飛機(jī)鈑金零件的沖壓加工工藝設(shè)計

孔羨夫

摘要：冷沖壓指的是沖壓的過程是處于常溫下，鈑金件是通過鈑金工藝加工出來的產(chǎn)品，與人們的生產(chǎn)生活有著密切的聯(lián)系。鈑金是一種針對金屬薄板的綜合冷加工工藝，主要包括剪、沖、切、復(fù)合、折、焊接、鉚接、拼接、成型等環(huán)節(jié)，最顯著的特征就是同一個零件在厚度方面要保持一致，該文介紹了冷沖壓成形鈑金件的簡易模具制作工藝，分析了航空領(lǐng)域鈑金件生產(chǎn)過程中容易出現(xiàn)的問題，并針對這些問題給出了相應(yīng)的建議。

關(guān)鍵詞：冷沖壓成形;簡易模具;鈑金件制作工藝

對于飛機(jī)零件而言，數(shù)量最多的就是鈑金零件，這類零件的制造普遍采用沖壓加工方法，因此沖壓加工就成為了飛機(jī)鈑金零件的主要加工方法。對飛機(jī)鈑金零件的加工要求是尺寸精度適中，但表面質(zhì)量好。沖壓加工能達(dá)到的精度等級在IT9級到IT6級之間，能夠滿足飛機(jī)鈑金零件的尺寸精度要求。沖壓加工所用模具凸凹模的工作部分表面質(zhì)量很高，可以保證制件的表面質(zhì)量。因此，本文通過分析某型飛機(jī)托架的沖壓加工工藝性，并進(jìn)行必要的工藝計算，從而制定最終工藝方案，為最終實現(xiàn)該零件的沖壓加工提供理論基礎(chǔ)。

一、鈑金零件的設(shè)計要求分析

1.1設(shè)計過程中的材料要求。

在設(shè)計之前，要對應(yīng)用材料的性能加以分析，并對其設(shè)計特性進(jìn)行合理考量。在飛機(jī)鈑金零件制造中，鋁合金材料的應(yīng)用最為廣泛，耐蝕鋼的應(yīng)用居于第二，有時也會應(yīng)用低合金鋼，此外，鈦合金鋼的應(yīng)用率較高。在材料選擇時，要確保所選材料制成的鈑金零件可以滿足飛機(jī)的使用需求，還要對其制備成本進(jìn)行有效控制。具體應(yīng)依據(jù)如下因素進(jìn)行材料選擇：

1.1.1根據(jù)制造工藝及制造費用而進(jìn)行材料選擇。

1.1.2根據(jù)加工硬化速度選擇適合的材料。

1.1.3選擇符合鈑金零件使用強(qiáng)度需求的材料進(jìn)行制備，并確保其具有良好的可成型特性。

1.1.4強(qiáng)度值越高的材料其成型難度也越高，應(yīng)合理進(jìn)行二者的協(xié)調(diào)與選擇。

1.1.5確保所選材料符合航空部門的標(biāo)準(zhǔn)。

1.1.6在公差較小的鈑金零件設(shè)計時，盡量不選用成型能力較差的硬質(zhì)合金材料。

1.1.7沉淀硬化鋼時要先對其進(jìn)行軟化，經(jīng)過熱處理后再進(jìn)行使用。

1.1.8盡量提高硬質(zhì)合金的變曲半徑，在高溫?zé)岢尚秃笤龠M(jìn)行使用以免其發(fā)生破裂。

1.2零件尺寸與外形要求分析。

零件設(shè)計時應(yīng)盡可能選擇常用參數(shù);使用大的彎曲半徑、更長的彎邊長度及更淺的凹槽;盡量選用大的公差;確保彎邊、減輕孔、加強(qiáng)槽在同一方向成形。

1.2.1尺寸的要求

對于大尺寸的零件，在設(shè)計時應(yīng)在平板區(qū)域設(shè)計加強(qiáng)槽以增加零件剛度。對于加強(qiáng)槽，可采用落壓成型。落壓成型后，應(yīng)采用拉伸以及熱工藝消除加強(qiáng)槽處的扭曲變形。

1.2.2外形的要求

第一，較小彎曲半徑成型

對于2024或7075鋁合金，設(shè)計時如需要使用較小的彎曲半徑，應(yīng)使薄板在軟狀態(tài)下成型，然后在特定條件下將零件進(jìn)行熱處理至最終狀態(tài)。

第二，彎邊

彎邊設(shè)計時，應(yīng)從以下方面考慮，以節(jié)約零件制造成本：所有彎邊方向應(yīng)一致;避免U形彎邊設(shè)計，如果必須使用，應(yīng)盡量選擇大的公差;避免閉合式彎邊設(shè)計。

二、冷沖壓成形鈑金件簡易模具制作工藝中存在的問題

2.1制作工藝方面

通常情況下，沖壓件生產(chǎn)過程中會出現(xiàn)一些起皺的問題，直接影響了鈑金件的質(zhì)量。經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)，造成起皺問題發(fā)生的原因是在拉深實物過程中板料產(chǎn)生了壓縮變形，當(dāng)凸緣材料承擔(dān)的切向壓力超過本身承受能力時，板料的切向方向就會由于穩(wěn)定性遭到破壞就會出現(xiàn)拱起，而在這種凸緣材料周圍出現(xiàn)的那種波浪形的彎曲就是人們常說的起皺。除此之外，零件回彈問題是冷沖壓成形生產(chǎn)中不可忽視的一個問題。零件回彈指的就是零件在拉延的過程中，受到外在的作用力導(dǎo)致形狀發(fā)生改變，但是當(dāng)這種外在作用力消失之后，材料內(nèi)部本身仍然存在著一部分殘余的應(yīng)力，在之前的外力撤銷后，這部分內(nèi)在應(yīng)力會促使著板料本身幾產(chǎn)生靠攏，從而發(fā)生回彈現(xiàn)象，這使得生產(chǎn)的原料和規(guī)定的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)之間存在著一定的誤差。鈑金件生產(chǎn)過程中，除了出現(xiàn)起皺、回彈等常見問題之外，還有就是零件出現(xiàn)拉裂是另一個常見問題。導(dǎo)致鈑金件發(fā)生拉裂的問題主要是在拉深變形的生產(chǎn)工藝中，板料受到的外在的拉深變形超過了板料本身的承載力度，板料在這個生產(chǎn)流程中會被拉破，從而發(fā)生拉裂問題，影響鈑金件的后續(xù)使用工作。

2.2零件設(shè)計方面

沖壓成形的目的是在保障生產(chǎn)材料的穩(wěn)定性質(zhì)不被破壞的前提下，將其制作成為人們想要的形狀和尺寸。因此，冷沖壓成形鈑金件的簡易模具制作工藝在很大程度上關(guān)系到鈑金件的質(zhì)量問題。為此，在模具制作方面，一定要選擇那些性能穩(wěn)定且能夠承擔(dān)起一定壓力的材料，并且模具材料的最好是選擇那些耐高溫的原料，這樣在模具沖壓的過程中，能夠有效保障生產(chǎn)出來的鈑金件表面光滑平整，而且形狀尺寸乃至密實度都能滿足人們的生產(chǎn)需要。簡易模具對于鈑金件生產(chǎn)質(zhì)量有著很大的影響，其關(guān)乎到生產(chǎn)的鈑金件質(zhì)量是否復(fù)合生產(chǎn)規(guī)范、是否能夠有效滿足人們的生產(chǎn)需要。運用冷沖壓成形技術(shù)，并且借助于簡易模具進(jìn)行生產(chǎn)鈑金件，還需要注意零件設(shè)計問題，確保生產(chǎn)過程中的各個生產(chǎn)工藝合乎規(guī)范。

三、冷沖壓成形鈑金件的簡易模具制作工藝相關(guān)建議

運用冷沖壓成形技術(shù)經(jīng)過簡易模具加工制作而成的鈑金件的過程中，不可避免地會出現(xiàn)一些問題。為此，在制作簡易模具的過程中，要注重選擇那些耐高溫性能穩(wěn)定的模具材料，注重零件設(shè)計容易出現(xiàn)的問題，有效降低毛刺、彎曲等相應(yīng)問題。除了注重生產(chǎn)模具本身的問題之外，制作工藝也是需要引發(fā)人們關(guān)注的一個層面。在鈑金件冷沖壓成形制作過程中，人們要科學(xué)選擇制作工藝，注重運用拉深工藝使得材料流動得更加均勻，這樣零件內(nèi)部的內(nèi)應(yīng)力就會減弱，零件發(fā)生產(chǎn)生的回彈量也會減小，制作出來的鈑金件也更符合生產(chǎn)規(guī)范。為此，鈑金件生產(chǎn)中，要科學(xué)運用拉深工藝，使得材料的流動更加均勻，更好地抑制軟件回彈問題。簡易模具生產(chǎn)鈑金件的過程中，還要注重增強(qiáng)成形壓料的力量。這樣在零件成形過程中，可以使得原料發(fā)生充分的變形。

四、結(jié)語

由于鈑金零件比普通機(jī)加零件的優(yōu)勢更多，因此在飛機(jī)設(shè)計與制造當(dāng)中鈑金零件的使用量較高。

參考文獻(xiàn)：

[1]由博.飛機(jī)鈑金零件的沖壓加工工藝設(shè)計[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2020，（29）：195-196.

[2]趙文雪.冷沖壓成形鈑金件的簡易模具制作工藝[J].科技資訊，2020，18（5）：70-71.

（作者單位：沈陽沈飛集團(tuán)鋁業(yè)幕墻工程有限公司）