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一种飞机钣金橡皮囊成形模具维护保养装置的设计石绍秋，张凌云，王永健，肖唐威（沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室，沈阳110136）0引言飞机钣金工艺是航空制造工程的重要组成部分，是使飞机能同时获得高结构效率和优良性能的基础制造技术之一。
飞机钣金橡皮囊成形工艺利用橡皮作为弹性凹模（凸模），用液体作为传压介质使金属板料随刚性凸模（凹模）变形的一种软模成形方法，提高了钣金件成形的质量，使成形零件可直接或少量修整便可用于飞机装配[1]，对于成形精度要求极高的飞机钣金件，其橡皮囊成形所用的模具也要求做工精细，并且成本高。
为了延长模具的使用寿命，除了在制造模具时选用合适的材料和做好表面强化处理，还需做好其在非工作时间内的防震、防尘、防锈保护，保证后续成形产品的精度[2]。
模具的维护保养是从源头保证钣金件质量的重要环节，传统的模具保养需要工作台、模具架、专用工具、润滑剂、清洗剂、棉纱等，更需要人力资源的保证[3],放置在模具架上的模具，时间久了容易沾满灰尘，表面形成锈迹，需要对模具锈蚀部分进行长时间的人工打磨，耗时费力，同时增加了对模具造成损伤的风险，影响再次成形钣金件的精度，造成产品的不一致性[4-5]。
针对上述问题，以材料为Q235钢的某型飞机的肋框类钣金件橡皮囊成形凸模为贮藏保养对象，提出一种飞机钣金橡皮囊成形模具维护保养装置，用以解决现有技术中存在的缺陷，并减少人工耗时。
1总体设计模具保养装置包括主箱体，箱体采用前开口设计，开口上端由铰链连接拉门，拉门前端安装有显示屏，箱体外部一侧设置有控制器，箱体顶部一侧装有网络信号收发器。
拉门和箱体顶板底面连接有1号伸缩杆，1号伸缩杆与拉门、箱体顶板均采用铰链连接，关闭拉门可使箱体处于密封状态。
根据Q235钢在大气环境下造成腐蚀生锈的条件[6-7]，在装置中设计了除湿系统、气压控制系统及温湿度和气压实时监测设备。
箱内顶板装有湿度监测仪、压力计，湿度监测仪和压力计所测得的实时数据可显示到显示屏上。
1 前言目前，很多异型钣金类零件的加工基本上还是采用传统加工方法，该方法需要操作者在模胎上手工反复校正，不仅劳动强度大，并且成型后的零件表面质量较差，零件一般不具有装配互换性。
为了满足生产需要，尤其是解决零件成型后的表面质量问题，提高钣金类零件的加工效率就变得越来越重要，因此需要研究一种新型的加工方法来实现对钣金类零件的快速成型。
橡皮垫容框成型钣金零件技术是借助压力机提供成型的外力，利用橡皮垫自身的弹性对零件进行包覆和挤压，靠容框模具的型腔来控制橡皮收缩的一种成型技术，即固定式容框成型技术。
在满足零件加工尺寸要求和几何公差的前提下，该技术可实现对钣金类零件的快速成型，提高零件的表面质量和加工效率。
2 成型原理及所用设备由于大多数航空钣金类零件对结构和装配位置有一定要求，尤其是蒙皮、盖板等装配时裸露在产品外部的零件，对外观质量要求较高。
因此，加工时不仅要关注零件的成型效率，而且要特别关注零件成型后的表面质量。
橡皮垫容框成型的工作原理是以液压机作为辅助设备提供运行动力，利用成型零件的容框（凸模和凹模）将待成型零件放置在模胎上、容框橡胶板下，通过压力机下行使容框的凸、凹模闭合，利用凹模内所放置的橡皮垫在受压过程中形成的封闭内腔和橡皮自身的弹性，使待成型的零件毛坯或金属板料在压力机所提供的外力作用下让材料沿着模具型面贴合，对需要成型的零件进行包覆和挤压，将零件紧紧贴在模胎表面。
橡皮垫容框成型是半模成型，具有模具简单、可缩短生产周期和降低制造费用等特点，而且零件成型的过程中橡胶垫受到挤压，可以充分发挥板料的塑性，减小零件的回弹量，成型后的贴胎间隙小，是一种先进的成型工艺。
经过多次试验，采用橡皮垫成型技术，可以满足零件成型后的贴胎间隙≤0.3mm的要求。
橡皮垫容框成型技术所使用的成型设备是我公司自主开发的橡皮垫容框，与压力机（作为辅助外力）配合使用，目前包括300t压力机容框、630t压力机容框和1600t压力机容框等系列。
Pam－Stamp软件在橡皮成形数值模拟中的应用陈磊（西安飞机工业（集团）有限责任公司技术中心，陕西西安，710089）摘要：钣金成形过程常会发生起皱、开裂和回弹缺陷。
采用数值模拟技术进行钣金成形过程仿真，从而修正模具设计，是消除缺陷、开展精密成形的方法之一。
本文介绍了钣金成形数值模拟理论和数值模拟平台，以凹弯边橡皮成形为例，对成形过程的厚度分布、回弹进行了数值仿真研究，为进一步开展精密成形研究奠定了基础。
关键词：数值模拟，橡皮成形，回弹1 引言钣金成形技术是利用金属塑性变形的特点，通过一定方式对板料施加压力，使其产生塑性变形，从而获得满足所需各种形状的零件。
钣金成形技术广泛应用于制造飞机部件（约占全部飞机零件的40%～50％，并提供飞机气动外形）。
钣金成形的普及主要是由于其设计灵活、生产率高、组装费用相对低和提供高强度和轻质产品的能力。
钣金件质量对于装配和最终件的形状方面是非常重要的。
关于钣金件的质量主要考虑的是成形性和尺寸精度。
在成形过程中材料成形性与承受起皱（由过量压缩导致）和破裂（由过量拉伸导致）的能力有关。
另一方面，尺寸精度包括成型件卸载后的回弹最小化。
回弹影响最终件的几何形状。
在成型件中尺寸变化影响装配过程，导致配合和表面抛光性能差、风隙噪声高和漏水等问题。
目前对于装配质量的要求日益提高，综合装配误差要求严格控制在较小的数值范围内，开展精密成形技术是一项迫切需求。
随着计算机技术的迅速发展以及有限元法在塑性成形中的成功应用，塑性成形过程中的数值模拟技术已得到迅速发展。
它为工序方案的确定，成形过程中的不合理现象提供了可靠的理论依据，对于减少试模时间，缩短产品开发周期，降低产品开发费用方面发挥着越来越大的作用。
采用数值模拟技术，精确预测板料成形过程的起皱、回弹和破裂行为，从而修正模具，是板料成形过程的发展趋势。
飞机钣金件具有品种多、产量小的特点，是应用数值模拟技术的最佳领域。
本文综述了有限元数值模拟技术的基本理论及平台，并应用Pamstamp进行实例研究。
飞机钣⾦加⼯⼯艺飞机钣⾦加⼯⼯艺钣⾦⼯艺就是把板材、型材、管材等⽑料，利⽤材料的塑性，主要⽤冷压的⽅法成形各种零件，另外还包括下料和校修。
飞机钣⾦制造技术是航空航天制造⼯程的⼀个重要组成部分，是实现飞机结构特性的重要制造技术之⼀。
现代飞机的壳体主要是钣⾦铆接结构，统计资料表明，钣⾦零件约占飞机零件数量的50%，钣⾦⼯艺装备占全机制造⼯艺装备的65%，其制造⼯作量占全机⼯作量的20%。
鉴于飞机的结构特点和独特的⽣产⽅式决定了飞机钣⾦制造技术不同于⼀般机械制造技术。
⼀．飞机钣⾦零件的基础知识1.1 钣⾦零件分类1.1.1按飞机钣⾦零件结构特征分类飞机钣⾦零件有蒙⽪、隔狂、壁板、翼肋、导管等。
1.1.2 按飞机钣⾦零件材料品种分类飞机钣⾦零件基本上可分为型材零件、板材零件和管材零件三⼤类，每类材料零件⼜可进⼀步细分：（1）型材零件：压下陷型材、压弯型材、滚绕弯型材、拉弯型材、复杂形型材；（2）板材零件：平板零件、板弯型材零件、拉深零件、蒙⽪成形零件、整体壁板、落压零件、橡⽪成形零件、旋压零件、热成形零件、爆炸成形零件、超塑性成形零件、超塑性成形和扩散连接零件、局部成形零件。
（3）管材零件：⽆扩⼝弯曲导管、扩⼝弯曲导管、滚波卷边弯曲导管、异形弯曲导管、焊接管。
因为飞机钣⾦零件形状复杂，数量庞⼤，板材零件相对较多，现做飞机钣⾦零件分类图如图1.1所⽰。
图1.1 飞机钣⾦零件分类1.2 钣⾦零件加⼯路线成千上万的钣⾦零件，制造⽅法多种多样，但它们的加⼯路线基本相同，⼀般都要经过如图1.2⼏个环节：图1.2 钣⾦件加⼯路线下料：裁剪（剪床）、铣切（铣床）、锯切和熔切。
成形：弯曲、拉深、旋压等。
热处理：粉末喷涂、表⾯氧化等。
1.3 钣⾦零件变形的基本特点钣⾦零件的种类繁多，形式各异，成形⽅法多种多样，但最基本的变形⽅式不外乎是弯曲、翻边、拉深、局部成形（或膨胀）。
板料成形时，材料的变形区往往是以上⼏种基本变形⽅式的复杂组合。
1．金属和合金在再结晶温度以下变形时，主要塑性变形方式是晶内滑移和孪动（孪生、双生）。
2．晶体中，由原子组成的平面称为，由原子组成的直线称为。
3. 设平面三角形单元内部任意点的位移采用如下的线性多项式来表示：，则单元内任一点外的应变可表示为＝。
4. 请将以下应力张量分解为应力球张量和应力偏张量＝＋。
5．冷加工后，金属材料的强度指标（强度极限、硬度），而塑性指标（延伸率、断面收缩率），韧性。
6．一般来说，冲裁工艺主要是指和工序。
7．冲裁变形过程大致可以分为阶段、阶段和阶段。
8．每次冲裁将条料送入模具的距离称为步距。
9.冲裁模按照工序组合程度可分为冲裁模、冲裁模、冲裁模。
10. 为提高模具寿命保证冲出合格零件，冲孔模应先确定（凸、凹）模刃口尺寸，其标称尺寸应等于制件最（大、小）尺寸。
11．冲裁模具的主要失效形式有：、、、和。
12．普通冲裁件断面具有、、和四个明显区域。
13.冲裁模按照工序组合程度可分为冲裁模、冲裁模、冲裁模。
14.间隙过小，模具寿命会，采用较大的间隙，可模具寿命。
15.弯曲变形区内的金属层称为应变中性层。
16.宽板弯曲可视为平面问题、窄板弯曲可视为平面问题。
17.拉深系数 m 是和的比值。
18.一般地说，材料组织均匀、屈强比（大、小）、塑性好、板平面方向性小、厚向异性指数（大、小）、硬化指数（大、小）的板料，极限拉深系数较小。
19. 橡皮成形的方法有两种，一是，二是。
20. 按照加力方式和夹钳相对模胎位置，拉形工艺可分为和两类。
21. 旋压成形是一种利用旋压工具，对装夹于旋压机上的旋转胚料施加压力，使之产生，从而成为所需零件的工艺方法。
22. 机身理论模线包括、以及长桁外形线。
23. 展开样板用来表达有弯边的或展平后的准确形状。
24. 指芯模每旋转一周旋轮沿母线方向的进给量。
25. 是按1:1的尺寸在专门的图版上准确地画出飞机的与结构形状，是根据模线加工出具有工件真实外形的平板。
26. 机身理论模线包括模线、模线以及外形线。
第2章模线样板1简述模线样板的技术原理首先根据飞机图纸制出真实形状的标准，然后按标准制造出各种工艺装备，再按工艺装备制造出零件。
2简述模线样板在飞机制造中的作用（1）模线样板式飞机从设计到制造之间的桥梁；（2）是飞机几何尺寸的原始依据；（3）是飞机制造过程中保证各类零组部件尺寸协调的主要手段。
3样板与一般量具的主要区别是什么（1）前者通过刻度显示，后者是直接通过直接比较（2）前者通过刻度读数来判断加工精度，后者通过外形与模板的吻合程度来判断加工精度。
4样板分为哪几类各自用途是什么课本24页表5飞机制造工程专业的三个主要方面是什么6尺寸协调的原则有哪些飞机制造中保证协调的原则是什么7具有单弯边或多次弯边零件标记符号的画法（1）多次弯边的基准面以样板正面的延续面在上一次弯边的所有面为基准面。
（2）弯边高度，弯边角度均已前一次弯边为基准面。
（3）弯边上或弯边下，无边高数字标记着，表示弯边尺寸按样板。
第三章钣金分离工艺1冲裁件的质量指标是什么断面质量，尺寸精度，形状误差。
2冲裁间隙如何影响冲裁件质量（1）间隙合理时，材料会由于上下键裂纹相遇而分离。
断面较光洁，毛刺较少，较小可降低冲裁力，延长模具使用寿命。
（2）间隙过大时，上下剪裂纹不重合。
毛刺大而厚不易除去，增加冲裁力。
（3）间隙过小时，上下剪裂纹不重合。
冲裁力增加。
3典型冲裁件的模具刃口尺寸计算。
4典型冲裁模的结构及工作过程。
（1）简单冲裁模，压力机一次冲程只完成一次冲裁工序。
（2）导柱式冲裁模，工作时由导柱和导套进行导向，保证凸凹模的准确的工作位置。
（3）连续冲裁模，压力机每一次行程就可以在不同工位完成不同的冲裁程序。
（4）复合冲裁模，在模具的同一工位上，安装两副以上不同功能的模具5激光切割的原理和特点。
原理：利用激光器作热源的一种无接触切割技术。
特点：（1）切割质量好（2）切割效率高（3）激光切割时无接触切割（4）可切割多种材料（5）激光切割零件受热后产生热影响区（6）激光切割需要辅助气体用量大，成本高6排样的目的和作用。
飞行器翼肋零件橡皮囊成形研究与模具设计作者：田甜来源：《中国新技术新产品》2018年第16期摘要：飞行器的翼肋就像鸟类翅膀的骨骼，飞行器缺少它不能实现在天空飞行。
随着科学技术不断地发展，翼肋零件成形技术也在不断的提高和改进，本文研究的翼肋零件的橡皮囊成形、翼肋零件成形模具型面设计、成形模具设计，从零件的结构、材质以及成形方面分析，进一步提高这类零件的质量和精度。
关键词：翼肋零件与橡皮成形；翼肋零件模具型面设计；成形模具设计中图分类号：V224 文献标志码：A1 翼肋零件与橡皮成形飞机机身材料的组成中，有60%以上的材料是铝合金，复合材料占有的比重为20%，钛合金占有10%，翼肋零件也是由铝合金和钛合金材料为主，翼肋零件在结构分类中可以称为翻边零件，它的成形是通过将平板零件进行翻边加工得到的，在工艺制定中，需要设定翻边高度和角度等，同时还要控制圆角半径。
在机械加工制造中，零件的制造周期非常短，大部分时间都是耗费在成形设计上。
翼肋零件成形过程中，成形工艺是最复杂的，因为这种工艺是通过改变零件的形状实现零件成形，在成形中常会产生各种问题和缺陷，如在零件进行凸翻边成形的时候，曲率较大的位置容易产生起皱。
为避免这种缺陷，需要添加侧压块，如图1所示。
在进行成形的时候需要计算极限翻边高度，计算公式如下：翼肋加工中采用橡皮囊成形方法是一个经济快速的工艺方式，它的原理是采用橡皮胎为原料，制造成为刚性半模，再通过加压流体的液压作用使板料通过柔性胎受压，并迫使坯料成为刚性半模的形状，通过压力使零件成形，成形的步骤如图2所示。
（a）步骤：将要加工零件的毛坯放置在模具上，同时还将橡皮囊压力机一起放入。
（b）步骤：将压力施加在橡皮囊上，将毛坯与模具贴合。
（c）步骤：将设备复位，零件取出。
橡皮囊成形的优点为：毛坯零件在成形过程中，厚度是均匀变化的，同时得到零件的尺寸精度高，回弹量也小。
在零件变形过程中，零件的表面质量得到保证，基本没有缺陷，同时在模具的设计上得以简化，只需要设计下模具，缩短制造周期，降低费用。
