(完整版)飞机制造工艺基础2

圆筒形件的中性层直径d与 毛料D0的比值定义为拉深 系数，用m表示。
m值越小→拉深变形程度越大。 毛料直径D0在非变薄拉深中 按照成形前后表面积不变原 则计算出来。
某种金属材料，一次拉深所能达到的最大变形程度所对应的拉深系 数称为极限拉深系数mlim，设计拉深工艺时，不得超过（小于）材料允 许的极限拉深系数。
移动式的构造及传动原理与普通锻压用的液压机相似，只是台面较大， 为了提高生产率常采用多个台面（见图2－58b）。
容框固定式液压机的结构简单、单位压力高、零件成形准确度高、手工 修整量小。见图2－60
图2-60为9600吨容框固定式液压机的外形图，图2-61为 工作原理图
图2－61为筒式橡皮压床。
图2-38为压弯与拉弯成形时应力分布情况对比。
拉弯时，在轴向施加了拉力，改变了剖面上的应力分布，加上拉弯模 预先对回弹量进行了补偿，所以可以明显减小回弹量，保证零件 准确度要求。
航空厂常用的型材拉弯机有： 转台式、张臂式二种。（图2-39、图2-40）
拉弯过程： 预先将型材零件固定在拉伸夹头的气动夹头中，先开动拉伸液压作动筒
让内部骨架去适应蒙皮，这就对飞机蒙皮零件提出了更高的要求。 单曲度蒙皮：滚弯、压弯
蒙皮零件 双曲度蒙皮：拉形（曲率变化较为平缓） 平板类零件
蒙皮类典型零件见图2－72。 图2－73为用拉形方法制造的双曲度蒙皮典型零件。 二.单曲度蒙皮滚弯成形 板料滚弯零件分类见图2－74。
工式加工方法，劳动强度大。 旋压成形机床类似于车床，或用车床改装而成。旋压模用铸铁、钢、
铝或硬木制造，对变形程度较大的零件可采用多次成形及中间退火处理。 旋压过程见图-50。
一般：
锥形件成形最容易→半球形稍难→圆筒形最难（与拉深相反），在
可能情况下尽量把旋压件设计成大曲率光滑曲线形状。
旋压件在成形过程中往往厚度会发生变化，对铝合金零件，厚度容
4）和机加比，材料节省、工时节约、材料组织细化、并且纤维不被切 断。
对某些难成形或常温下塑性较差的材料，可以采用加热强力旋压，见图 2-52
四、胀形 大型旋转体零件，如副油箱外壳等，可以用旋压，但劳动强度大，
因此可用胀形等方法。 胀形是利用分块式刚性模具，或利用液体或弹性体（橡皮）的压力，
把直径较小的筒形或锥形毛坯向外膨胀，成为直径较大的曲母线零件， 见图2-53和图2-54反应两种 不同的施加液压的方法： ①直接将液体通向两端密 封的工件腔内；（结构简单，
不但与材料的机械性质、供应状态、表面状况有关，而且与拉深方 法、有无压边、毛料的相对厚度（t/D0）、拉深模具的凸、凹模圆角半 径、间隙大小以及润滑状态有关。常见材料的 值见表2-2。
但当零件设计时要求细长比较大，拉深系数小于极限值时，可以采用多 次拉深，见图2-47。其中K为拉深比，值为
有时，还可以在拉深工序间增加退火工序，以恢复材料的塑性，提 高材料极限拉深变形的能力。
为了提高橡皮的单位压力，一般把橡皮装在金属容框里。 采用橡皮容框的 橡皮成形见图2－58所示。
图2－59为一般平面带弯边零件的成形过程。
橡皮成形所需单位压力：35～70MPa。由于需要的单位压力高，而且 容框尺寸又必须足够大，所以对成形压床的吨位要求高。 容框移动式液压机（500～5000吨）
橡皮成形液压机分两类 容框固定式液压机（最大吨位77000吨）
密封问题难以保证） 毛料8放入凹模9内-夹紧装置吊入 毛料腔内—盖板12紧锁-向作动筒 10内充压缩空气—推动活塞2和杆 6下行—利用密封圈5对毛料下端密 封，同时推顶盖板上行挤压密封圈 密封-充液胀形。
②将液体封闭于橡皮囊内，间接传递成形压力。（密封解决得好，每次成形时 排出和压入的液体少，生产率高）凹模5是用环氧塑脂制造的，凹模的外壳 4要有足够的强度承受张力。橡皮囊3固定于盖板9上，囊内有刚性密闭圆筒 2支撑。工作时，先将毛料8放置于凹模之内，再将橡皮囊凸模放入毛料中， 用锁钩7扣紧于凹模外壳上，从液体导管1注入液体加压成形。
滚弯时，毛料在滚轴的作用力和摩擦力作用下产生进给和塑性变形，成 形后的曲率半径大小取决于滚轮间的相对位置、毛料厚度及材料的 机械性能。
型材滚弯分类：见图2-33
型材滚弯机分类：
三轴滚弯机
按滚轮所处位置和个数，分 四轴滚弯机 见图2-34
六轴滚弯机
手动
按操作方式，分 机动
滚弯机
液压靠模
滚弯机属于通用设备，不必专门制造模具，尤其适合小批量生产。
如图2－63的冲裁。
直线弯边零件是橡皮成形中最简单的一种情况，受力状态见 图2－64。此时只发生弯曲变形，只要圆角半径不太小，就不存在成
形困难。
当橡皮压力不足出现弯边不贴模时，可以适当地增大工艺余量或手 工进行校正。
凹曲线弯边零件见图2－67所示，有封闭和不封闭两种，其成形极限问 题是弯边部分边缘材料受拉伸而过度变薄或开裂。
（4）利用橡胶或聚氨脂软凹模代替刚性凸模，调节压入深度 来控制弯曲角度，使卸载回弹后角度符合要求。
Reducing or eliminating Springback
例1. V形件弯曲：见图2-29 采用弯曲模压弯，制模之前要考虑角度
和半径的补偿，再经过试压调整。最后弯曲 成形的压力对回弹也有较大影响。
不利：生产效率低、需要熟练工人，而且对型材厚度、剖面形状有一定
的局限性。
常见问题：型材剖面畸变、腹板失稳、端头局部成形后复直等。见图2-
36。
四、型材拉弯成形 压弯和滚弯后的零件都有很大的回弹，根本原因是在弯曲变形的总量中
弹性变形部分所占比例较大，因此卸载后不能保持成形所获得的形 状及尺寸。 飞机结构中，机身、机翼型材零件由于相对弯曲半径很大，所以回弹更 加严重。 解决方法：采用型材拉弯。
二、拉深基本原理及成形工艺 圆筒形零件的拉过程见图2-43。 各部分的应力、应变状态分布图2-44。
为克服拉深过程中凸缘部分毛料的失稳起皱， 模具上一般都要设置压边装置。
如图2-46，拉深成形过程中，在凸模的作用下，把直径为D0的圆形毛料 拉入凹模，形成一个直径为d的圆杯形件，毛坯的外缘压缩量最大，其 应变值为：
进行拉伸加载，达到一定变形量后，在保持拉力不变的情况下，使 型材绕着拉弯模弯曲，直至贴模，然后再补拉，最后取下工件。 拉弯模示意图2-41
拉弯模具一般由：工作部分、垫板、底板组成，用螺栓连接成为整体。 模具设计原则：
工作型面的周长应比零件的切割长度每边加长10mm，两端圆角半径 不小于20 mm，模具侧边通常沿法线方向削平或开缺口，使拉弯终了 时夹头不致于碰到模具侧边。模具的工作面外形按零件的理论外形加 工，不考虑回弹量。模具的剖面形状要与型材的端面内形吻合，垫板 厚度应均匀，比型材腹板厚度大0.2～0.5mm。 材料：精制层板、厚铝板、费旧铝铸造。用于转台式拉弯机上的模具， 因为工作时侧压力较大，多选用厚钢板。 拉弯适用于各种钢材、铝合金、镁合金、钛合金的挤压型材和钣弯型材 零件的成形，制订拉弯工艺的重要内容就是： 选择合理的拉弯变形量、拉弯次数、预拉和补拉量，目的就是在最小的 拉伸量下获得必要的零件准确度。
模具的制造必须保证零件的 尺寸、形状准确度，并与相配 的零件协调，因此必须考协调 路线保证模具制造精度。
第六节 飞机蒙皮零件的制造－滚弯和拉形 一.概述 蒙皮是保证飞机气动外形的主要零件，因此它的表面光滑度和外形准
确度直接影响飞机的性能。 尤其是随着飞机蒙皮的加厚，高速飞机部件的装配多以蒙皮为基准，
除液压机之外，还有利用炸药爆炸产生的压力来成形零件。见图2－62 炸药的压力是通过水作为介质来传播的。
1.导线 2.筒盖 3.排气管 4.外筒 5.药塞 6.炸药 7.反射罩 8.橡皮 9.零件 10.成形模
三、橡皮成形工艺 直线弯边零件 凸（凹）曲线弯边的平面形零件
可加工的零件： 深度不大的立体形状零件 框肋类零件上的加强梗、减重孔、加强筋等 下料、冲裁、冲孔
差一般规定为
，对ห้องสมุดไป่ตู้合金为
。
除了普通旋压外，还有一类称为变薄旋压（剪切旋压）。
特点：零件壁厚相对于毛料的原始厚度变薄程度较大，毛料的形状在成
形过程中始终保持不变，即周边不发生收缩或延伸，面积的增加完全靠
毛料的变薄实现。
剪切旋压是在功率高、刚度大的专用机床上，用靠模控制滚轴，按一定
轨迹强力滚挤毛料，从而产生塑性流动取得与芯模一致的形状。
∵
当用平板毛料制造锥形件时，t0已经一定，
∴半锥角α越小，零件壁厚t越薄。
对金属材料其变薄量有一定限制，所以α也有一定极限值。见表2-3
旋压与拉深相比，有以下优点：
1）模具简单、经济；
2）零件精度高（
）、均匀、表面光洁（ 1.6～0.43）；
3）旋压可改善材料的机械性能，其强度极限、硬度和疲劳性能均有明 显提高；
例2.图2-30复杂剖面钣金型材的多工序 压弯成形，模具与简单V形件弯曲相 似，但工序次序的选择不但影响模具 的数量，有时还决定零件制造的可行 性。
带闭斜角的U形件弯曲成形压弯模具见图2-31。
图2－31
三、型材滚弯 是成形型材零件的经济方法。 变形方式：属于自由弯曲。
可以制造飞机近似圆形的隔框、加强缘条，还可制造变曲率的零件。 型材滚弯典型零件见图2-32。
（2）用校正弯曲代替自由弯曲
（3）补偿法：
a.在纯弯曲时，可以根据回弹值得就算结果或经验数据对弯 曲模工作部分形状进行修正，使加载弯曲“过头”一些，卸 载后回弹就能接近或等于图纸规定的尺寸。
b.利用弯曲件回弹方向的特点，使相反方向的回弹变形相互补 偿。
（3）改变模具结构形状，把弯曲凸模做成局部凸起的形状
封闭的凹曲线弯边实际上与圆孔翻边原理 相似。见图2－68为刚性模圆孔翻边成形及 应力分布图。 通常用翻边系数：
表示翻边变形程度。 孔的边缘纤维的延伸率为：
实际上K极限与材料相对厚度、孔边缘状态、 翻边模具的尺寸形状都有关，可查手册。
框肋类零件的 特点是平面带弯边，但在腹板上通常带有减重孔、加强 梗或筋，它们可以和弯边一次成形。
图2－69为标准减重孔在橡皮成形的同时压梗和冲孔用的镶套模具。
对镁合金和钛合金零件，也可以采用加热成形。 镁合金成形温度300～350C°，但成形压力较低，一般仅为6～7MPa, 成形情况见图2－70所示，毛料和模具都要加热。
对钛合金零件橡皮成形时需要温度高、成形压力大。工业纯钛 500 ～550C°，钛合金530～700C°。一般为了避免橡皮被烧毁，只 能在高速锤或橡皮落锤上冲击加压，但这种方法回弹较大，需要热 校形才能达到零件精度要求。
对于低塑性材料，如镁合金、钛合 金以及形状复杂的拉深件，为了减少 拉深次数，也可以采用加热拉深的 成形工艺，见图2-48所示。
拉深也可用于成形非圆形的复杂形状零件，如图2-49所示的矩形盒零件， 其四个圆角部位的毛料展开方法比较复杂。
三、旋压 特点： 模具简单，小批量生产成本低，旋压模仅为拉深模的十分之一。 对飞机上的一些大、中型旋转体零件仍延用这种方法。是一种半手
胀形的优点： 工艺过程简单、成本低、表面光滑，可以很容易地成形出凸肚零件。 胀形所用毛坯主要是由板料滚弯焊接而成，或采用有底的拉伸件。
另外还有爆炸胀形：如图2－55 胀形中最大变形区材料的延伸率 从图2－56中可见：
为胀形系数，用来衡量胀形零件的 变形程度。
胀形的最大许可延伸率可查阅手册，它与材料种类、厚度及有无 焊缝等因素有关。 如毛料经过滚弯焊接后，焊缝处塑性最低，它的延伸率比本体材料 降低15～20％，因此：
第四节 飞机迥转体零件及中小形器皿形零件的制造-旋压、胀形及拉深 一、拉深成形概述
将平板毛坯或杯形毛坯在凸模作用下拉入凹模型腔形成开口空心零 件的成形工艺方法。又叫做：压延、引伸。
拉深加工对象品种繁多，日用品、电器元件、机械零件、飞机结构 件、汽车零件的成形。如飞机上的螺旋桨帽、喷气发动机进气道口、副 油箱等。
第五节 框肋类零件的制造－弹性模成形 一、概况
飞机机身隔框和机翼翼肋等零件，虽然可以用刚性模弯边或拉深成 形，但因为零件种类多，每种零件的数量很少，考虑到经济因素，必需 要简化模具。
如图2－57的典型框肋类零件，主要是用橡皮垫代替刚性凹模，即 橡皮成形。
二、橡皮成形机床 橡皮成形属于半模成形，一般只是制造一个凸模，凹模用橡皮代替。