1、飞机钣金零件成型特点和方法飞机钣金零件成型特点和方法2本章内容本章内容2.1 飞机钣金工艺概述飞机钣金工艺概述2.2 平板零件和毛料制造方法2.3 飞机型材零件的制造方法2.2 飞机回转体零件制造方法2.5 框肋类零件的制造方法2.6 飞机蒙皮零件的成形方法2.7 飞机复杂壳形零件的成形方法2.8 飞机钣金零件制造的新工艺新方法2.9 钣金成形的计算机模拟3p 钣金成形（sheet metal forming）：钣金零件成形是对薄板、薄壁型材和薄壁管材等金属毛料施以外力，使毛料在设备和模具作用下产生变形内力，此变形内力达到一定数值后，毛料就产生相应的塑性变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件
2、的加工方法。2.1 飞机钣金工艺概述飞机钣金工艺概述4蒙皮蒙皮隔框隔框壁板壁板翼肋翼肋导管导管 占飞机零部件的50以上，大型飞机约35万项钣金零件。 飞机钣金工艺是航空制造工程的重要组成部分。5飞机钣金零件挤压型材零件挤压型材零件板材零件板材零件管材零件管材零件压压下下陷陷型型材材压压弯弯型型材材滚滚绕绕弯弯型型材材拉拉弯弯型型材材复复杂杂形形型型材材平平板板零零件件板板弯弯型型材材零零件件拉拉深深零零件件蒙蒙皮皮成成形形零零件件整整体体壁壁板板落落压压零零件件旋旋压压零零件件热热成成形形零零件件橡橡皮皮成成形形零零件件爆爆炸炸成成形形零零件件SPF和和SPF/DB成形成形零件零件局局部部成成
3、形形零零件件无无扩扩口口弯弯曲曲导导管管扩扩口口弯弯曲曲导导管管滚滚波波卷卷边边弯弯曲曲导导管管异异形形弯弯曲曲导导管管焊焊接接管管6 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：p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35万项钣金零件，而其中的个别项目只有一两件。p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，与其他行业的钣金零件相比技术要求高，加工难度大。 2.1 飞机钣金工艺概述飞机钣金工艺概述72.1 飞机钣金工艺概述飞机钣金工艺概述
4、下料下料成形成形手工下料手工下料模具下料模具下料机械下料机械下料数控下料数控下料基本工艺基本工艺飞机钣金工艺飞机钣金工艺飞机钣金工艺飞机钣金工艺82.1 飞机钣金工艺概述飞机钣金工艺概述飞机钣金零件分类及其制造方法：p平板类零件 剪裁、铣切、冲裁p蒙皮类零件 闸压、滚弯、拉形、落压；p框肋类零件 橡皮成形、闸压、滚弯、拉弯、绕弯、落压；p管子类零件 弯管、扩口、缩口；p整体壁板零件 化学铣切、数控铣切、喷丸成形；p其他成形方法 旋压、爆炸成形（校形）、胀形、钛板热成形；9本章内容本章内容2.1 飞机钣金工艺概述2.2 平板零件和毛料制造方法平板零件和毛料制造方法2.3 飞机型材零件的制造方法2
5、.2 飞机回转体零件制造方法2.5 框肋类零件的制造方法2.6 飞机蒙皮零件的成形方法2.7 飞机复杂壳形零件的成形方法2.8 飞机钣金零件制造的新工艺新方法2.9 钣金成形的计算机模拟102.2 平板零件和毛料的制造方法平板零件和毛料的制造方法p剪裁、铣切及冲裁剪裁、铣切及冲裁p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。p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。112.
6、2.1 剪裁剪裁 剪裁是下料方法中最经济的一种方法。因此，钣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：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）龙门剪床（包括平口剪床和斜口剪床） 闸刀剪床闸刀剪床 圆盘剪床圆盘剪床 振动剪床振动剪床12 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。13 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220mm，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
7、0.5mm 左右。14剪裁过程剪裁过程 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：）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。）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。）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。15 剪剪裁裁过过程程16圆角区圆角区剪刃压迫板料，使之发生弯曲剪刃压迫板料，使之发生弯曲变形变形剪断区剪断区，表面光亮，说明当上剪刃挤压，表面光亮，说明当上剪刃挤压板料时，
8、曾迫使板料发生塑性变形板料时，曾迫使板料发生塑性变形揉压区揉压区，下剪刃压迫板料产生的塑性变，下剪刃压迫板料产生的塑性变形形剪裂区剪裂区，无光泽，属剪裂，无光泽，属剪裂17剪裁质量指标剪裁质量指标剪裁质量指标主要有三个：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 上下刃间隙上下刃间隙对剪裁后毛料断面质量、尺寸精度和剪裁力对剪裁后毛料断面质量、尺寸精度和剪裁力都有影响，不同材料厚度选用不同的间隙，剪刃的间隙随厚都有影响，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，通常选取度的增加而增加，通常选取15。18 剪切时作用在板料上的力剪切时作用在板料上的力 19 剪切力
9、计算剪切力计算2000.651.3PFtg F板料和剪刃接触时的受剪面积0材料的抗剪应力，对于大多数材料0（0.60.75)b板料厚度剪刃斜角1.3修正系数，考虑剪刃间隙、钝化，及材料厚度和表面情况不一致等。斜口剪LtP 直口剪L剪切长度20圆滚剪与斜滚剪圆滚剪与斜滚剪 滚剪剪裁原理与龙门剪相似，但机床结构完全不同。滚剪剪裁原理与龙门剪相似，但机床结构完全不同。根据滚刃位置不同，可分为圆滚剪和斜滚剪两种。根据滚刃位置不同，可分为圆滚剪和斜滚剪两种。n圆滚剪主要用于裁剪直条料（长度可不受限制）。条料滚圆滚剪主要用于裁剪直条料（长度可不受限制）。条料滚剪宽度容差比龙门剪裁料时小，一般可保持在剪宽度
10、容差比龙门剪裁料时小，一般可保持在0.127mm 左右。左右。n斜滚剪适用于剪裁曲线外形毛料。斜滚剪适用于剪裁曲线外形毛料。tgthPn5 . 0hn-剪刃挤入料深21圆滚剪与斜滚剪圆滚剪与斜滚剪22多盘剪多盘剪232.2.2 铣铣p铣裁是用金属切削的方法来分离板料和制成平板铣裁是用金属切削的方法来分离板料和制成平板零件或是毛料的。它适合于曲线轮廓的工件及批零件或是毛料的。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。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，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
11、床、数控钣金下料铣后来采用大型自动靠模铣床、数控钣金下料铣床床24 2526272.2.2 铣铣p在飞机制造过程中，对于大、中型曲线外形或带在飞机制造过程中，对于大、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，铣切加工成本通常要求较高时，常用铣切加工，铣切加工成本通常高于冲裁，但产量小时情况却相反。高于冲裁，但产量小时情况却相反。 p靠模铣、数控铣及数控激光切割机的采用，改善靠模铣、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。了劳动条件、提高工作效率。 28292.2.3 冲裁冲裁p冲裁工艺冲裁工
12、艺在机器制造、仪表制造的各个领域均有在机器制造、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。汽车的大梁，都是用冲裁下料或直接制造。 30本章内容本章内容2.1 飞机钣金工艺概述2.2 平板零件和毛料制造方法2.3 飞机型材零件的制造方法飞机型材零件的制造方法2.2 飞机回转体零件制造方法2.5 框肋类零件的制造方法2.6 飞机蒙皮零件的成形方法2.7 飞机复杂壳形零件的成形方法2.8 飞机钣金零件制造的新工艺新方法2.9 钣金成形的计算机模拟312.3 飞机型材零件的制造方法飞机型材零件的制造方
13、法p型材零件按外形可划分为直线形、平面弯曲和空间弯曲三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。有型材剖面形状和角度的改变，压制下陷和冲切缺口等等。p型材零件的毛坯型材零件的毛坯型材，主要以两种方式获得：用型材，主要以两种方式获得：用和和。它们的剖面沿长向均为等剖面，如需要。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，变剖面和变厚度的型材，则需通过补充铣切获得。通常，板弯型材的制造和挤压型材的补充
14、铣切，由飞机工厂进行，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。挤压型材则外购。p飞机型材零件的制造方法飞机型材零件的制造方法-压弯、滚弯、拉弯压弯、滚弯、拉弯32332.3.1 板弯型材的压弯成形板弯型材的压弯成形p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；后者因送量的特
15、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。机工厂较少采用，而广泛用于建筑和家具制造。34）弯曲）弯曲 ： 弯曲在弯曲模中进行。以弯曲角弯曲在弯曲模中进行。以弯曲角 和弯曲半径和弯曲半径 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。为压缩变形，中部为中性层，应力、
16、应变为零。35 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。 弯弯曲曲变变形形过过程程弯曲变形区弯曲变形区36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。 （2）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。37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（t10
17、mm）的弯曲极限可能出现细颈。150/minAtR38p弯曲裂纹多发生在弯曲半径和弯曲角度要求过于严格的情况下。弯曲宽度较小的产品，裂纹在宽度的两端；弯曲宽度较大时，裂纹沿着弯曲线，在弯曲宽度的中部附近发生。39压弯成形的设备压弯成形的设备 压弯机是一种通用的压弯设备，飞机工厂常用压压弯机是一种通用的压弯设备，飞机工厂常用压弯机的压力为弯机的压力为 0.22 .5MN ，工件长度，工件长度 35m。为。为了压弯成形整体壁板零件，国外还装备了压力达了压弯成形整体壁板零件，国外还装备了压力达1820MN 、工件长达、工件长达 16m的大型压弯机。的大型压弯机。 压弯机在钣金设备中，是较早实现压弯机
18、在钣金设备中，是较早实现NC和和NC控制控制的。为适应多品种零件的生产，它已发展为柔性制的。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。造单元，与龙门剪组合实现了柔性制造系统。402.3.2 型材零件弯曲的特点型材零件弯曲的特点p在飞机生产中，最常见的型材弯曲有内弯和外弯在飞机生产中，最常见的型材弯曲有内弯和外弯两种：两种：即弯曲时型材的底边在内，为压缩变即弯曲时型材的底边在内，为压缩变形；形；则底边在外，为拉伸变形。当然，还有则底边在外，为拉伸变形。当然，还有其它型式的弯曲。其它型式的弯曲。412.3.2 型材零件弯曲的特点型材零件弯曲的特点p型材的剖面形
19、状比较复杂，弯曲成形时往往伴随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，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。则可改善零件的成形质量。42 （1）型材剖面上的合力作用点应通过型材剖面的形心（它）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，使弯曲零件产生额外弯矩，使弯曲零件产生纵向翘曲纵向翘曲。因此，拉弯和拉校型材。因此，
20、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。时，夹钳钳块的中心必须与型材的剖面形心重合。43 （2）弯曲力的作用点应通过弯心（即型材剖面上剪应力的合）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则，除弯曲外还产生扭转 ，并导致，并导致剖面畸变剖面畸变。具有两个对称轴。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剖面的两根型材组合
21、为对称剖面进行弯曲 。44 （3）弯曲作用面应与剖面）弯曲作用面应与剖面惯性轴平面相重合。否则，弯惯性轴平面相重合。否则，弯曲中性层将不垂直于弯矩作用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面，而偏向于最小惯性轴的一侧，致使弯曲的同时还产生扭侧，致使弯曲的同时还产生扭转、挠曲和剖面畸变等。转、挠曲和剖面畸变等。45限制型材畸变的方法p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。 46 弯曲型材零件的方法很多，有模压、滚弯、弯曲型材零件的
22、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。为滚弯、拉弯和拉弯加侧压等三种方法。滚弯滚弯拉弯拉弯拉弯加侧压拉弯加侧压472.3.3 型材零件的滚弯成形型材零件的滚弯成形p滚弯是历史悠久的弯曲工艺方法之一。最初用于制造各种圆筒和圆框等零件，以后进一步发展为制造变曲率的零件。就其变形方式来看，滚弯属于自由弯曲。在飞机制造中常用来制造机身、进气道隔框、加强缘条等骨架零件。 482.3.3 型材零件的滚弯成形型材零件的滚弯成形滚弯机床滚弯机床49在型材滚弯中常用四轴滚。而板料滚弯常用对称三轴滚。5051自动
23、型材滚弯机床自动型材滚弯机床 52 532、滚弯成形的极限、滚弯成形的极限(/, /)f R H t H1(/, /)crfR H t H出现颈缩的延伸率出现颈缩的延伸率R-零件的弯曲半径零件的弯曲半径H、t-型材弯曲平面内缘型材弯曲平面内缘条的宽度和厚度条的宽度和厚度起皱的临界应力起皱的临界应力543、滚弯型材零件的质量、滚弯型材零件的质量 经滚弯成形的型材零件，质量问题较多，例如，经滚弯成形的型材零件，质量问题较多，例如，回弹、扭翘、剖面畸变、边面不平和塌角等，此外，回弹、扭翘、剖面畸变、边面不平和塌角等，此外，型材两端的直线段还需用其型材两端的直线段还需用其它补充方法进行弯曲。它补充方法
24、进行弯曲。）扭翘）扭翘 扭翘是滚轮作用力扭翘是滚轮作用力未能通过形心引起的。未能通过形心引起的。55563、滚弯型材零件的质量、滚弯型材零件的质量2）夹角改变与边面不平）夹角改变与边面不平 也是滚轮作用力未能通过形心引起的。也是滚轮作用力未能通过形心引起的。573、滚弯型材零件的质量、滚弯型材零件的质量3）塌角）塌角 滚弯曲率半径较小的挤滚弯曲率半径较小的挤压型材时，型材的底边受压型材时，型材的底边受有较大的摩擦力，阻止了有较大的摩擦力，阻止了边缘向宽向收缩（泊松比边缘向宽向收缩（泊松比效应），只好从摩擦力较效应），只好从摩擦力较小的角处拉走材料，于是小的角处拉走材料，于是出现了塌角现象出现了
25、塌角现象. 583、滚弯型材的工艺特点、滚弯型材的工艺特点p滚弯方法的最大优点是通用性大，不必专门制造滚弯方法的最大优点是通用性大，不必专门制造模具，只需制做适合不同型材剖面形状、尺寸的模具，只需制做适合不同型材剖面形状、尺寸的滚轮，因此生产准备周期短，常用于小批量生产。滚轮，因此生产准备周期短，常用于小批量生产。p滚弯的缺点是生产效率低，需经反复辗试才能获滚弯的缺点是生产效率低，需经反复辗试才能获得准确几何形状，同时需要熟练工人操作，对型得准确几何形状，同时需要熟练工人操作，对型材厚度、剖面形状均有限制。滚弯时，常出现型材厚度、剖面形状均有限制。滚弯时，常出现型材剖面变形、腹板面失稳等故障。
26、材剖面变形、腹板面失稳等故障。592.3.2 型材零件的拉弯成形型材零件的拉弯成形p压弯和滚弯后的零件都有很大的回弹。根本原因是弯曲应压弯和滚弯后的零件都有很大的回弹。根本原因是弯曲应力中存在弹性分量，卸载后弹性变形自动消失，因而不能力中存在弹性分量，卸载后弹性变形自动消失，因而不能使零件保持弯曲过程所得到的形状。如果弯曲半径较大，使零件保持弯曲过程所得到的形状。如果弯曲半径较大，材料内外层纤维的应力没有达到屈服点，卸载后零件将完材料内外层纤维的应力没有达到屈服点，卸载后零件将完全恢复原状。飞机上的各种骨架零件，如长桁、框缘、肋全恢复原状。飞机上的各种骨架零件，如长桁、框缘、肋条等很多具有较大
27、的相对曲率半径，而零件外形准确度要条等很多具有较大的相对曲率半径，而零件外形准确度要求又极高，这类零件如果用普通方法弯曲，较难于达到要求又极高，这类零件如果用普通方法弯曲，较难于达到要求。需要采用新的弯曲方法，于是出现拉弯成形方法。求。需要采用新的弯曲方法，于是出现拉弯成形方法。60612.3.2 型材零件的拉弯成形型材零件的拉弯成形p附加拉力的弯曲称之为拉弯。拉弯适合于成形尺寸和附加拉力的弯曲称之为拉弯。拉弯适合于成形尺寸和曲率半径都较大的型材零件，以单曲率者为宜。空间曲率半径都较大的型材零件，以单曲率者为宜。空间曲率不大者亦可用其成形，但需附加一些装置。曲率不大者亦可用其成形，但需附加一些
28、装置。p拉弯的工艺有三种：拉弯的工艺有三种：先拉后弯先拉后弯先弯后拉先弯后拉先拉后弯再补拉先拉后弯再补拉62型材两端夹紧型材两端夹紧后，工作台连后，工作台连同拉形模一起同拉形模一起顶升，使坯料顶升，使坯料于拉形模贴合。于拉形模贴合。63641. 拉弯机理拉弯机理 先拉后弯：先拉后弯：先将型材剖面拉伸超过屈服点，然先将型材剖面拉伸超过屈服点，然后再施加弯矩后再施加弯矩M 651. 拉弯机理拉弯机理 先弯后拉先弯后拉p661. 拉弯机理拉弯机理 先拉后弯再补拉先拉后弯再补拉 是飞机工厂最常采用的拉弯方法，预拉可防止型材内层起皱，补拉用以消除回弹。由于型材与拉弯模之间的摩擦力削弱了从夹钳传来的拉力，
29、使型材悬空段与靠模段所承受的拉力不相等。加之，拉弯过程容易将液体润滑剂挤走，又加大了两者之间的摩擦力。这样，更加剧了拉力不相等的情况。因此，拉弯机夹钳施加的补拉力已超过，而型材的中央段还可能尚未进入屈服。 在实际生产中，工人常在之后还采用多次松开再补拉的操作方法，使挤走了的润滑剂又流回来。当然，补拉后重新涂一次润滑剂其效果会更好些。672. 拉弯加侧压的成形方法拉弯加侧压的成形方法工作原理：工作原理：682. 拉弯加侧压的成形方法拉弯加侧压的成形方法692.3.2 型材零件的拉弯成形设备型材零件的拉弯成形设备（1）顶式拉弯机）顶式拉弯机（2）张臂式拉弯机）张臂式拉弯机（3）转台式拉弯机）转台式
30、拉弯机（2）带侧压的转台式拉弯机）带侧压的转台式拉弯机（5）与拉形机合并的拉弯机）与拉形机合并的拉弯机70（1 1）顶式拉弯机）顶式拉弯机71（2 2）张臂式拉弯机）张臂式拉弯机72（2 2）张臂式拉弯机）张臂式拉弯机73转臂式拉弯机转臂式拉弯机74转臂式拉弯机转臂式拉弯机7576（3 3）转台式拉弯机）转台式拉弯机 这种机床的优点是结构简单，能弯曲弯角大于180的零件和有正、反曲率的零件。但拉伸作动筒的长度大，又只能从一端施加拉力，降低了补拉的效果。77拉弯成形的优缺点拉弯成形的优缺点优点：优点：n回弹小；回弹小；n防止型材内边起皱，提高零件的抗拉强度防止型材内边起皱，提高零件的抗拉强度;n
31、用半模成形，模具承压小，无需用高强和耐磨材用半模成形，模具承压小，无需用高强和耐磨材料制作。料制作。缺点：缺点：n零件形状受限制；零件形状受限制；n材料利用率低；材料利用率低；n生产效率较低，需用专用机床。生产效率较低，需用专用机床。78本章内容本章内容2.1 飞机钣金工艺概述2.2 平板零件和毛料制造方法2.3 飞机型材零件的制造方法2.2 飞机回转体零件制造方法飞机回转体零件制造方法2.5 框肋类零件的制造方法2.6 飞机蒙皮零件的成形方法2.7 飞机复杂壳形零件的成形方法2.8 飞机钣金零件制造的新工艺新方法2.9 钣金成形的计算机模拟792.2 在飞机结构中，有许多开口空心零件。这类零
32、件一般是用平板毛料或空心半成品，用金属模具通过一定的工艺方法制成。在飞机工厂里常用拉深（又称引伸、压延）、旋压、胀形等工艺方法。n空心旋转体-旋压、胀形、拉深 n盒件体-拉深、落锤 802.2.1 拉深拉深1）拉深概念：与）拉深概念：与拉伸拉伸区别。区别。利用拉深模将平板毛料或空心利用拉深模将平板毛料或空心半成品压成一个开口的空心零半成品压成一个开口的空心零件。件。8182拉深变形过程拉深变形过程拉深变形过程拉深变形过程 凸模与毛坯接触时，毛坯首先弯曲，与凸模圆角接触处的材料发生胀形。凸模继续下降，法兰部分坯料在作用下通过凹模圆角向直壁流动，进行拉深变形。拉深是弯曲、胀形、拉深的变形过程。83
33、2.2.1 拉深拉深2)拉深系数拉深系数m=d/D0d为筒形件外径D0为毛料的直径拉深系数表示拉深过程中的变形程度，拉深系数表示拉深过程中的变形程度，一般：一般：mKmax时，应多次拉形，退火状态初拉，新淬火状态后拉校。可使用一套模具多次拉形或中间增加过渡模。180工作台上升速度p拉形过程要速度均匀，不间断，有利于提高零件的质量。181拉形成形的影响因素 板料塑性指数：n（应变强化指数)、 （厚向异性指数） 摩擦力：面摩擦和圆角摩擦 毛料形状 夹钳形式 拉形模表面特性：要光滑流线、硬度高、刚度大。r182拉形工艺拉形工艺183184185蒙皮拉形成形质量蒙皮拉形成形质量（1）外形的检验外形的检
34、验n一般都在拉形模上进行，零件覆盖在拉形模上用手按压试探蒙皮是否局部浮离模胎。歼击机蒙皮允许间隙0.5mm，局部非配合区1mm，大型客机和轰炸机允许间隙0.8mm。n对于厚度为1 mm的蒙皮加压5 kg，2mm的蒙皮加压7 kg，能够使蒙皮贴合的，则符合要求。 （2）表面质量）表面质量n变形量小于临界值的80%；n成形后尽量不再热处理；n使用细晶粒度的板材，拉形后不易产生粗晶。1862.6.3 镜面蒙皮成形镜面蒙皮成形p镜面蒙皮又称抛光蒙皮。具有耐疲劳，抗腐蚀，气动表面光滑、美观等特点，在近代大型民用飞机上被广泛采用。MD-82飞机镜面蒙皮占蒙皮总量的70，最大长度为9.8m，最宽2.1m，厚
35、度到5mm。p一般的蒙皮加工方法均适宜镜面蒙皮的加工，特殊问题是生产全过程的表面保护和损伤修复技术。单曲度镜面蒙皮用闸压和滚弯可以成形，双曲度蒙皮用拉形方法加工 。187（1）镜面蒙皮拉形成形）镜面蒙皮拉形成形 飞机外蒙皮采用优质镜面板材拉形成形时注意事飞机外蒙皮采用优质镜面板材拉形成形时注意事项如下：项如下： n速度尽可能缓慢，太快易拉断。速度尽可能缓慢，太快易拉断。n拉形变形量不能超过拉形变形量不能超过2，否则会出现严重，否则会出现严重“滑移滑移线线”，最合适的变形量为，最合适的变形量为1.5%2。n应采用连续拉形，不能间断。应采用连续拉形，不能间断。 n润滑剂粘度适中，涂刷均匀。润滑剂粘
36、度适中，涂刷均匀。188（2）蒙皮保护）蒙皮保护 p镜面蒙皮板料已经供货厂进行了保护，在制造和加工处理期间，如果保护层妨碍操作，则需除去。加工后存放或转到另外生产场所要重新涂包保护层。p为防止材料及蒙皮尖角或边缘受到划伤和损坏，在车间内搬运前，应对厚度大于0.5mm 的全部蒙皮使用角保护器及边缘保护器。p仅在保护涂层上贴压敏标签或其他识别标签，不允许贴在镜面蒙皮表面上。p搬运无保护涂层的镜面蒙皮时要戴干净的细纱手套，以防止手印污染。p搬运时在板材或蒙皮之间以及与搬运架的接触面之间，要使用衬垫隔离，衬垫材料有纸 板、复合纸板、泡沫衬垫、聚乙烯衬垫等。189拉形设备拉形设备 许多小夹钳排成一排固定
37、不动，依靠台面的升降产生拉力。但是夹钳可以根据台面上模具的位置和形状加以调节，使拉力的作用方向和凸模边缘相切。图中所示的纵拉设备除了台面可以升降外，夹头也可以伸缩。拉形设备包括：纵向、横向和纵横向拉形机。190豪福特立式拉形机191192193L700-2500MM-12000MM纵向数控蒙皮拉伸机纵向蒙皮拉伸机PO-3M194液压蒙皮拉伸机液压蒙皮拉伸机195本章内容本章内容2.1 飞机钣金工艺概述2.2 平板零件和毛料制造方法2.3 飞机型材零件的制造方法2.2 飞机回转体零件制造方法2.5 框肋类零件的制造方法2.6 飞机蒙皮零件的成形方法2.7 飞机复杂壳形零件的成形方法飞机复杂壳形零
38、件的成形方法2.8 飞机钣金零件制造的新工艺新方法2.9 钣金成形的计算机模拟1962.7 飞机复杂壳形零件的成形方法飞机复杂壳形零件的成形方法p现代飞机结构中有为数不少的蒙皮和骨架零件，不仅外形不规则，还有局部的陡起陡伏。由于形状复杂，这类零件如在冲床或液压机上压制，往往需使用多套模具、经过多道压制工序才能成形；但是这类零件品种虽多，每种的数量却非常之少，往往每架飞机中只有12件，不论从降低零件制造成本或从缩短生产准备周期方面考虑，都不容许使用多套模具。p如发动机罩，各种整流蒙皮，排气管和油箱端盖等，一般尺寸都较大，零件数量占钣金零件总数的810，而劳动量却占到钣金零件总劳动量的202519
39、72.7.1 典型零件分类典型零件分类（1）蒙皮类零件（2）波纹板类零件（3）型材大梁类（2）盒形类零件（5）加强板盒油箱壳体类零件（6）管叉类（7）联合成形的复杂件1982.7.1 典型零件分类典型零件分类1992.7.1 典型零件典型零件2002.7.1 典型零件分类典型零件分类p对上述零件，手打成形不用模具，但是要依靠高超的操作技术，生产率太低，产品质量也难于保证。p上述形状复杂的零件既不宜纯用机械化方法压制，又不宜纯用手打成形方法加工，只有采用半机械化半手工的制造方法才较为合理。落压成形就是适应这种需要而产生并发展起来的成形方法。2012.7.2落压成型的工作原理落压成型的工作原理落压
40、成形是利用安落压成形是利用安装在落锤上的简单装在落锤上的简单偶合铸造模，对板偶合铸造模，对板件进行冲压成形，件进行冲压成形，以获得所需零件形以获得所需零件形状的一种工艺方法。状的一种工艺方法。 2022.7.2落压成型的工作原理落压成型的工作原理p落锤是一种构造简单和能量较大的机床。它利用锤头和上模落下所产生的冲击力进行成形。冲击力的大小和上模压下量的深度，可由工人进行灵活调节和控制。落压模的结构简单，除凸模和凹模外，无任何附属构件。p由于模具是用熔点较低的铅、锌以及塑料等材料铸成，这些材质软又易于修配，因此不但生产准备期短，而且易于制出复杂形状的模具。2032.7.2落压成型的工作原理落压成
41、型的工作原理p基于落锤和落压模的特点，落压成形可以采用逐渐加工的方式和简单的模具，制作出外形复杂的零件。但是，成形过程中毛料变形复杂，而模具对它的约束能力又很差，故工件容易起皱、破裂和位置错动，必须随时穿插手工工作，以控制材料的流动。因此，落压成形明显地具有半机械化手工操作的特征。p落压成形的噪声和振动大，对于表面质量和外形正确度要求较高的零件，尽量不采用落压成形。国外已经基本取消，国内还应用比较广泛。尤其在飞机研制阶段还是有优势。204205落压成型的特点（落压成型的特点（1）1）落锤冲击力的大小可根据成形需要在机床额定范围内灵活控制。在落压成形过程中，可以猛击，可以慢下轻压，也可以停留短时
42、间保压。2）在落压成形过程中，为防止毛料或工件出现死皱、破裂或错位，可视具体情况灵活地垫橡皮或层板，逐次、渐进地成形；也可根据实际需要，随时穿插平皱、消皱、“收”料、“放”料以及切边与开孔等辅助性加工。3）落锤构造简单，使用维护方便，开敞性好，开启高度及台面尺寸大，可成形零件的尺寸范围广。206落压成型的特点（落压成型的特点（2）5）所用模具（落压模）结构简单，费用低，制模周期短；适合飞机“品种多、批量小、变化快”的生产特点。6）成形的零件准确度及表面质量较差，废品率较高。7）落锤开动时噪声大，安全性及工作条件较差，需要技术熟练的工人操作。 8）落压成形是半机械半手工的成形方法，适用于中、小批
43、生产。207落压成形方法的分类落压成形按材料变形方式分类按落压模套数分类拉伸式压缩式混合式单套模成形法多套模成形法组合成形法208落压成形方法的分类209落压成形的方法1）单工序成形通常只用一套模具通常只用一套模具2）多工序成形两套以上模具经过两道以上的工序制成零件两套以上模具经过两道以上的工序制成零件2101）单工序成形）单工序成形单击的落压成形单击的落压成形用于制造形状不复杂和深度不大的零件。用于制造形状不复杂和深度不大的零件。由于这类零件的变形量较小，成形过程中起皱现象不十分严重，由于这类零件的变形量较小，成形过程中起皱现象不十分严重，故有可能靠上模的冲击将皱打平，无须手工修整。操作时只
44、需故有可能靠上模的冲击将皱打平，无须手工修整。操作时只需先轻轻锤击几次就可使工件基本上成形，最后重击一次校形，先轻轻锤击几次就可使工件基本上成形，最后重击一次校形，使工件与模胎全部贴合。此外，这类零件往往还可以采用展开使工件与模胎全部贴合。此外，这类零件往往还可以采用展开毛料，成形后不再修余边。毛料，成形后不再修余边。2111）单工序成形）单工序成形穿插手工敲修的落压成形穿插手工敲修的落压成形若皱纹较大，继续下压会形若皱纹较大，继续下压会形成死皱，则须在锤击之间手工敲平。另一种情况是局部弯成死皱，则须在锤击之间手工敲平。另一种情况是局部弯形太大，为使材料变形方式符合零件局部的变形情况，或形太大
45、，为使材料变形方式符合零件局部的变形情况，或使材料流动不受上模压住的影响，需施加手工修整。使材料流动不受上模压住的影响，需施加手工修整。2121）单工序成形）单工序成形 对局部变形较大之处采用点击锤或蒙皮收缩机等进行预制或辅对局部变形较大之处采用点击锤或蒙皮收缩机等进行预制或辅助成形，可以减少落压成形的难度，提高机械化的水平。如浅助成形，可以减少落压成形的难度，提高机械化的水平。如浅球形容器底，可采用蒙皮收缩机将板料边缘先行收缩，并用点球形容器底，可采用蒙皮收缩机将板料边缘先行收缩，并用点击锤对毛料中部进行锤击放料，落压时即可减少皱纹。各种舱击锤对毛料中部进行锤击放料，落压时即可减少皱纹。各种
46、舱门和舱盖加强板类零件，由于零件的凸起部分带有较大开孔，门和舱盖加强板类零件，由于零件的凸起部分带有较大开孔，落压过程中先用点击锤将孔内废料锤拱放料落压过程中先用点击锤将孔内废料锤拱放料,然后进一步压深，然后进一步压深，使孔内废料辅助凸起部分成形，以减少孔部材料的过分变薄。使孔内废料辅助凸起部分成形，以减少孔部材料的过分变薄。213 蒙皮收缩机可对拱曲零件的边缘预先进行收缩，以使毛料初步成形。机床的作用原理如下图所示，可动钳口2下降时，使“舌头”3在板料上压出波纹，然后压紧板料两边，依靠滚轮2退时将波纹滚平。毛料经过压皱和熨平的复合过程，边缘逐渐缩短，毛料形成拱曲。 214 点击锤是落压工作常
47、用的辅助设备，可作消皱、辗光、校形以及放料等工作。用手柄9调节排气活门的大小，即可控制锤头的打击力量。机床的锤头和砧座上的顶铁可根据不同的工件形状加以更换，以适应不同的使用范围。 2151）单工序成形）单工序成形用防皱埂的落压成形用防皱埂的落压成形对于曲度较大的双曲对于曲度较大的双曲度零件，因易起皱，或度零件，因易起皱，或因零件曲度过小，回弹因零件曲度过小，回弹过大时，可在落压模上过大时，可在落压模上零件四周边缘以外设置零件四周边缘以外设置防皱埂，用来拉紧零件防皱埂，用来拉紧零件和消除回弹。和消除回弹。2161）单工序成形）单工序成形用层板垫圈的落压成形用层板垫圈的落压成形 对于拉深深度较大的
48、空心零件。采用垫板层板落压成形，对于拉深深度较大的空心零件。采用垫板层板落压成形，可以使毛料或工件的变形可以使毛料或工件的变形量逐渐增加。成形过程中边锤量逐渐增加。成形过程中边锤击边撤垫板。击边撤垫板。2171）单工序成形）单工序成形用橡皮垫片的落压成形用橡皮垫片的落压成形绝大部分的落压件，采用橡皮绝大部分的落压件，采用橡皮条、块或薄板做垫片，以起压边放料、展皱、控制受力区条、块或薄板做垫片，以起压边放料、展皱、控制受力区和校形等作用。落压件的手工修整工作量在很大程度上取和校形等作用。落压件的手工修整工作量在很大程度上取决于工人垫橡皮的经验。决于工人垫橡皮的经验。起压边作用的橡皮垫片落压法法1
49、1零件；零件； 22橡皮橡皮垫片；垫片； 33毛料放置毛料放置位置；位置； 22工件。工件。218垫橡胶展皱的马鞍型零件使圆角贴胎的橡皮使圆角贴胎的橡皮 机炮罩零件的成形机炮罩零件的成形（A处有严重的局处有严重的局部拉深，下模上垫部拉深，下模上垫小橡皮块以加大圆小橡皮块以加大圆角半径，缓和变形）角半径，缓和变形）2192）多工序成形）多工序成形加强板和口框等零件具有许多起伏的加强槽，如用一套模加强板和口框等零件具有许多起伏的加强槽，如用一套模成形会使中央部分变薄而破裂。为此将零件划分为三个变成形会使中央部分变薄而破裂。为此将零件划分为三个变形区，用三套模子由里及外分部成形。这样，四周的材料形区
50、，用三套模子由里及外分部成形。这样，四周的材料及时流进拉伸变薄处。及时流进拉伸变薄处。2202）多工序成形）多工序成形拉深或局部变形大的零件宜采用拉深或局部变形大的零件宜采用“储料储料”式过渡形状。即式过渡形状。即在过渡模中部，制出反向的隆起鼓包，以增大毛料的面积，在过渡模中部，制出反向的隆起鼓包，以增大毛料的面积，并把它预先储存起来。当用下一道工序的模具落压时。储并把它预先储存起来。当用下一道工序的模具落压时。储存的材料补充零件筒壁，以免过多地拖动凸缘。由于过渡存的材料补充零件筒壁，以免过多地拖动凸缘。由于过渡模深度较浅，材料易于流入，这就大大促进了材料的变形。模深度较浅，材料易于流入，这就
