航空鈑金特種成形技術及應用探討

周忠智

[摘 要]航空鈑金特種成形技術，主要是指利用金屬板材、型材、管材等材料，在一定載荷條件下所表現出現的固有的塑性變形特點，借助于此來實現零部件的加工優(yōu)化效果，即航空零部件的形狀、組織性能等。本次關于航空鈑金特種成形技術的探討分析，簡要概述當前該領域的研究發(fā)展現狀，從技術層面闡述幾點發(fā)展建議，以復雜薄壁航空整體鈑金零件的液壓成形技術作為此次課題主要探究對象。

[關鍵詞]航空鈑金； 零件； 液壓成形

中圖分類號：TP216 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）19-0394-01

1、發(fā)展概述

新時期，隨著國內工業(yè)化生產制造水平的大幅度提升，鈑金成形技術在汽車、航空、航天、兵器等一些特種設備及零部件工業(yè)領域，得到了廣泛的應用，并且在整個生產制造體系當中扮演著越來越重要的角色。以國內航空制造業(yè)來說，鈑金零件數量幾乎占到了整架飛機零件數量的50%，在生產加工環(huán)節(jié)，所占比例也超過了20%。例如軍事領域使用的轟戰(zhàn)機，鈑金零件需要4萬件，而一些大型的運輸機、民航客機，鈑金零件至少需要6萬件。其對于航空工業(yè)的影響力及其地位不言而喻，基于此，本文在這里重點選取了復雜薄壁航空整體鈑金零件作為探究對象，探討鈑金零件液壓成形技術在其中的應用。

2、 航空鈑金件液壓成形工藝

航空鈑金件中的薄壁零件結構非常復雜，薄壁鈑金件在成形制造的過程當中，對于生產工藝的細膩性要求比較高，并且其中所涉及到的工藝參數，往往很難用實踐經驗來估測。現階段，我國在液壓成形技術研發(fā)應用層面，已經初步形成了一套相對成熟的體系，但是在復雜薄壁零件生產應用上，還處在起步階段。

本部分內容介紹的航空鈑金特種成形技術，是板材液壓成形技術，它的基本原理就是指采用液體來代替剛性凸模或者凹模，將其作為傳力介質。在工業(yè)實踐領域，關于板材液壓成形技術的應用，根據其工藝操作形式，可以將其分為兩種，一種是液壓脹形；另一種則是液壓拉深成形。關于液壓脹形工藝技術。詳見下述圖1，展示的是航空鈑金件液壓脹形工藝的成形過程（原理）。

正如圖1所示，液壓脹性工藝成形過程圖所運用到的原理，主要是指利用液體來代替剛性凸模，因為液體可以讓板坯受到相對更合理的壓力沖擊，這是原本單純使用剛性凸模所不具備的。此外，液體料結合著剛性凹模，在其約束之下，整個零件的成形過程就得到了很好的控制，最大限度的保證其鈑金件的工藝質量。

液壓脹形工藝成形過程在業(yè)內也被稱作為主動式成形，而另一種液壓拉深成形，則被稱之為被動式成形，從這一點就可以了解到兩者之間的差異。詳見下述圖2。

從圖2中可以看到，其中的凸模，在下行拉深的過程中，也是鈑金零件成形的一個工藝過程。從最左邊的一個圖可以觀察到，液室內的液體，在整個零件成形過程中，可以起到很好的優(yōu)化效果，按照著事前設計好的加載曲線來加壓操作。如此一來，就會使得鈑金件制造使用的板料緊緊貼住凸模，直到鈑金件完全成形。

3、 航空鈑金特種成形技術優(yōu)劣探討

鈑金特種成形技術在實際實踐領域，有其固有的一些優(yōu)勢，當然也存在一些缺陷、不足的地方，本部分內容結合著實際，以板材液壓拉深工藝技術在生產制造中的應用為例，分別探討其優(yōu)點和不足（經常出現的問題缺陷）。

① 優(yōu)點

以板材液壓工藝介紹的第二種 - 板材液壓拉深工藝的實際應用為主。我們再來看一下圖2，鈑金件在液壓拉深成形工藝操作的過程中，當凸模下行時，凹模液室內的壓縮液體，它所具備的壓力和所能承受的壓力值，也會發(fā)生變化，會漸漸地將毛坯與凸模緊緊的貼在一起，這種情況下，對于整個零件而言，就會形成一種強有力的摩擦保持效果。最終，保障整個航空鈑金件嚴格、順利的按照著設計好的凸模的形狀來成形。除此之外，通過該技術的應用，成形的鈑金零件不僅回彈量小、殘余應力地，并且零件的表面基礎性能也會得到相應的提高，包括質量、尺寸的精度等。第三，通過板材液壓拉深工藝，對于以往一些比較難成形的材料，比如，鎂合金、鋁合金、鈦合金等材料，會起到很好的優(yōu)化效果。

② 問題

在航空鈑金零件成形的過程中（板料液壓拉深），經常遇到以下兩項問題，起皺、破裂。關于起皺，詳見下述圖3.

從圖3中可以看到，在地板料進行液壓拉深成形的過程中，板厚尺寸與其它方面的尺寸差異較大（比較小），在這種情況下，其厚度方向就會變得越來越不穩(wěn)定，所以導致板面內壓應力引起失溫起皺。圖3中a表示的是法蘭區(qū)起皺，b表示的是側壁起皺。

其次是成形過程中經常出現的破裂問題，因為在對板料進行液壓拉深成形操作的過程中，工件對應的凸模、凹模的圓角部位，在進行拉伸的時候，比較容易出現變形的情況，在這種情況下，凸模和凹模所受到的壓力就會增強，就會出現頸縮失穩(wěn)的情況，最終造成破裂現象的發(fā)生。

結語：

隨著我國航空業(yè)的飛速發(fā)展，航空鈑金件成形技術得到了空前的發(fā)展，無論是其深度還是廣度，都取得了巨大的研發(fā)進展，將整個工業(yè)體系及其特征，與當前高速發(fā)展下的高新信息技術融合在一起，可以不斷促使并創(chuàng)新方法、體系的一種蛻變。再加之新結構、新材料的不斷涌向，為今后我國在大力發(fā)展航空制造工業(yè)領域提供了新的機遇。按照成形的坯料形式來區(qū)分，航空鈑金特種成形技術可分為三種，第一種是板材成形技術（本文重點介紹的一點）、第二種是型材成形技術、第三種是管材成形技術。總之，為了更好的服務于社會經濟的發(fā)展，航空業(yè)的安全，在鈑金成形技術發(fā)展與創(chuàng)新領域，很有必要將其與其他學科先進技術交叉融合，比如互聯(lián)網計算機信息技術、現代測控技術等，最終不斷推動著精密鈑金件成形技術的發(fā)展。

參考文獻：

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