航空钣金薄壁结构件液压成行工艺研究

赵健

航空工业哈飞 黑龙江省 哈尔滨市 150006

摘要：伴随着科学技术的快速发展，各行各业都有了长足的进步。在航空工业中，有着对于使用材质的严格要求，需要相关的结构部件质量符合要求，才可以进行应用。航空钣金件的主要特征是质地轻便，需要投入的成本低，这就使其有着被运用到航空制造领域的独特优势，对于其相关的成型工艺分析，主要包含了橡皮囊成形、液压胀形、冲压成形等，钣金成形工艺一直属于航空制造领域研究的重点，在实际操作中需要依据零件结构特点选择不一样的钣金成形工艺。以液压成型的标准原理与技术特点作为基础，按照复杂薄壁件结构的特点，对于复杂薄壁航空钣金件成形的过程进行分析，获取可能出现褶皱或者是其他问题的数据信息，相关工作有着非常重要的现实意义。

关键词：航空钣金；薄壁结构件；液压成型工艺；研究

传统的航空板材制造过程多以人工操作为主，其施工周期慢，制作精度低，质量参差不齐。伴随着自动化技术的快速发展，航空制造开始实现技术工艺的提升，利用液压成型施工工艺，调整整体模具的加工方法，控制精度、厚度，降低模具的加工成本，缩短生产周期，达到精益钣金成形要求。

1. 液压工艺施工特点和原理
   　　液压成型工艺在钣金成型设计过程中，按照液体方式替换成型，通过液压拉伸，在凹模中进行液体冲加处理，控制液压室内的作用，分析毛坯与凸模的结合，保证成型的精确性。液体需要一定的润滑处理作用和效果，逐步减少成型中产生的摩擦阻碍问题，逐步提升成型的极限效果，减少拉伸作用，调整局部缺陷问题。根据板件的质量水平，调整液体的使用成型过程，分析其中的摩擦阻力大小，控制液压润滑的作用，逐步减少钣金的成型和次数，改善成形效果，减少报废件，从而降低成本，加深钣金成形的精确度和有效性，符合柔性加工的整体需求。模具在加工过程中需要进行焊接处理，根据凹模型的内液压情况，调整凸模的阻抗力大小，对设备的吨位进行高标准要求，控制液壓的使用和密封技术水平，分析对板件成型的重要作用，调整板件的补充液体比例关系，以提高生产效率低。

2. 对于钣金液压拉伸的过程控制的分析

在钣金液压拉伸的过程控制中，需要注重的主要有三个方面，第一个方面是板材的液压状况，在液压成型中，依据液室内压力、液体的流动性水平等设备的数据参数，来进行钣材成型的应力标准的判定。根据国内外液压成型技术的特点，经过对于不同的材料性能对成型可靠性进行研究。利用构建毛坯材料变形方程的方法，来有效的完成对于参数的统一设置，并且对液压成型技术进行完善。如果遇到较为复杂的航空钣件成型过程，那么就需要对增压处理效果和问题进行解决[3]。第二个方面是起皱原因的分析，钣金件起皱常常是压力太低、压力偏压等因素的影响，缝隙太大会出现凹模问题。依据相关的缺陷原因分析，应该进行增压比例关系的调整，逐步的进行压边缝隙减少的解决方式。依据悬空区域的起皱现象，调节液压压力过小可能引发的切向作用，逐步增大液压压力与压边作用问题。第三个方面是破裂的整体控制标准，凸模的圆角出现破裂，需要根据成型过程进行缺陷分析，调整起初的增加液压的压力标准，判断溢出可能造成的局部破裂问题。

3  钣金液压成型的工艺研究
　　根据材料的性能水平，依照其轻量化标准，在复杂曲面的薄壁作用下，调整钣金的加工工艺范围。分析常温下的受限比例关系，确定拉伸钣金件的制造标准。对于复杂薄壁整体钣金的成型工艺缺陷，需要以合理的液体成型工艺控制流为标准，对钣金件进行使用分析，调节检测冲压的板料标准，对不同的区域进行变形情况分配，确定分析设计复杂程度符合模具的操作要求。
　　3.1 钣金加工成型施工工艺分析
　　该钣金件为曲面罩型复杂件，其材料为铝镁合金。厚度一般控制在1mm范围内。保护罩设计长度为120mm。根据保护罩端面进行混合曲面处理。通过零件的拉伸，调整成型中的参数。板料较薄需要进行延展，分析转角成型的困难情况，依照起皱、破裂问题，确定曲面模具设计标准。实施三维曲面设计，提升试验拓展水平，确保成本控制、周期符合施工加工的标准要求。
　　3.2 有限元模型的分析与建立
　　按照薄壁钣金的加工冲液压要求，调整建立数据模式。冲压数据模式中，需要确定有限元的方法。根据DYNAFROM软件进行数据仿真，判断其实际材料模型，确定BT板料单元。根据设定的方案，分析凹模、凸模、立板料等不同的模类型标准。通过数据化命令，建立三维模型坐标，确保平面零件下的最底面1mm，合成限定的位置设定形式。采用自动化模拟设置操作，调整压力规定的间隙过程。
　　板料冲击液压过程中，需要根据压力大小的变化进行分析，调整压力间隙，确定保护罩的设计压力的标准要求。通过零件的间隙大圆角区域，判断压力间隙的标准，经过多次有限元分析优化，得出理论模拟调试最终确定的参数。按照工艺参数、压力间隙，分析板材料的厚度比例关系。按照液压的加载路径，分析使用软件后实现的数字模拟过程，确定模拟压力范围，调整模拟结果下压力的路径关系。液压室内需要调控标准现象，保持成型过程，调整钣金件的成型区域和标准。按照圆角边缘区域进行起皱现象的记录分析，尽可能不影响最终的成型。确保成型的安全、无破裂。零件最薄区域位于混合曲面处，需要调整主型面的厚度，控制复杂板材的流动性和偏差性，减少体积不均匀的问题，调节板料的厚度。按照设计成型的允许范围，确定拌料的最大延展性，时期符合铝镁材料的最大范围。

4.模具机组结构的设计分析

对于仿真模具的结构设计，应该依据压力固定比例进行分析，明确凸模、凹模的不同压力方向。依据双动力压力机的模块标准，确定成型标准阶段。按照液体凹模压力进行调整，确定毛坯凹模的状况，滑动压力模块，使得其板材受力均匀，贴敷在凸模上。凸模施工设计尺寸应该依据零件的最初标准设计形式进行设置，确保凸模使用钢硬度范围。钣金件的尺寸较小，凹模结构使用整体缩口模具的设计，和其他的条件有保持一致性。如果想要减轻施工凹模的尺寸范围，调节内腔小于15mm，凹模的尺寸一般需要选取45号钢，保障压强大的情况下不会有显著的渗漏情况出现。

结束语：

　　该文通过有限元数值模拟方法分析了复杂薄壁航空钣金件保护罩的液压拉深成型过程，保护罩使用液压成形制造工艺可以避免起皱和破裂，成型出合格零件。液压成形是以凹模充液拉深成型为主要步骤，成型过程中起皱是最大危险，在背向液体压力作用下，板料与冲头之间的摩擦力增大，从而避免了冲头圆角处板料急剧减薄。且成型过程产生的小鼓包对板料的后续成型有预强化作用，能提高板料成型性。充液拉深工艺在厚度方向压应力和摩擦力的控制具有较好的成型性能。在调节板件材料流动、控制花型法兰处金属的拉入和避免起皱和破裂方面，局部压边力的调节起到了重要的作用，从而有效提高了制件合格率。
　　综上所述，航空薄壁钣金成形时采用有限元模拟可以得到理想局部压边力和一些工艺参数的设置范围，避免了成形过程的大范围试错，保证了钣金件的精确性和可靠性。随着航空钣金件对制造工艺的要求不断提高，复杂薄壁钣金件的成型工艺不断改进，液压成型基于有限元的分析，对成型过程进行模拟控制，提高工艺对成型过程把握度，以此，提高航空钣金件的制造合格率。

参考文献

[1]翟建武. 复杂薄壁曲面飞机钣金零件成形分析及加工[J]. 环球市场信息导报, 2018, 000(014):129

[2]岑全增. 复杂薄壁航空整体钣金件液压成型工艺分析[J]. 科技创新与应用, 2018(11): 97-98.

[3]冯苏乐, 陆彬, 曹婷婷, et al. 渐进成形技术在复杂薄壁结构件制造中的运用[J]. 模具技术, 2015(04):9-13.