浅论多点柔性模具在飞机蒙皮成形中的应用

１概述
随着 计 算 机 信 息技 术 的 飞速 发展 和 三维 数 字 化 产 品定 义 在 飞机 设 计 中 的 广 泛应 用 ，为各 种 军 用 和 民用 飞机 高 精度 、 低成本 、 短 周期 的研 制 需 求 ， 以数 字 量 为 制造 依 据 的协 调 方 式 逐 渐 成 为 现 代 飞 机 研 制 的 主流 。在 飞 机 蒙皮 零件 制 造 方 面 ， 最 主要 的成 形方 法 是 拉伸 成形 ， 它 以理 论 数摸 为依 据 数控 加 工 拉形 模 ， 以有 限元 仿 真 优 化 后 的拉 形 轨 迹 代 码 为 依 据 进 行 蒙 皮拉 形 ， 以数控 加 工 的拉 形模 为 依 据检 验 蒙皮 零 件 。 该方 法提 高 了拉 形模 的制 造精
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工 业 技 术
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浅论多点柔性模具在飞机蒙皮成形中的应用
魏 志 刚 （ 四 川 成都 ６ １ ０ ０ ０ ０ ） 摘 要： 多点模 具技 术是 将柔 性制 造和 计 算机技 术 结合 为一体 的 先进 制造技 术 ， 其核 心是 将 传统 的整体 拉 形模 具 离散 成规 则 排 列 的基 本单 元体 矩 阵 ， 形 成 多点式 、 可数 字化 控 制的模 具 ， 配合 蒙皮拉伸 机 ， 可进 行 不 同形 状 蒙皮零 件 的拉形 。 关键 词 ： 多点模 具 ； 数 字化 ； 蒙皮拉 形 ； 应用 ， 中 图分类 号 ： Ｖ ２ ６ 文献 标 识码 ： Ａ
对 于 量 设备 的情 况 下 ， 生 产 中高 精度 、 质 量 一致 性 以及 批 量 生 产 影 响 了蒙皮 的成 形精 度 与表 面痕迹 。 可用 木 质 简易 的模 具 检 大飞机 ， 蒙皮 零 件 曲率 比较 大 ， 选 择 的 基 验 蒙皮 。 的需要 。 本 单 元 体 可 以大 些 ； 对 于小 飞 机 ， 蒙皮 零 ２多 点模具 蒙皮 拉 形技术 结语 选 择 的 基本 单 元体 可 以小 利用 数 字 化 的 多 点 柔 性 模 具 代 替 传 件 曲率 比较 小 ， 通 过 多年 的 努力 ， 多点 模 具 蒙皮 拉形 技 术 已经 逐步 从 实验 室走 向工 程化 应 用 ， 统 的拉 形 模 进 行 蒙 皮 拉 形 我 们通 常 简 称 些 。 ４ ． ２多 点模 具 的型 面补偿 也 使 飞 机 蒙 皮 零 件实 现 了真 正 意义 的数 多 点模 具 蒙皮 拉形 技术 。多点模 具 蒙皮 拉 采 用 多 点模 具 成形 蒙 皮 时 ， 影 响蒙 皮 字 化制 造 。 形 技 术 是 将 柔 性 制 造 和 计 算 机 技 术 结 合 通 过对 多点 模具 蒙皮 拉形 技术 胶 全 面 的技 术研 究 ， 为一 体 的先 进制 造 技术 ， 其 核 心 是将 传 统 成形精度 的主要 因素有蒙皮成形 回弹、 解 决 了 多点 模 具蒙 皮 拉 多 点模 具 的型 面等 因 素 。在 形过 程 中 的多点 模 具选 型 、型面 补偿 、 数 的 整体 拉形 模 具 离 散 成 规 则 排 列 的 基 本 垫受 压 回弹 、 利用 有 限元 软 件 建立 多 字 化调 形 、 单元体矩阵 ， 形成多点式 、 可数字化控制 进行 蒙皮 拉 形前 ， 蒙 皮 检 验等 关 键 技 术 ， 实 现 飞 确 定 了材 料 参数 和 机典 型 蒙皮 零件 数 字化 制 造 ， 的模 具 。 模 具基 本单 元体 的 高度 由计算 机 点模 具 蒙皮 拉 形模 型 ， 满 足 了 飞机 拉 伸 力 、 加 载 轨 迹 等 边 界条件 ， 对 拉 形 过 蒙 皮 零 件高 精 度 、 低 成本 、 短 周 期 的研 制 自动控制 ， 通过调整每个基本单元体的高 需求。 度， 可 构造 出不 同型 面 的 多 点 模具 ， 在 多 程 进行 仿 真分 析 ，获 得零 件 的 回弹情 况 ， 点 模具 表 面铺 上一 定 厚 度 的弹 性 垫 ， 配合 利 用 回弹 结果 反 向修 正 多 点模 具 的 型面 ， 参考 文献 ． 蒙 皮拉 伸 机 ， 可进 行 不 同形 状 蒙皮 零 件 的 得 到 了补偿 后 的多点 模具 的型面 。 『 １ １ 伍 惠． 大 型 双 曲度 蒙皮精 确 成 形 与 数 字 ４ ． ３多 点模 具 的调形 化制造技术『 Ｊ ］ ． 航 空 与航 天 ， ２ ０ ０ ７ （ ３ ） ： ２ ４ — 拉形。 多点模具 的调形 由多点模 具控制系 ２８ ． ３工 艺特 点 多点模具的调形方式 ［ 由 于 多 点柔 性模 具 的 型 面 在 计 算 机 统的专用软件实现 ， ２ ］ 邹 方． 新 一 代 飞机 蒙皮 拉伸 成 形 柔 性 多 般 为混 合 型 ， 既 当调 形机 械 手移 到一 个 点 模 具 【 Ｊ １ ． 航 空制造技 术 ， ２ ０ ０ ７ （ １ １ ） ： ３ ０ — 的控制下快速可变 ， 其生产工艺与传统拉 多个 基本 单 元 体被 同时 调整 到 指 ３ ３ ． 形 工艺 有 很大 的不 同 。图 ｌ 和 图 ２为传 统 位 置 后 ， 定高 度 。通过 统 计 分 析 ， 现有 多 点模 具 的 【 蒙皮拉 形 与之 对 比 ， 有 以下技 术 特点 ： ３ ］ 白雪 飘 ， 曾元松 ， 吴为， 等． 典 型双 曲度 零 最大 调形 时 间为 ３ ０ ｍ ｉ ｎ ，平 均调 形 时 间为 件 柔性 多点模 具 蒙皮 拉 形技 术研 究 ［ Ｊ Ｊ ． 塑 （ １ ） 不 需要 专用 的拉 形模 ； ５ ｍ ｉ ｎ ，远远 低 于传 统 蒙皮 生 产过 程 中 １ ｈ 性 工程 学报 ， （ ２ ） 省 去专用 拉形模 的设 计制 造 时间 ， １ ２ ０ ０ ７ ， １ ４ （ ６ ） ： １ ０ ５ — １ ０ ８ ． 的模 具安 装 时间 ， 缩短 了 生产 准备周 期 。 缩短 工艺 准备周 期 ， 降低生 产成本 ； ４ ． ４ 蒙皮 拉形 （ ３ ） 一套 多 点模 具 代 替 多套 传 统拉 形 多点模具 的蒙皮拉形与传统模具 的 模， 解决 了模 具 的储存 与管 理 问题 ； （ ４ ） 采用数字化 闭环控制技术 ， 提高 蒙皮拉形没有本质的区别。需要说 明的 是， 为了提高蒙皮成形质量 ， 需要 严格 按 了蒙皮成形精度。 有限元仿真模型的位置摆放多点模具， 蒙 ４ 典型 应用 皮拉伸机钳 口的运动方式按有限元仿真 ４ ． １多点模 具 的选 型 多点 模具 的型 号 、 参数 直 接 影 响多 点 的加 载轨 迹执 行 。 对 不 同 厚 度 铝 合 金 采 用 不 同 厚 度 的 模 具 在 工厂 应用 范 围 和效 果 ， 其 参数 主要 有调形范围、 基 本单 元 体 大小 。调形 范围 弹 性 垫在 多 点 模 具 上 进 行 了典 型 零 件 拉 典 型拉 形情 况 ， 拉 形 结果 表 明 ： 随 主要 指 多点 模具 可 调形 的长 度 、 宽 度 和高 形 试 验 ， 度， 可 以通 过 对 蒙 皮 的 轮廓 尺寸 、 弦 高 进 着 弹性 垫厚度 的增加 ，压痕缺陷明显减 成 形 的蒙 皮表 面光 滑 ， 效果 良好 。拉形 行统 计分 析后 得 到 。 基本 单元 体 大小 直接 少 ； 结果 同时 也表 明 ， 使用一块 ３ ０ ａ ｒ ｍ厚 的弹