第4章 飞机钣金零件制造

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限制型材畸变的方法

限制型材翘曲和畸变的最有 效的工艺方法，是采用刚性 垫块，尽量限制型材剖面的 自由度，以及采用对称的型 材剖面组合。垫块可以用铸 锌、易熔合金、硬铝和塑料 等材料制造．然后用细钢丝 绳或橡皮绳串联为柔性垫条。
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弯曲型材零件的方法很多，有模压、滚弯、
拉弯、绕弯和拉弯加侧压等方法，但最常用者 为滚弯、拉弯和拉弯加侧压等三种方法。
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飞机制造厂常用龙门剪的最大宽度可达7m，剪裁板料厚度由2～
20mm，按照板料厚度及宽度选用不同型号的剪床．龙门剪床下料时，
其经验准确度一般±0.5mm 左右。
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剪裁过程
理想的剪裁过程是使材料由于纯剪切而断裂为二，但实 际上，情况较复杂，可以将其分为三个阶段：
１）弹性变形阶段———这时上剪刃下降，使板料发生压缩和弯 曲，材料中应力尚未超过弹性极限。 ２）塑性变形阶段———这时上剪刃进一步压入板料，材料的纤 维发生强烈的弯曲和拉伸。在这阶段，刃口附近的应力逐渐 达到材料的极限抗剪强度。 ３）剪离阶段———这时上、下刃口附近材料出现微小裂纹，当 裂纹迅速扩张，以至上下相交时，材料就断裂为二。
左右。

斜滚剪适用于剪裁曲线外形毛料。
0.5hnt P tg
hn-剪刃挤入料深
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圆滚剪与斜滚剪
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多盘剪
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常用剪切形式及适用范围
形 式 适用范围 各类直线零件 条料或圆形料 各种曲线形毛料 同时剪切几种条料；修正条 料宽度
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平口剪 直圆盘剪 斜滚剪
多盘剪
4.2.2 铣

铣裁是用金属切削的方法来分离板料和制成平板
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本章内容
4.1 飞机钣金工艺概述
4.2 平板零件和毛料制造方法
4.3 飞机型材零件的制造方法 4.4 飞机回转体零件制造方法 4.5 框肋类零件的制造方法 4.6 飞机蒙皮零件的成形方法 4.7 飞机复杂壳形零件的成形方法 4.8 飞机钣金零件制造的新工艺新方法 4.9 钣金成形的计算机模拟
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4.2 平板零件和毛料的制造方法
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压弯极限
V形薄板压弯的成形极限是弯曲段外层开裂，工程上通常 用最小相对弯曲半径Rmin/t作为指数；厚板（t≥10mm）的弯 曲极限可能出现细颈。
50 Rmin / t 1 A
A－断面收缩率
两个因素 （1）弯曲角：变形分散效应随着角度的增加而减小。 （2）板宽：随着板宽增加，外纤维能承受的最大延伸率将减 小。
都有影响，不同材料厚度选用不同的间隙，剪刃的间隙随厚 度的增加而增加，通常选取1％～5％。
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—— 剪切时作用在板料上的力
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—— 剪切力计算
斜口剪
0.65 2 0 P 1.3F 0 tg
F—板料和剪刃接触时的受 剪面积
τ0—材料的抗剪应力，对 于大多数材料τ0＝ （0.6~0.75)δb δ—板料厚度 Φ—剪刃斜角


剪裁、铣切及冲裁
平板零件在飞机结构中所占比重并不大，但考虑到由金属 板料制成的零件，有80%以上皆需先经过裁成毛料工序，
所以改进裁料工作，提高材料利用率对于飞机制造具有重 大意义。

飞机结构中平板零件、零件展开料或毛料按其外形轮廓可
分为三类：直线轮廓件、曲线或线性组合件与小冲压件。 不同类型平板零件可采用不同的设备和工艺方法成形。
业的钣金零件相比技术要求高，加工难度大。
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4.1 飞机钣金工艺概述
飞机钣金工艺
下料
成形
手 工 下 料
模 具 下 料
机 械 下 料
数 控 下 料
基 本 工 艺
飞 机 钣 金 工 艺
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4.1 飞机钣金工艺概述
飞机钣金零件分类及其制造方法： 平板类零件 —— 剪裁、铣切、冲裁 蒙皮类零件 —— 闸压、滚弯、拉形、落压； 框肋类零件 —— 橡皮成形、闸压、滚弯、拉弯、绕弯、 落压； 管子类零件 —— 弯管、扩口、缩口； 整体壁板零件 —— 化学铣切、数控铣切、喷丸成形； 其他成形方法 —— 旋压、爆炸成形（校形）、胀形、钛 板热成形；
拉 深 零 件
蒙 皮 成 形 零 件
整 体 壁 板
落 压 零 件
旋 压 零 件
热 成 形 零 件
橡 皮 成 形 零 件
爆 炸 成 形 零 件
SPF和 SPF/D B成形 零件
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4.1 飞机钣金工艺概述
飞机钣金工艺有别于一般机械制造的钣金工艺，这是由飞 机的结构特点和生产方式所决定： 钣金零件构成飞机机体的框架和气动外形，零件尺寸大小不 一，形状复杂，选材各异，产量不等，品种繁多。大型飞机 约3～5万项钣金零件，而其中的个别项目只有一两件。 零件有较复杂的外形，严格的重量控制和一定的使用寿命要 求。对成形后零件材料的机械性能有确定的指标，与其他行
高于冲裁，但产量小时情况却相反。

靠模铣、数控铣及数控激光切割机的采用，改善
了劳动条件、提高工作效率。
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4.2.3 冲裁

冲裁工艺在机器制造、仪表制造的各个领域均有
广泛的应用，小至钟表的齿轮、指针，大到载重 汽车的大梁，都是用冲裁下料或直接制造。
这部分参考冲压工艺学中相关内容。
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本章内容
零件或是毛料的。它适合于曲线轮廓的工件及批 量不大的成组加工工件。铣裁用的工具是立铣刀。
飞机工厂常用的钣金立铣有定轴式及动轴式两种，
后来采用大型自动靠模铣床、数控钣金下料铣 床．
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组 合于大、中型曲线外形或带
有内凹形状的有色合金零件或毛料，当加工精度 要求较高时，常用铣切加工，铣切加工成本通常
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（2）弯曲力的作用点应通过弯心（即型材剖面上剪应力的合 力作用点），其方向也应与剖面内剪应力合力的方向相重合。否
则，除弯曲外还产生扭转 ，并导致剖面畸变。具有两个对称轴 线的剖面，弯心与形心相重合。因此，弯曲成形时常需将不对称 剖面的两根型材组合为对称剖面进行弯曲 。
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（3）弯曲作用面应与剖面 惯性轴平面相重合。否则，弯 曲中性层将不垂直于弯矩作用 面，而偏向于最小惯性轴的一 侧，致使弯曲的同时还产生扭 转、挠曲和剖面畸变等。
其它型式的弯曲。
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4.3.2 型材零件弯曲的特点

型材的剖面形状比较复杂，弯曲成形时往往伴随
型材的翘曲、扭转和剖面的畸变，大大增加了弯 曲成形的困难。如果弯曲成形时注意到这些特点，
则可改善零件的成形质量。
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（1）型材剖面上的合力作用点应通过型材剖面的形心（它 是型材剖面内均布正应力的合力作用点）。否则，将产生一个 额外弯矩，使弯曲零件产生纵向翘曲。因此，拉弯和拉校型材 时，夹钳钳块的中心必须与型材的剖面形心重合。
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剪 裁 过 程
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圆角区，剪刃压迫板料，使之发生弯曲 变形 剪断区，表面光亮，说明当上剪刃挤压 板料时，曾迫使板料发生塑性变形
剪裂区，无光泽，属剪裂 揉压区，下剪刃压迫板料产生的塑性变 形 16
剪裁质量指标
剪裁质量指标主要有三个： ——截面光滑无毛刺 ——尺寸准确 ——外表平整 上下刃间隙对剪裁后毛料断面质量、尺寸精度和剪裁力
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4.2.1 剪裁
剪裁是下料方法中最经济的一种方法。因此，
钣金件应尽可能设计成能用剪切下料法来制造。用 于制造平板零件及毛料的剪裁设备有：
—— 龙门剪床（包括平口剪床和斜口剪床）
—— 闸刀剪床 —— 圆盘剪床 —— 振动剪床
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龙门剪是利用上下刀
片作为刃具，将板料裁 成条料或直线外形组成
的简单零件和毛料。
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１）弯曲 ： 弯曲在弯曲模中进行。以弯曲角 和弯曲半径 r 表示弯曲变形量的大小。坯料外层为拉伸变形，内层 为压缩变形，中部为中性层，应力、应变为零。
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V形件弯曲变形过程。包括弹性弯曲，弹－塑性弯曲、塑 性弯曲和校正弯曲四个阶段。
弯 曲 变 形 过 程
弯曲变形区
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回弹是成形后弯曲角度和弯曲半径复原现象，它是由材料 的内应力使变形分布不均匀而产生的。 （1）表示进行V形弯曲加工后的回弹。 （2）表示进行U形弯曲加工后，两侧的回弹。 （3）表示有大曲面的弯曲制品的回弹。 （4）表示虽然是U形弯曲，但中间部分没有侧壁，其回 弹表现为侧壁不垂直。 （5）表示弯曲半径大，然而垂直壁小，回弹表现为不能 弯曲到所需形状。

板弯型材的制造和挤压型材的补充铣切，由飞机工厂进行， 挤压型材则外购。

飞机型材零件的制造方法----压弯、滚弯、拉弯
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4.3.1 板弯型材的压弯成形

制造板弯型材的常用方法为压弯成形和多对滚轮滚弯成形 两种。前者使用压弯机（又称闸压床）或弯板机（又称折 弯机），采用通用模具，能适应飞机生产中多品种和小批 量的特点，应用广泛，但制件长度受机床限制；后者因送 进条料或卷料的方式不同，又可分为从后面推送和从前面 拖拉（常称抽滚成形）两种，由于需要专用工艺装备，飞 机工厂较少采用，而广泛用于建筑和家具制造。

型材零件按外形可划分为直线形、平面弯曲和空间弯曲三 类。作为成形工作内容，除型材零件外形的成形之外，还 有型材剖面形状和角度的改变，压制下陷和冲切缺口等等。 型材零件的毛坯——型材，主要以两种方式获得：用板料 弯制和挤压成形。它们的剖面沿长向均为等剖面，如需要 变剖面和变厚度的型材，则需通过补充铣切获得。通常，
18～20MN 、工件长达 16m的大型压弯机。
压弯机在钣金设备中，是较早实现NC和NC控制
的。为适应多品种零件的生产，它已发展为柔性制
造单元，与龙门剪组合实现了柔性制造系统。
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4.3.2 型材零件弯曲的特点