§6-1 橡皮成形

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凹曲线极限弯边系数与板料种类、性能、状态、厚度、 成形的单位压力、毛料边缘的粗糙度及冷作硬化程度、弯边
高度等有关。
例如，新淬火状态下的LYl2M和LC4M材料，当单位压 力为7.5～40MPa时，极限弯边系数为15％～20％。在板料厚
(一)凸曲线弯边的橡皮成形
沿凸曲线轮廓弯边，又称压缩 弯边，成形过程中弯边区毛料可能 因收缩变形太大而起皱，情况和无 压边圈的拉深成形相似。
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1．成形过程
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典型的橡皮凸曲线弯边的成形过程是：“先允许起皱，然后再压平”。
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二、橡皮成形设备及模具
(三)压型模
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橡皮压型模构造简单，其外缘取决于零件的平面形状。
压型模的高度视零件的弯边高度而定。压型模上通常需安装
两个定位销，定位销之间的距离应尽量大一些，并避免置于 压型模模面的对称位置。
压型模的材料根据零件形状、尺寸以及产量选用，可以
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二、橡皮成形设备及模具
(二)橡皮囊液压机
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随着框肋类零件厚度的增大和精度的提高，橡皮成形时橡皮所能提 供的单位压力也在不断提高。现在我国航空工厂中使用的77000吨橡皮囊 液压机的单位压力可达1000bar。 目前橡皮囊液压成形机床主要有两类：一类为框架式，另一类为圆筒 式。
是钢、铝、夹布胶木、精制层板、塑料板和锌基铝铜合金等。 橡皮压型模的传统制造方法是，以模线样板为依据，按 样板下料在通用铣床上粗铣外形，然后按样板手工修锉压型 模型面外形和斜角。 现在广泛采用数控加工。
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三、“一步法”成形
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度小，或零件凹曲线半径较大时采用较小数值，反之取较大
的数值。
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(三)减轻孔及加强窝的成形
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为了提高框肋零件的刚度和减轻结构重量，这类零件的 腹板常常有减轻孔和加强窝 。
图6-11
带减轻孔和加强窝的腹板
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橡皮成形的消皱能力除与橡 皮压力有关外，还取决于皱纹 形状和大小，以及橡皮的硬度。
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2．成形极限
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(1)定义 凸弯边成形极限指有凸曲线弯边零件，在一次弯边成
在l000mm 以下的凸曲线弯边零件，极限弯边系数见表6-1。当板料厚度
较小或零件凸曲线半径较大时，采用表中较小的数值，反之取较大的数 值。
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需要指出的是：当零件的
弯边系数较大时，为了提高一 次成功率，减小手工工作量，
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橡皮成形方法通常有两种： 一是橡皮囊成形法 ； 二是橡皮垫成形法。
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图6-2 橡皮成形原理 (a)橡皮囊式压床的成形原理 (b)格林式橡皮压床的成影原理 1-压型模； 2-工作台； 1-压床下台面；2-工作台；3-压型模； 3-机床框架； 4-橡皮囊； 4-板料； 5-销钉； 6-压床上台面； 5-橡皮外胎； 6-板料 7-容框； 8-橡皮； 9-零件
提高零件的成形质量，除了提
高机床的单位压力外，还必须 对成形模的结构进行改进。
图6-9 防皱块和校形块 （a）橡皮成形 (b)增加橡皮对凸缘压力的“陷阱” (c)拉探圆棒 (d)斜楔 (e)绕桓板 (f)拉深环
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(二)凹曲线弯边的橡皮成形
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四、橡皮成形中的FMS
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美国一飞机工厂的钣金加工FMS系统中，包括有三个加工 单元： 第一单元是在数控／步冲轮廓压力机或特形铣床上加工平面 板件； 第二单元是在液压机上加工曲线型弯曲件； 第三单元是在小型或大型压弯机上加工直线形弯曲件。 加工过程使用的模具，零件检验和操作全部自动化，各加工 单元均配置有模具、板料的自动传送和存贮系统，及各加工单元 之间由计算机控制的板料传送装置连接。
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(2)二次皱的形成阶段
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当皱谷出现较宽的平台区之后，橡皮压力不断增大时，皱峰在 逐渐压平和缩小过程中，使平台区又承受到愈来愈大的周向压应力。 当该应力超过板的起皱极限后，于是发生第二次起皱现象，如图64(c)所示。 板材愈薄，弯边愈高，皱纹数量也愈大。
(3)皱的压平阶段
(1)压缩失稳和首次皱的形wk.baidu.com阶段
成形时，橡皮首先压到 压型模的上平面并向压型模 的四周挤下，使板料悬空于 压型模外的部分受压而折弯。 板料沿凸曲线轮廓向下折弯 时，材料在切向受到挤压。 于是产生周向压应力与周向 压应变。当周向压应力超过 板材压缩起皱的极限应力时， 弯边上将起皱。
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形过程中，弯边部分不产生皱褶的最大变形程度。通常用 极限弯边系数表示。
K
H H 1000 0 100% R H R
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(2)成形极限
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极限弯边系数K的大小与板材种类、性能、状态、厚度、成形的单 位压力、成形温度、橡皮硬度等有关。对于材料厚度为 0.5～3.0mm，R
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一、橡皮成形工艺
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原理：当橡皮承受高压时，它的行为特征如同液体。因此，当压力增 高时，橡皮膜保持为模具的形状。 具体地讲：橡皮成形过程一般包括“成形与校形”两道工序。 “成形”是使板料压靠到压型模的侧壁上，所需的压力并不高。 “校形”是将成形中产生的皱褶和回弹消除掉，所需的压力很高。
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二、橡皮成形设备及模具
(一)橡皮垫式成形机
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橡皮垫成形机通常有向上推进式和向下推进式两种。
橡皮垫式成形机 1-压床下台面；2-工作台；3-压型模； 4-板料； 5-销钉； 6-压床上台面； 7-容框； 8-橡皮； 9-零件
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在制造航空飞行器的框肋结构钣金件时，会遇到以下两种特殊问题：
一是框肋类零件结构复杂，通常是平面带弯边、变斜角、外缘为变曲率的 复杂形状零件，并且零件上一般分布有减轻孔和加强埂。 二是框肋类钣金件的品种多、数量少，许多框肋钣金件在一架飞机上只用 几件。 对于上述特殊问题在航空工厂中通常是用橡皮成形方法解决。
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作业布置：
习题（P219）：1、2
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Thank you
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五、橡皮成形之优缺点
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橡皮成形工艺的主要优点： (1)模具费用较低，与通常所用模具相比一般可降低90％。 (2)成形前的准备时间较短。 (3)模具整修简单。 (4)成形过程不会使工件的表面划伤。
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五、橡皮成形之优缺点
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橡皮成形的缺点： (1)试验法在该工艺中占有较大的比重。 (2)材料的利用率较低。 (3)橡皮成形与通常的生产方法相比，压力机的吨位较大(一般 约为50000kN)，这使薄板的加工受到限制。 (4)尽管在关键部位放置橡皮块可以提高成形深度，但成形具 有凹窝的零件仍受到限制。 (5)一般情况下，这种方法只能对零件进行初步成形，后续的 工作还必须手工来完成。 总的来讲：目前橡皮成形工艺主要用在飞机工厂成形形状简 单的高强度铝合金。
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凹曲线弯边件的板料外缘长度小于零件边缘长度，其成形机理与翻 边成形相同．当橡皮成形凹曲线弯边零件时，弯边部分的材料处于两向 拉伸状态，开裂的可能性很大，所以，其边缘制备要完善，弯边系数要 控制在极限范围内。 凹曲线弯边成形极限是指有凹曲面的弯边零件，在弯边一次成形过 程中，弯边部分不产生破裂的最大变形程度。通常用极限弯边系数来表 示。 H K 100% R H
“一步法”成形是国内采用的革新工艺，其核心是利用铝合 金板材经淬火后，采用低温贮存的办法，保持铝合金板材在新淬 火状态下的良好塑性并以机械化手段一次完成新淬火料的成形和 校形工作。 在“一步法”生产线中，主要的设备有：低温室、多辊 板材矫正机以及无齿收缩机。
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飞机钣金成形原理与工艺
2016/3/28
张家界航空工业职业技术学院
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飞机钣金零件的主要特点是：品种多数量少，结构复 杂，外廓尺寸大，刚度小以及质量要求高。
特色主要包括：使用适合某一类零件成形的专业设备，
使用半模成形，使用简易模和通用模成形以及利用材料的热 处理状态进行成形等。