(jiàn)下述圖1，展示的是航空鈑金件液壓脹形工藝的成形過(guò)程（原理）。

正如圖1所示，液壓脹性工藝成形過(guò)程圖所運(yùn)用到的原理，主要是指利用液體來(lái)代替剛性凸模，因?yàn)橐后w可以讓板坯受到相對(duì)更合理的壓力沖擊，這是原本單純使用剛性凸模所不具備的。此外，液體料結(jié)合著剛性凹模，在其約束之下，整個(gè)零件的成形過(guò)程就得到了很好的控制，最大限度的保證其鈑金件的工藝質(zhì)量。

液壓脹形工藝成形過(guò)程在業(yè)內(nèi)也被稱作為主動(dòng)式成形，而另一種液壓拉深成形，則被稱之為被動(dòng)式成形，從這一點(diǎn)就可以了解到兩者之間的差異。詳見(jiàn)下述圖2。

從圖2中可以看到，其中的凸模，在下行拉深的過(guò)程中，也是鈑金零件成形的一個(gè)工藝過(guò)程。從最左邊的一個(gè)圖可以觀察到，液室內(nèi)的液體，在整個(gè)零件成形過(guò)程中，可以起到很好的優(yōu)化效果，按照著事前設(shè)計(jì)好的加載曲線來(lái)加壓操作。如此一來(lái)，就會(huì)使得鈑金件制造使用的板料緊緊貼住凸模，直到鈑金件完全成形。

3、 航空鈑金特種成形技術(shù)優(yōu)劣探討

鈑金特種成形技術(shù)在實(shí)際實(shí)踐領(lǐng)域，有其固有的一些優(yōu)勢(shì)，當(dāng)然也存在一些缺陷、不足的地方，本部分內(nèi)容結(jié)合著實(shí)際，以板材液壓拉深工藝技術(shù)在生產(chǎn)制造中的應(yīng)用為例，分別探討其優(yōu)點(diǎn)和不足（經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題缺陷）。

① 優(yōu)點(diǎn)

以板材液壓工藝介紹的第二種 - 板材液壓拉深工藝的實(shí)際應(yīng)用為主。我們?cè)賮?lái)看一下圖2，鈑金件在液壓拉深成形工藝操作的過(guò)程中，當(dāng)凸模下行時(shí)，凹模液室內(nèi)的壓縮液體，它所具備的壓力和所能承受的壓力值，也會(huì)發(fā)生變化，會(huì)漸漸地將毛坯與凸模緊緊的貼在一起，這種情況下，對(duì)于整個(gè)零件而言，就會(huì)形成一種強(qiáng)有力的摩擦保持效果。最終，保障整個(gè)航空鈑金件嚴(yán)格、順利的按照著設(shè)計(jì)好的凸模的形狀來(lái)成形。除此之外，通過(guò)該技術(shù)的應(yīng)用，成形的鈑金零件不僅回彈量小、殘余應(yīng)力地，并且零件的表面基礎(chǔ)性能也會(huì)得到相應(yīng)的提高，包括質(zhì)量、尺寸的精度等。第三，通過(guò)板材液壓拉深工藝，對(duì)于以往一些比較難成形的材料，比如，鎂合金、鋁合金、鈦合金等材料，會(huì)起到很好的優(yōu)化效果。

② 問(wèn)題

在航空鈑金零件成形的過(guò)程中（板料液壓拉深），經(jīng)常遇到以下兩項(xiàng)問(wèn)題，起皺、破裂。關(guān)于起皺，詳見(jiàn)下述圖3.

從圖3中可以看到，在地板料進(jìn)行液壓拉深成形的過(guò)程中，板厚尺寸與其它方面的尺寸差異較大（比較小），在這種情況下，其厚度方向就會(huì)變得越來(lái)越不穩(wěn)定，所以導(dǎo)致板面內(nèi)壓應(yīng)力引起失溫起皺。圖3中a表示的是法蘭區(qū)起皺，b表示的是側(cè)壁起皺。

其次是成形過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的破裂問(wèn)題，因?yàn)樵趯?duì)板料進(jìn)行液壓拉深成形操作的過(guò)程中，工件對(duì)應(yīng)的凸模、凹模的圓角部位，在進(jìn)行拉伸的時(shí)候，比較容易出現(xiàn)變形的情況，在這種情況下，凸模和凹模所受到的壓力就會(huì)增強(qiáng)，就會(huì)出現(xiàn)頸縮失穩(wěn)的情況，最終造成破裂現(xiàn)象的發(fā)生。

結(jié)語(yǔ)：

隨著我國(guó)航空業(yè)的飛速發(fā)展，航空鈑金件成形技術(shù)得到了空前的發(fā)展，無(wú)論是其深度還是廣度，都取得了巨大的研發(fā)進(jìn)展，將整個(gè)工業(yè)體系及其特征，與當(dāng)前高速發(fā)展下的高新信息技術(shù)融合在一起，可以不斷促使并創(chuàng)新方法、體系的一種蛻變。再加之新結(jié)構(gòu)、新材料的不斷涌向，為今后我國(guó)在大力發(fā)展航空制造工業(yè)領(lǐng)域提供了新的機(jī)遇。按照成形的坯料形式來(lái)區(qū)分，航空鈑金特種成形技術(shù)可分為三種，第一種是板材成形技術(shù)（本文重點(diǎn)介紹的一點(diǎn)）、第二種是型材成形技術(shù)、第三種是管材成形技術(shù)?？傊?，為了更好的服務(wù)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，航空業(yè)的安全，在鈑金成形技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新領(lǐng)域，很有必要將其與其他學(xué)科先進(jìn)技術(shù)交叉融合，比如互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)等，最終不斷推動(dòng)著精密鈑金件成形技術(shù)的發(fā)展。

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