飛機零件沖壓模具設計與研究

張羽

摘 要：在飛機制造過程中，會涉及很多學科，同時也會涉及很多零件加工方法，沖壓，這個名詞我想很多人都不會陌生，它是對金屬板材的一種加工方法，而最常見的是冷沖壓，它的好處就是成本非常低，同時加工后的零件表面質量也很好，對于這種加工方法，需要設計者通過零件工藝分析來確定沖壓的方式，并需要大量的設計計算，才能設計出使用的沖壓模具。

關鍵詞：工藝分析；設計計算；工藝分析

中圖分類號：TG386 文獻標識碼：A

飛機機身上有很多鈑金零件，而這些零件有些是不能通過其他的加工方法得到的，只能用沖壓的方法加工，而對于這些零件的要求就是加工過程中保證零件的表面粗糙度，并且加工后零件的表面不能有毛刺和劃痕，同時在加工過程中也要保持零件的表面粗糙度，通過查閱資料，我們可以得到普通的沖壓模具對零件的精度要求表1。

對于沖壓零件的材料也是有要求的，對于零件的力學性能有著非常嚴格的要求，要求零件的強度要低一些，塑性要好，厚度公差要符合國家的標準。

對于零件的排樣方法，一般是根據零件的形狀和現代先進的優化方法來排樣，一般排樣方法分為單排，多排，交叉排（如圖1所示），根據零件的不用將零件混合排樣也可以。

1.設計計算

在對模具的設計計算過程中，要考慮對每個環節的計算，包括零件的下料，模具關鍵位置零件的設計計算。

1.1 沖壓力

沖壓力也就是在沖壓過程中對零件的力，它的計算方法是將在沖壓過程中對零件每個動作產生的沖裁工藝力相加起來，工藝力包括沖裁力、沖孔沖裁力、落料沖裁力、卸料力、推料力、頂件力。

在這些工藝力的計算公式中，沖孔沖裁力的計算公式最復雜，它的計算方法如下：

而對于一般的沖壓力是這么計算的，有些沖壓模具也會出現不產生某個工藝力。

1.2 沖壓模具刃口尺寸

模具刃口的尺寸設計計算是指沖孔的凸、凹模尺寸計算，沖孔的凸模刃口尺寸計算方法是孔徑公差的0.75倍加上沖孔的最小極限尺寸，并取下偏差；沖孔的凹模刃口尺寸計算方法是，凸模刃口尺寸與凸、凹模最小初始雙面間隙相加，并取上偏差，如圖2所示。

2.模具結構設計

在飛機鈑金類零件加工過程中，由于飛機的零部件比較多，形狀也很復雜，一般選取沖壓模具為復合機構，這樣可以做到加工數量多，加工效率高，在沖壓模具的結構設計上有幾個關鍵位置需要設計者們確認。

模具的結構形式有很多種，需要設計者去根據生產的需求和零件的要求去選取不同的結構形式，但一般的模具都有幾個共同的部件，定位零件、卸料與推料裝置、導向裝置、聯接與固定零件。

（1）定位方法：沖壓模具的重要位置之一，它的作用非常關鍵，沖壓件是否到達預定位置，是否可以沖壓，都是需要定位裝置確認，而沖壓模具一般的定位方法為定位銷，將定位銷安裝在凸凹模上。如圖3所示。

（2）導向裝置：在選取導向裝置的時候，有很多種方式，有導板式的、滾珠導柱式的、有滑動式導柱的，而本模具設計上采用滑動式導柱，原因是操作方便，成本低。

（3）卸料裝置：卸料分為兩種，一種是對加工后成品零件的卸料，另一種是對材料的卸料，也叫調料，一般對零件的卸料方法采用打料裝置，而調料的卸料方法為彈簧法。

通過這些位置機構形式的選用，可以將飛機零件的沖壓模具設計出來，再結合上述計算方法計算出來的尺寸，可以繪制出具體的圖紙，該模具的裝配圖如圖4和圖5所示。

結語

通過以上我們可以看出沖壓模具設計和研發的流程，需要對飛機零件工藝分析，對模具尺寸進行計算，選用關鍵位置的結構形式，最后繪制圖紙，這是一套飛機零件沖壓模具最基礎的設計方法，而對于我們設計者，需要在實踐中開拓腦筋，研發新的設計流程和結構形式，來滿足不斷提高的飛機零件精度要求。

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