飞机大型复合材料蒙皮成型研究

飞机整流罩前段蒙皮成形改进摘要：蒙皮零件是构成飞机气动外形的薄板件和内部结构框架的包覆件, 其加工成形质量对飞机的外观和气动性能有较大的影响。

本文针对复杂蒙皮成形中出现的质量缺陷，通过对零件成形工艺方案进行探讨，从零件成形方案、成形设备、成形工装、受力特点、成形参数等方面分析，并结合实际加工情况制定了优化方案和改进措施。

经过优化，采用落压成形-拉伸成形组合的工艺方案进行生产，获得了优质零件，解决了该复杂蒙皮零件成形中废品率高、表面质量差等问题。

关键词：整流罩；飞机蒙皮；组合成形1、研究背景蒙皮零件是构成飞机气动外形的薄板件和内部结构框架的包覆件,其中外蒙皮零件覆盖在飞机外表面,在飞机飞行过程中直接与气流接触产生摩擦, 其加工质量对飞机的外观和气动性能有较大影响。

目前蒙皮零件主要加工方法有充液成形、滚弯成形、落压成形和蒙皮拉伸成形等，各种加工方法成本、精度差异大，零件质量也有所不同。

本文以某机型整流罩蒙皮为例，探索复杂蒙皮零件的制造方法。

该零件为飞机整流罩前段蒙皮，典型双曲率结构，零件长度超过1300mm,内部含2处椭圆孔和1—Φ6 “K”孔。

其中椭圆孔用于安装可拆卸口盖，“K”孔则用于零件在装配型架上定位。

此零件采用落压方式成形，工艺加工流程为：下料—落压成形—淬火—修整—钻孔—切割外形—时效—表面处理。

工装采用落压模，铅锌合金制造，下模按数据集设计和制造，采用凸式结构。

依据检验要求，零件需满足外形极限偏差±0.5mm,“K”孔孔径极限偏差偏差+0.048mm, 孔位置偏移极限偏差0.1mm, 零件与工装贴合间隙不大于0.5mm。

零件结构见图1。

`图1 零件结构图2、零件问题分析2.1、零件制造存在问题零件生产的核心工序为落压成形以及校正，成形过程中出现零件裂纹、型面不贴合、表面质量差等问题，具体为：（1）零件外形局部变形过大,成形容易压裂，报废率超过80%；（2）零件表面出现多处凸凹不平，分布于零件所有位置，影响外观质量；（3）零件弯曲部分出现压痕和多处划伤；（4）椭圆形孔尺寸超差、因外形不准确导致φ6K孔位置偏移；2.2、原因分析造成上述问题的根本原因分析如下：（1）零件型面急剧变化，造成成形困难，部分型面未满足设计要求且易压裂；（2）工装间隙不均匀，局部挤压严重造成压痕和多处划伤；（3）局部位置靠落压模无法成形，成形过程中大量采用手工修整，零件出现表面凸凹不平现象；（4）不规则椭圆形按工装边缘线手工制出，位置以及外边缘存在偏差，零件整体外边缘亦如此。

变体飞行器柔性蒙皮及支撑结构性能研究共3篇变体飞行器柔性蒙皮及支撑结构性能研究1变体飞行器是一种能够在飞行过程中进行形态转换的飞行器。

为了实现形态转换，变体飞行器需要柔性蒙皮和支撑结构。

柔性蒙皮能够适应不同形态的需求，而支撑结构则能够提供稳定的支撑和保护。

为了研究变体飞行器的柔性蒙皮及支撑结构性能，需要从材料、设计、制造、测试等多个方面进行分析和评估。

本文将针对这些方面进行探讨。

首先，材料方面。

柔性蒙皮的主要材料可以是弹性材料、聚合物、复合材料等。

这些材料都具有较好的柔性和耐磨性。

同时，应该注意柔性蒙皮与所使用材料之间的协同作用。

支撑结构的材料可以是金属材料、聚合物、复合材料等。

这些材料一般具有较好的刚度和强度，并能够承受相应的载荷。

其次，设计方面。

变体飞行器的柔性蒙皮应该能够实现多种形态的转换，并且在不同形态下具有较好的稳定性和气动性能。

支撑结构应该考虑减少重量和材料的使用，同时能够提供足够的支撑和保护。

第三，制造方面。

柔性蒙皮的制造需要采用相应的工艺，如注塑、挤压、热成型等。

支撑结构的制造需要考虑加工工艺和材料的可塑性，以达到所需的形状和尺寸。

最后，测试方面。

柔性蒙皮和支撑结构的性能测试包括静态、动态和疲劳测试等。

这些测试可以对所制备的材料和设计进行评估和调整，确保其在实际应用中能够达到所需的性能要求。

总之，变体飞行器的柔性蒙皮及支撑结构性能是实现其形态转换和稳定飞行的关键。

综合考虑材料、设计、制造和测试等多个方面，可以创造性地解决这些问题，使变体飞行器实现更加优良的性能表现综上所述，变体飞行器的柔性蒙皮及支撑结构的设计、制造和测试都是实现其形态转换和稳定飞行的重要方面。

为了达到所需的性能要求，需要充分考虑材料、设计、制造和测试等多个方面。

我们相信，随着技术的不断进步和完善，未来的变体飞行器将在柔性蒙皮和支撑结构的性能方面有更加优异的表现，为现代航空技术的发展带来新的契机和挑战变体飞行器柔性蒙皮及支撑结构性能研究2变体飞行器柔性蒙皮及支撑结构性能研究随着民航业的发展，飞行器的运载能力、速度、舒适度以及安全性受到了越来越高的要求。

超宽蒙皮组合分段成形工艺研究发布时间：2022-05-04T09:48:52.068Z 来源：《科学与技术》2022年第30卷1期作者：何刚[导读] 本文以飞机超宽蒙皮零件成形为研究对象何刚中航西安飞机工业集团股份有限公司，陕西西安 710089【摘要】本文以飞机超宽蒙皮零件成形为研究对象，通过组合分段将整片蒙皮分成不同曲率段，对双曲率较大的型面拉伸成形，保留拉伸过渡区，对过渡区及未成形的较小双曲率部分或单曲率部分进行滚弯成形。

最终以较低的材料成本完成生产任务，且达到90~93%的材料利用率，减少了生产过程中的制造浪费，研究效果明显。

关键词：双曲率单曲率拉伸滚弯1 引言飞机制造业中，随着飞机载重的增加，机身蒙皮的尺寸也逐渐变大。

各机型中开始出现一种宽度方向超过2000mm的超宽蒙皮。

市面上常用铝合金板材的宽度为2200mm。

该类零件整体上常为双曲率蒙皮，中间部分双曲较大，两端部分横向曲率大，需采用拉伸成形的工艺方法。

现常用纵向拉伸的工艺方法来成形此类零件，但由于蒙皮宽度方向曲率较大，且展开后多呈梯形，在拉伸时窄端需要采用特制钳口进行拉伸，并且需要加长零件拉伸过渡区以消除钳口弯曲产生的褶皱。

以某零件为例，蒙皮零件的尺寸为2750 mm ×2000 mm，而纵向拉伸所需毛料尺寸为6000mm×2400mm，材料利用率仅为38.19%，浪费非常严重。

若采用常规横向拉伸的工艺方法，所需毛料尺寸3100mm×2980mm，但这种板材市面上难以采购，且费用昂贵采购周期长。

2 零件技术原理及方案本文拟采用通过对零件进行曲率分段后，将不同曲率段分段成形的组合式工艺方法进行零件制造。

蒙皮零件尺寸2750 mm ×2000 mm，现所需毛料尺寸为3000 mm×2200 mm的常规铝板。

沿蒙皮长度方向提取多个截面进行曲率分析，得到不同截面的曲率分布段。

根据曲率分布段的分布，将蒙皮分为单曲率区域1，双曲率区域2，见图1所示。

双曲度大尺寸机身蒙皮零件拉伸成形工艺研究摘要：金属板材成形回弹现象是影响蒙皮零件成形精度的重要因素之一，对回弹变形提前预测能有效控制回弹缺陷的产生。

近年来随着计算机仿真模拟应用的发展，在拉伸成形零件的成形回弹预测中，回弹数值模拟技术的运用成为一种重要且有效的分析手段。

关键词：拉伸；回弹；模拟1 引言飞机外表面蒙皮外形多为单向双曲度型面，通常采用拉伸成形。

但某大尺寸飞机的机身蒙皮，由于机身后部急剧拉高、机身底部与起落架舱交汇、顶部与机翼交汇等原因，造成部分蒙皮曲度变化较复杂，外形存在异向双曲情况，即纵向曲度与横向曲度相反。

此类曲度方向相异的蒙皮在采用拉伸成形的工艺方法进行加工时，需对成形工装的外形、成形过程中回弹等方面进行工艺分析[2]。

2 正文本文选用大尺寸飞机机身下部一块异向双曲蒙皮作为典型试验案例，此类蒙皮零件生产中采用：拉伸—包覆—拉伸的成形方式。

蒙皮成形工装采用铝合金铸造基体，型面选取可加工塑料涂敷后用数控设备加工到最终控制尺寸。

一般的同向双曲蒙皮采用型面为凸面的工装拉伸成形，通过对异向双曲蒙皮进行变形模拟受力分析，此类零件采用凹模拉形时，从等效应力分布云图上看，在零件范围内的应力布较均匀，回弹量较小，更有利于获取合格零件。

为达到的良好成形效果，异向双曲蒙皮工装结构外形，采用视觉显示为凹模的工装型面。

图1 凹模工装图2 等效应力分布云图传统回弹的模拟有两种基本方法，无模法和有模法。

无模法理论认为零件回弹主要属于弹性问题,可以通过将等效节点力反向加载计算出回弹的最终结果。

该方法采用全量法有限元理论进行求解。

采用有模法进行仿真时,为了精确模拟零件的非线性卸载过程,必须基于增量型有限元理论采用逐步迭代求解,由于涉及细微增量步和接触摩擦非线性迭代过程,导致计算效率非常低下。

许多计算表明,这两种方法用来分析回弹问题得到的计算结果几乎是完全一样的。

此蒙皮零件的成形过程为弹塑性变形，受材料回弹影响，零件最终成形后型面实际外形与工装型面存在一定差异。

大厚度双曲度铝合金飞机蒙皮拉伸成形工艺优化摘要：在飞机生产过程中，蒙皮拉伸成形工艺得到广泛应用，高质量和高精度的蒙皮建，能够确保飞机的使用年限和飞行性能。

目前随着新一代飞机综合性能的不断提升，对飞机气动外形和精度的要求也越来越高，传统的蒙皮拉形已经无法满足当前蒙皮件的高要求，亟待对飞机蒙皮拉伸成形工艺予以优化处置。

因此，文章结合实例，就大厚度双曲度铝合金飞机蒙皮拉伸成形工艺优化展开相关探讨。

关键词：大厚度双曲度；铝合金；飞机蒙皮；拉伸成形；工艺优化在航空工业中，飞机蒙皮是常用的大尺寸板材。

拉伸成形是制造这些零件最常用的工艺之一。

与其他成形工艺类似，由于卸载后材料的回弹，很难精确成形双曲线形状的铝合金板材零件，特别是对于厚度较大的复杂面板。

近年来，随着国内外航天产品的发展，对蒙皮拉伸成形的成形质量提出了更高的要求。

1 大厚度双曲度铝合金飞机蒙皮拉伸成形工艺难点分析某飞机蒙皮零件是常规铝合金蒙皮零件，原材料为2024-O铝合金，最终状态为T-42铝合金，毛坯尺寸为1110mm-6010mm，厚度为6mm。

有两个波状凸起部分（图2中的区域B和C），区域B和区域C是复杂的多曲面，区域A是该部分的主体，区域A的主体是单曲度（图1中的区域A）。

图1 蒙皮零件示意图这种形状不能用常规的拉伸成形方法加工出两个突出的零件，在成型时必须添加压力机构，并使用多次拉伸成形技术。

现有数据表明，采用增大压力设备制造的外罩部件最大的直径为1115mm*3892mm，而其厚度为4.06mm。

其成型工艺中的一个重要问题就在于模具的成型精度能否达到设计的标准。

产生贴模度的主要原因有二：（1）在拉伸成形时，板材自身即不能充分贴合；（2）卸荷回弹。

这种外型蒙皮件在成型过程中使用了压力加力机构，其压紧性的原因是第二种原因，所以，降低弹性是解决问题的重点。

这种外罩部件的外形尺寸大、壁厚大，加工工艺一般在一段较长的时间（工厂称之为新淬火状态），因此，数值仿真存在如下困难。

航模蒙皮材料学
航模蒙皮材料学是研究航空模型蒙皮所用材料的学科。

蒙皮是航空模型中的重要组成部分，用于覆盖飞机的框架结构，起到保护和增强作用。

航模蒙皮材料学主要研究以下方面：
1.蒙皮材料的种类和特性：蒙皮材料包括金属、木材、复合材料、玻璃纤维、碳纤维等材料，每种材料的特性不同，需要根据具体情况选择。

2.蒙皮材料的加工和制造技术：蒙皮材料需要经过切割、成型、拼接、粘合等加工和制造工艺，不同材料需要不同的技术。

3.蒙皮材料的性能测试和评估：蒙皮材料的性能包括强度、刚度、耐热性、耐腐蚀性等，需要进行测试和评估，以确保材料满足要求。

4.蒙皮材料的维护和保养：蒙皮材料需要定期进行维护和保养，以延长其使用寿命。

航模蒙皮材料学的研究对于航空模型的设计和制造具有重要意义，也为航空领域的材料研究提供了有益的参考。

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现代飞机复合材料蒙皮的气动应变分析一、现代飞机复合材料蒙皮概述现代飞机的蒙皮是飞机结构的重要组成部分，它不仅承担着飞机的外表面保护作用，还直接关系到飞机的气动性能和结构强度。

随着航空技术的发展，传统的金属材料已经逐渐被新型复合材料所取代。

复合材料以其轻质、高强度、抗疲劳和耐腐蚀等优点，在飞机蒙皮制造中得到了广泛应用。

1.1 复合材料蒙皮的特点复合材料蒙皮通常由多种不同的材料组合而成，这些材料在性能上互补，以达到更好的整体性能。

复合材料具有以下显著特点：- 高比强度：相比传统金属材料，复合材料在相同强度下具有更低的密度。

- 可设计性：复合材料的层合结构可以根据需要进行设计，以满足不同的性能要求。

- 抗疲劳性：复合材料在承受循环载荷时表现出更好的抗疲劳性能。

- 耐腐蚀性：复合材料对环境因素的耐受性更强，不易生锈或腐蚀。

1.2 复合材料蒙皮的应用复合材料蒙皮在现代飞机设计中的应用非常广泛，包括但不限于以下几个方面：- 主翼和尾翼：作为飞机的主要气动面，复合材料的使用可以显著降低重量，提高飞行效率。

- 机身结构：复合材料在机身结构中的应用，可以减轻飞机的整体重量，增加有效载荷。

- 引擎罩和进气道：复合材料的使用可以提供更好的热防护性能和结构强度。

二、复合材料蒙皮的气动应变分析气动应变分析是评估飞机蒙皮在飞行过程中承受气动载荷能力的重要手段。

对于复合材料蒙皮而言，其分析更为复杂，需要考虑材料的各向异性和层合结构的影响。

2.1 气动载荷的影响飞机在飞行过程中会受到多种气动载荷的影响，包括升力、阻力、侧力等。

这些载荷作用在蒙皮上，会产生不同的应变和应力分布。

复合材料蒙皮的气动应变分析需要准确模拟这些载荷的作用效果。

2.2 复合材料蒙皮的应变特性复合材料蒙皮的应变特性与其层合结构密切相关。

不同方向的纤维层对应变的响应不同，这就需要在分析过程中采用适当的力学模型来描述其行为。

常用的力学模型包括：- 层合板理论：用于分析层合结构在不同方向上的应力和应变分布。

航模蒙皮材料学
航模蒙皮材料学主要研究航模蒙皮材料的性能、制造工艺以及应用等方面的知识。

蒙皮是飞机表面覆盖的外壳层，它需要具备轻质、高强度、防腐耐久等特性，以保证飞机的安全和性能。

目前航模蒙皮材料主要包括金属、塑料以及复合材料三种类型。

金属材料主要应用于大型飞机的蒙皮覆盖，如铝合金、钛合金等。

塑料材料主要用于小型飞机和模型飞机的制造，如聚氨酯、聚酯等。

而复合材料则是一种结合了多种材料性能的新型材料，主要由纤维增强材料和基础材料组成。

在航模蒙皮材料的制造工艺方面，常用的方法包括模压、热压和挤出等。

模压是一种常用的制造方法，通过将航模蒙皮材料放置于金属模具中，进行高温高压的加工，从而获得具备高强度和优异性能的航模蒙皮材料。

总之，航模蒙皮材料学是十分重要的一门学科，它对于航空航天领域的发展和进步起到了至关重要的作用。

一文看透飞机蒙皮成形术蒙皮是飞机的重要组成部分，它就像飞机的“皮肤”一样，属于飞机的外形零件。

早期的低速飞机蒙皮是布质的，机身都是用木质结构。

而如今飞机结构上使用最多的是铝合金蒙皮，不过，在未来复合材料将成为飞机蒙皮材料的首选。

早期布质蒙皮飞机现代的全金属飞机波音787飞机采用的复合材料蒙皮蒙皮零件占有色金属钣金件的5%左右。

由于表面直接与气流接触，要求表面光滑、无划伤。

大多的蒙皮机构尺寸大，相对厚度小，刚性差，外形要求准确。

随着飞行速度与载重量的增加，蒙皮的尺寸与厚度也不断加大。

蒙皮需要像皮肤般顺滑按照外形特点，蒙皮可分为单曲度蒙皮、双曲度蒙皮和复杂形状蒙皮3种类型。

单曲度蒙皮：这类零件只在一个方向上有曲度，形状较简单，在飞机的机翼、机身等剖面段上应用较多。

变形属于单纯的弯曲，一般采用压弯和滚弯方法成形。

单曲度蒙皮双曲度蒙皮：这类零件在两个方向上都有曲度。

机身的大部分零件、进气道等都属于双曲度蒙皮。

双曲度蒙皮主要成形方法是拉形。

双曲度蒙皮复杂形状蒙皮：形状不规则，如翼尖、整流包皮、机头罩等。

这类零件多采用落压方法成形。

飞机上复杂形状的蒙皮既然谈到了成形方法，那就介绍下蒙皮成形的工艺方法。

压弯成形压弯成形是在闸压机床上对板材进行弯曲的一种方法，机床附有通用或专用的模具，利用凸凹模将板材逐段弯曲，适合成形单曲度蒙皮和尾翼前缘蒙皮。

压弯成形由上下模组成，上模下行与下模相互作用即可成形。

压弯成形示意图以V形件的压弯为例，简要说明下板料压弯时的变形过程。

板料压弯变形过程（1）自由弯曲阶段。

板料开始弯曲时，板料与上、下模具为三点接触，随着上模的压下，板料弯曲半径不断减小。

（2）接触弯曲阶段。

随着上模的不断压力，板料的弯曲变形程度加大，其弯曲半径和弯曲力臂也在不断减小，直到板料与下模完全接触。

（3）矫正弯曲阶段。

上模继续压下，板料的弯曲程度变大，此时板料和上模为三点接触，与下模是两点接触，其弯曲角度小于下模角度，这是板料由接触弯曲阶段向矫正弯曲过渡的阶段。