唐肇蔚

摘要：蒙皮零件是構(gòu)成飛機(jī)氣動(dòng)外形的關(guān)鍵零件，拉伸成形技術(shù)是飛機(jī)蒙皮的重要成形技術(shù)之一，近幾十年來(lái)該技術(shù)得到迅猛發(fā)展。本文對(duì)飛機(jī)蒙皮拉伸成形技術(shù)的專(zhuān)利申請(qǐng)進(jìn)行分析，從國(guó)內(nèi)、國(guó)外的專(zhuān)利申請(qǐng)量、申請(qǐng)人的分布等多方面統(tǒng)計(jì)分析。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)蒙皮;拉伸成形技術(shù);

1 概述

蒙皮是構(gòu)成飛機(jī)氣動(dòng)外形的關(guān)鍵零件，具有尺寸大，品種多，外形復(fù)雜，生產(chǎn)批量小等特點(diǎn)，其成形精度影響著飛機(jī)的速度等與氣動(dòng)外形相關(guān)的性能。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)新一代大型客機(jī)的研制，對(duì)蒙皮零件的成形精度和表面質(zhì)量等提出了更高的要求。此外，隨著國(guó)內(nèi)外對(duì)公務(wù)機(jī)等項(xiàng)目需求的不斷增加，正推動(dòng)著蒙皮生產(chǎn)產(chǎn)能不斷增加。常用的飛機(jī)蒙皮成形技術(shù)主要有以下幾種：拉伸成形技術(shù)、柔性多點(diǎn)夾持切邊技術(shù)、鏡像銑削技術(shù)和蠕變時(shí)效成形技術(shù)。其中，采用蒙皮拉伸方法加工的飛機(jī)蒙皮零件部位包括機(jī)身，前緣，機(jī)翼，短艙，整流罩，機(jī)身尾部。

傳統(tǒng)蒙皮拉伸通常為拉包成形，首先是拉伸機(jī)鉗口夾持板料進(jìn)行預(yù)拉伸，載荷能夠保證板料剛好進(jìn)入塑性狀態(tài)，隨后保持板料與模具相切，通過(guò)鉗口施加載荷，工作臺(tái)上升，拉形模具抬升，鉗口隨板料成形過(guò)程轉(zhuǎn)動(dòng)，保持板料與模具表面相切，板料逐步貼合模具，最終成形。近年來(lái)的新興技術(shù)柔性多點(diǎn)模具進(jìn)行蒙皮拉伸成形與傳統(tǒng)蒙皮拉伸成形過(guò)程基本一致;主要區(qū)別在于：柔性多點(diǎn)模具調(diào)形后的包絡(luò)面與零件理論內(nèi)型面并不一致、柔性多點(diǎn)模具表面需要覆蓋彈性墊層，以預(yù)防離散沖頭在蒙皮零件表面產(chǎn)生壓痕、以及柔性多點(diǎn)模具具有圍板結(jié)構(gòu)，使零件毛坯尺寸可能略大于傳統(tǒng)固定模具蒙皮拉形的零件。

2蒙皮拉伸成形中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)狀況分析

2.1 中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)概況

圖1顯示了蒙皮拉伸成形在中國(guó)的專(zhuān)利申請(qǐng)量趨勢(shì)。從圖中可以看出，蒙皮拉伸成形在中國(guó)的發(fā)展，最早的專(zhuān)利出現(xiàn)于2006年，專(zhuān)利發(fā)明了一種用于多點(diǎn)成形設(shè)備的復(fù)合柔性墊層（CN1994611A），申請(qǐng)人為北京航空航天大學(xué)，其是應(yīng)用于蒙皮的多點(diǎn)柔性拉伸成形模具上，可見(jiàn)中國(guó)的蒙皮拉形技術(shù)起步較晚，但是起點(diǎn)較高，但是該專(zhuān)利發(fā)明屬于模具的一個(gè)基本部件，非整體模具。之后隨著航空航天技術(shù)的快速發(fā)展，與之緊密相關(guān)的蒙皮拉伸成形技術(shù)專(zhuān)利得到井噴式的發(fā)展，每年的專(zhuān)利均高速增長(zhǎng)，該項(xiàng)技術(shù)在這個(gè)階段被廣泛關(guān)注，技術(shù)的成熟度極大的提升。專(zhuān)利涉及的技術(shù)也更加具體和細(xì)化，大多是對(duì)本公司現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)和補(bǔ)充。從國(guó)內(nèi)蒙皮拉伸成形技術(shù)的申請(qǐng)趨勢(shì)可以看出，在我國(guó)該項(xiàng)技術(shù)仍處于快速發(fā)展階段，技術(shù)的廣度已經(jīng)得到大幅度提升，但細(xì)分領(lǐng)域，包括精密度，操作易用性和穩(wěn)定性，都正在快速提升。

2.2中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)情況具體分析

中國(guó)申請(qǐng)人類(lèi)型和所占比例見(jiàn)圖2。從圖中可以看出，企業(yè)申請(qǐng)人所占比例最高，超過(guò)50%，其次是大專(zhuān)院校，再次是個(gè)人，最后是科研單位。上述數(shù)據(jù)可以反映出，蒙皮拉伸成形技術(shù)申請(qǐng)專(zhuān)利主要是工業(yè)應(yīng)用和理論研究并重的，而且目前中國(guó)民用飛機(jī)高速發(fā)展，未來(lái)也必然集中于企業(yè)和高校，而相關(guān)科研單位的專(zhuān)利申請(qǐng)也會(huì)大量增加。受限于該領(lǐng)域的應(yīng)用和技術(shù)限制，個(gè)人申請(qǐng)者必然受限。其中中國(guó)蒙皮拉伸技術(shù)申請(qǐng)專(zhuān)利較多且較典型的申請(qǐng)人是吉林大學(xué)。吉林大學(xué)的專(zhuān)利集中在板材拉伸成形，高柔性多頭拉伸成形，充液墊，三維曲面拉伸成形等領(lǐng)域。

中國(guó)主要申請(qǐng)單位及申請(qǐng)數(shù)量見(jiàn)圖3。從圖中可以看出申請(qǐng)量較多的公司是吉林大學(xué)和沈陽(yáng)飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司，北京航空航天大學(xué)和上海飛機(jī)制造有限公司的申請(qǐng)數(shù)量也很高?？梢钥闯鲲w機(jī)蒙皮拉伸成形技術(shù)主要集中于航空類(lèi)研究院校和大型飛機(jī)制造企業(yè)，從該技術(shù)的起點(diǎn)和技術(shù)瓶頸等方面也容易理解其原因。

3飛機(jī)蒙皮拉伸成形全球?qū)＠暾?qǐng)狀況分析

3.1全球?qū)＠暾?qǐng)趨勢(shì)

全球?qū)＠暾?qǐng)數(shù)量見(jiàn)圖4，由于中國(guó)的情況上文已經(jīng)進(jìn)行了分析，而且考慮其發(fā)展速度和特殊性，本分析將中國(guó)排除在外。從圖中可以看出，全球的飛機(jī)蒙皮拉伸成形技術(shù)發(fā)展的頂峰在2000年到2010年之間，在此期間，美國(guó)、德國(guó)和日本等西方發(fā)達(dá)國(guó)家的發(fā)展速度非常迅速，航空航天技術(shù)得到飛速發(fā)展，因而此項(xiàng)技術(shù)的專(zhuān)利申請(qǐng)量達(dá)到頂峰。2010年后，西方發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)增速放緩，飛機(jī)制造發(fā)展放緩，將更多的研究和生產(chǎn)轉(zhuǎn)移至發(fā)展中國(guó)家。另外，隨著自動(dòng)化和精密化水平的提高，目前該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展遭遇瓶頸，暫時(shí)并沒(méi)有巨大的創(chuàng)新空間。因此，專(zhuān)利的申請(qǐng)數(shù)量銳減，發(fā)展速度減緩。

3.2全球?qū)＠暾?qǐng)情況具體分析

飛機(jī)蒙皮拉伸成形技術(shù)全球?qū)＠暾?qǐng)國(guó)家分布見(jiàn)圖5。其中CN代表中國(guó)，US代表美國(guó)，EP代表歐專(zhuān)局，DE代表德國(guó)，GB代表英國(guó)。其中中國(guó)，美國(guó)，德國(guó)是該項(xiàng)技術(shù)的主要分布國(guó)。

飛機(jī)蒙皮拉伸成形技術(shù)全球主要申請(qǐng)人包括美國(guó)的BOEING公司、歐洲空中客車(chē)公司。波音公司針對(duì)飛機(jī)蒙皮拉伸成形技術(shù)主要有：板材拉伸成形，縱梁裝置改進(jìn)等。

在飛機(jī)蒙皮拉伸成形中，拉伸成形模具是常見(jiàn)成形設(shè)備，對(duì)拉形模的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，基本上可以分為：拉形模、多點(diǎn)柔性拉形模、其他輔助手段拉形模。同時(shí)隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的提升，程序的控制是飛機(jī)蒙皮拉伸成形發(fā)展的另一個(gè)主流。

4 總結(jié)

通過(guò)以上分析可以看出，飛機(jī)蒙皮拉伸成形技術(shù)在歐美起步比較早，專(zhuān)利主要集中在美國(guó)和德國(guó)，申請(qǐng)量在20世紀(jì)90年代到21世紀(jì)初由爆發(fā)期逐漸到衰落期，技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但缺少突破性研究。中國(guó)則才剛剛起步，申請(qǐng)量也在高速的增長(zhǎng)。中國(guó)申請(qǐng)人主要是企業(yè)和高校，這與提高飛機(jī)蒙皮成形質(zhì)量，以及與飛機(jī)蒙皮的需求有直接關(guān)系，促進(jìn)了我國(guó)的航空領(lǐng)域的發(fā)展。

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