航空钣金特种成形技术及应用探讨

[摘 要]航空钣金特种成形技术，主要是指利用金属板材、型材、管材等材料，在一定载荷条件下所表现出现的固有的塑性变形特点，借助于此来实现零部件的加工优化效果，即航空零部件的形状、组织性能等。本次关于航空钣金特种成形技术的探讨分析，简要概述当前该领域的研究发展现状，从技术层面阐述几点发展建议，以复杂薄壁航空整体钣金零件的液压成形技术作为此次课题主要探究对象。

[关键词]航空钣金； 零件； 液压成形

中图分类号：TP216 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）19-0394-01

1、发展概述

新时期，随着国内工业化生产制造水平的大幅度提升，钣金成形技术在汽车、航空、航天、兵器等一些特种设备及零部件工业领域，得到了广泛的应用，并且在整个生产制造体系当中扮演着越来越重要的角色。以国内航空制造业来说，钣金零件数量几乎占到了整架飞机零件数量的50%，在生产加工环节，所占比例也超过了20%。例如军事领域使用的轰战机，钣金零件需要4万件，而一些大型的运输机、民航客机，钣金零件至少需要6万件。其对于航空工业的影响力及其地位不言而喻，基于此，本文在这里重点选取了复杂薄壁航空整体钣金零件作为探究对象，探讨钣金零件液压成形技术在其中的应用。

2、 航空钣金件液压成形工艺

航空钣金件中的薄壁零件结构非常复杂，薄壁钣金件在成形制造的过程当中，对于生产工艺的细腻性要求比较高，并且其中所涉及到的工艺参数，往往很难用实践经验来估测。现阶段，我国在液压成形技术研发应用层面，已经初步形成了一套相对成熟的体系，但是在复杂薄壁零件生产应用上，还处在起步阶段。

本部分内容介绍的航空钣金特种成形技术，是板材液压成形技术，它的基本原理就是指采用液体来代替刚性凸模或者凹模，将其作为传力介质。在工业实践领域，关于板材液压成形技术的应用，根据其工艺操作形式，可以将其分为两种，一种是液压胀形；另一种则是液压拉深成形。关于液压胀形工艺技术。详见下述图1，展示的是航空钣金件液压胀形工艺的成形过程（原理）。

正如图1所示，液压胀性工艺成形过程图所运用到的原理，主要是指利用液体来代替刚性凸模，因为液体可以让板坯受到相对更合理的压力冲击，这是原本单纯使用刚性凸模所不具备的。此外，液体料结合着刚性凹模，在其约束之下，整个零件的成形过程就得到了很好的控制，最大限度的保证其钣金件的工艺质量。

液压胀形工艺成形过程在业内也被称作为主动式成形，而另一种液压拉深成形，则被称之为被动式成形，从这一点就可以了解到两者之间的差异。详见下述图2。

从图2中可以看到，其中的凸模，在下行拉深的过程中，也是钣金零件成形的一个工艺过程。从最左边的一个图可以观察到，液室内的液体，在整个零件成形过程中，可以起到很好的优化效果，按照着事前设计好的加载曲线来加压操作。如此一来，就会使得钣金件制造使用的板料紧紧贴住凸模，直到钣金件完全成形。

3、 航空钣金特种成形技术优劣探讨

钣金特种成形技术在实际实践领域，有其固有的一些优势，当然也存在一些缺陷、不足的地方，本部分内容结合着实际，以板材液压拉深工艺技术在生产制造中的应用为例，分别探讨其优点和不足（经常出现的问题缺陷）。

① 优点

以板材液压工艺介绍的第二种 - 板材液压拉深工艺的实际应用为主。我们再来看一下图2，钣金件在液压拉深成形工艺操作的过程中，当凸模下行时，凹模液室内的压缩液体，它所具备的压力和所能承受的压力值，也会发生变化，会渐渐地将毛坯与凸模紧紧的贴在一起，这种情况下，对于整个零件而言，就会形成一种强有力的摩擦保持效果。最终，保障整个航空钣金件严格、顺利的按照着设计好的凸模的形状来成形。除此之外，通过该技术的应用，成形的钣金零件不仅回弹量小、残余应力地，并且零件的表面基础性能也会得到相应的提高，包括质量、尺寸的精度等。第三，通过板材液压拉深工艺，对于以往一些比较难成形的材料，比如，镁合金、铝合金、钛合金等材料，会起到很好的优化效果。

② 问题

在航空钣金零件成形的过程中（板料液压拉深），经常遇到以下两项问题，起皱、破裂。关于起皱，详见下述图3.

从图3中可以看到，在地板料进行液压拉深成形的过程中，板厚尺寸与其它方面的尺寸差异较大（比较小），在这种情况下，其厚度方向就会变得越来越不稳定，所以导致板面内压应力引起失温起皱。图3中a表示的是法兰区起皱，b表示的是侧壁起皱。

其次是成形过程中经常出现的破裂问题，因为在对板料进行液压拉深成形操作的过程中，工件对应的凸模、凹模的圆角部位，在进行拉伸的时候，比较容易出现变形的情况，在这种情况下，凸模和凹模所受到的压力就会增强，就会出现颈缩失稳的情况，最终造成破裂现象的发生。

结语：

随着我国航空业的飞速发展，航空钣金件成形技术得到了空前的发展，无论是其深度还是广度，都取得了巨大的研发进展，将整个工业体系及其特征，与当前高速发展下的高新信息技术融合在一起，可以不断促使并创新方法、体系的一种蜕变。再加之新结构、新材料的不断涌向，为今后我国在大力发展航空制造工业领域提供了新的机遇。按照成形的坯料形式来区分，航空钣金特种成形技术可分为三种，第一种是板材成形技术（本文重点介绍的一点）、第二种是型材成形技术、第三种是管材成形技术。总之，为了更好的服务于社会经济的发展，航空业的安全，在钣金成形技术发展与创新领域，很有必要将其与其他学科先进技术交叉融合，比如互联网计算机信息技术、现代测控技术等，最终不断推动着精密钣金件成形技术的发展。

参考文献：

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