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本章内容
4.1 飞机钣金工艺概述
4.2 平板零件和毛料制造方法
4.3 飞机型材零件的制造方法 4.4 飞机回转体零件制造方法 4.5 框肋类零件的制造方法 4.6 飞机蒙皮零件的成形方法 4.7 飞机复杂壳形零件的成形方法 4.8 飞机钣金零件制造的新工艺新方法 4.9 钣金成形的计算机模拟
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4.2 平板零件和毛料的制造方法
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飞机制造厂常用龙门剪的最大宽度可达7m，剪裁板料厚度由2～
20mm，按照板料厚度及宽度选用不同型号的剪床．龙门剪床下料时，
其经验准确度一般±0.5mm 左右。
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剪裁过程
理想的剪裁过程是使材料由于纯剪切而断裂为二， 但实际上，情况较复杂，可以将其分为三个阶段：
１）弹性变形阶段———这时上剪刃下降，使板料发生压缩和弯 曲，材料中应力尚未超过弹性极限。
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4.2.1 剪裁
剪裁是下料方法中最经济的一种方法。因此， 钣金件应尽可能设计成能用剪切下料法来制造。用 于制造平板零件及毛料的剪裁设备有：
—— 龙门剪床（包括平口剪床和斜口剪床） —— 闸刀剪床 —— 圆盘剪床 —— 振动剪床
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龙门剪是利用上下 刀片作为刃具，将板料 裁成条料或直线外形组 成的简单零件和毛料。
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圆滚剪与斜滚剪
滚剪剪裁原理与龙门剪相似，但机床结构完全不 同。根据滚刃位置不同，可分为圆滚剪和斜滚剪两种。
圆滚剪主要用于裁剪直条料（长度可不受限制）。条料滚 剪宽度容差比龙门剪裁料时小，一般可保持在±0.127mm 左右。
斜滚剪适用于剪裁曲线外形毛料。P 0.5h来自t tghn-剪刃挤入料深
飞行器制造技术基础
第4章 飞机钣金零件制造工艺
徐岩
南京航空航天大学 航空宇航制造工程系
本章内容
4.1 飞机钣金工艺概述
4.2 平板零件和毛料制造方法 4.3 飞机型材零件的制造方法 4.4 飞机回转体零件制造方法 4.5 框肋类零件的制造方法 4.6 飞机蒙皮零件的成形方法 4.7 飞机复杂壳形零件的成形方法 4.8 飞机钣金零件制造的新工艺新方法 4.9 钣金成形的计算机模拟
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4.1 飞机钣金工艺概述
飞机钣金工艺
下料
成形
手模 工具 下下 料料
机数 械控 下下 料料
飞
基
机
本
钣
工
金
艺
工
艺
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4.1 飞机钣金工艺概述
飞机钣金零件分类及其制造方法： 平板类零件 —— 剪裁、铣切、冲裁 蒙皮类零件 —— 闸压、滚弯、拉形、落压； 框肋类零件 —— 橡皮成形、闸压、滚弯、拉弯、绕弯、 落压； 管子类零件 —— 弯管、扩口、缩口； 整体壁板零件 —— 化学铣切、数控铣切、喷丸成形； 其他成形方法 —— 旋压、爆炸成形（校形）、胀形、钛 板热成形；
剪裁、铣切及冲裁
平板零件在飞机结构中所占比重并不大，但考虑到由金属 板料制成的零件，有80%以上皆需先经过裁成毛料工序， 所以改进裁料工作，提高材料利用率对于飞机制造具有重 大意义。
飞机结构中平板零件、零件展开料或毛料按其外形轮廓可 分为三类：直线轮廓件、曲线或线性组合件与小冲压件。 不同类型平板零件可采用不同的设备和工艺方法成形。
剪裂区，无光泽，属剪裂 揉压区，下剪刃压迫板料产生的塑性变 形
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剪裁质量指标
剪裁质量指标主要有三个： ——截面光滑无毛刺 ——尺寸准确 ——外表平整
上下刃间隙对剪裁后毛料断面质量、尺寸精度和剪裁 力都有影响，不同材料厚度选用不同的间隙，剪刃的间隙随 厚度的增加而增加，通常选取1％～5％。
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—— 剪切时作用在板料上的力
蒙皮 隔框
占飞机零部件的50％以上， 大型飞机约3～5万项钣金零件。
飞机钣金工艺是航空制造 工程的重要组成部分。
壁板 翼肋 导管
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飞机钣金零件
挤压型材零件
板材零件
管材零件
压压 下弯 陷型 型材 材
滚拉复
绕弯杂
弯型形
型材型
材
材
无扩滚异焊
扩口波形接
口弯卷弯管
弯曲边曲
曲导弯导
导管曲管
管
导
管
平 板 拉 蒙 整 落 旋 热 橡 爆 SPF和 局
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4.1 飞机钣金工艺概述
钣金成形（sheet metal forming）：钣金零件成形是对薄 板、薄壁型材和薄壁管材等金属毛料施以外力，使毛料在设 备和模具作用下产生变形内力，此变形内力达到一定数值后， 毛料就产生相应的塑性变形，从而获得一定形状、尺寸和性 能的零件的加工方法。
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飞机钣金零件
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圆滚剪与斜滚剪
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多盘剪 22
常用剪切形式及适用范围
形式 平口剪
适用范围 各类直线零件
直圆盘剪
条料或圆形料
斜滚剪
各种曲线形毛料
多盘剪
同时剪切几种条料；修正条 料宽度
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4.2.2 铣
铣裁是用金属切削的方法来分离板料和制成平板 零件或是毛料的。它适合于曲线轮廓的工件及批 量不大的成组加工工件。铣裁用的工具是立铣刀。 飞机工厂常用的钣金立铣有定轴式及动轴式两种， 后来采用大型自动靠模铣床、数控钣金下料铣 床．
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—— 剪切力计算
直口剪 P Lt L－剪切长度
斜口剪
P
1.3F 0

0.65 2 0 tg
F—板料和剪刃接触时的受
剪面积
τ0—材料的抗剪应力，对
于大多数材料τ0＝ （0.6~0.75)δb
δ—板料厚度
Φ—剪刃斜角
1.3—修正系数，考虑剪刃 间隙、钝化，及材料厚 度和表面情况不一致等。
板 弯 深 皮 体 压 压 成 皮 炸 SPF/D 部
零 型 零 成 壁 零 零 形 成 成 B成形 成
件 材 件 形 板 件 件 零 形 形 零件 形
零
零
件 零零
零
件
件
件件
件
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4.1 飞机钣金工艺概述
飞机钣金工艺有别于一般机械制造的钣金工艺，这是 由飞机的结构特点和生产方式所决定： 钣金零件构成飞机机体的框架和气动外形，零件尺寸大小不 一，形状复杂，选材各异，产量不等，品种繁多。大型飞机 约3～5万项钣金零件，而其中的个别项目只有一两件。 零件有较复杂的外形，严格的重量控制和一定的使用寿命要 求。对成形后零件材料的机械性能有确定的指标，与其他行 业的钣金零件相比技术要求高，加工难度大。
２）塑性变形阶段———这时上剪刃进一步压入板料，材料的纤 维发生强烈的弯曲和拉伸。在这阶段，刃口附近的应力逐渐 达到材料的极限抗剪强度。
３）剪离阶段———这时上、下刃口附近材料出现微小裂纹，当 裂纹迅速扩张，以至上下相交时，材料就断裂为二。
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剪 裁 过 程
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圆角区，剪刃压迫板料，使之发生弯曲 变形 剪断区，表面光亮，说明当上剪刃挤压 板料时，曾迫使板料发生塑性变形