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第4章 飞机钣金零件制造


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限制型材畸变的方法

限制型材翘曲和畸变的最有 效的工艺方法,是采用刚性 垫块,尽量限制型材剖面的 自由度,以及采用对称的型 材剖面组合。垫块可以用铸 锌、易熔合金、硬铝和塑料 等材料制造.然后用细钢丝 绳或橡皮绳串联为柔性垫条。
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弯曲型材零件的方法很多,有模压、滚弯、
拉弯、绕弯和拉弯加侧压等方法,但最常用者 为滚弯、拉弯和拉弯加侧压等三种方法。
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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。 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。
左右。

斜滚剪适用于剪裁曲线外形毛料。
0.5hnt P tg
hn-剪刃挤入料深
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圆滚剪与斜滚剪
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多盘剪
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常用剪切形式及适用范围
形 式 适用范围 各类直线零件 条料或圆形料 各种曲线形毛料 同时剪切几种条料;修正条 料宽度
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平口剪 直圆盘剪 斜滚剪
多盘剪
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
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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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压弯极限
V形薄板压弯的成形极限是弯曲段外层开裂,工程上通常 用最小相对弯曲半径Rmin/t作为指数;厚板(t≥10mm)的弯 曲极限可能出现细颈。
50 Rmin / t 1 A
A-断面收缩率
两个因素 (1)弯曲角:变形分散效应随着角度的增加而减小。 (2)板宽:随着板宽增加,外纤维能承受的最大延伸率将减 小。
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
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—— 剪切力计算
斜口剪
0.65 2 0 P 1.3F 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


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。
业的钣金零件相比技术要求高,加工难度大。
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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 工 下 料
模 具 下 料
机 械 下 料
数 控 下 料
基 本 工 艺
飞 机 钣 金 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;
拉 深 零 件
蒙 皮 成 形 零 件
整 体 壁 板
落 压 零 件
旋 压 零 件
热 成 形 零 件
橡 皮 成 形 零 件
爆 炸 成 形 零 件
SPF和 SPF/D B成形 零件
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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
高于冲裁,但产量小时情况却相反。

靠模铣、数控铣及数控激光切割机的采用,改善
了劳动条件、提高工作效率。
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4.2.3 冲裁

冲裁工艺在机器制造、仪表制造的各个领域均有
广泛的应用,小至钟表的齿轮、指针,大到载重 汽车的大梁,都是用冲裁下料或直接制造。
这部分参考冲压工艺学中相关内容。
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本章内容
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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组 合于大、中型曲线外形或带
有内凹形状的有色合金零件或毛料,当加工精度 要求较高时,常用铣切加工,铣切加工成本通常
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(2)弯曲力的作用点应通过弯心(即型材剖面上剪应力的合 力作用点),其方向也应与剖面内剪应力合力的方向相重合。否
则,除弯曲外还产生扭转 ,并导致剖面畸变。具有两个对称轴 线的剖面,弯心与形心相重合。因此,弯曲成形时常需将不对称 剖面的两根型材组合为对称剖面进行弯曲 。
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(3)弯曲作用面应与剖面 惯性轴平面相重合。否则,弯 曲中性层将不垂直于弯矩作用 面,而偏向于最小惯性轴的一 侧,致使弯曲的同时还产生扭 转、挠曲和剖面畸变等。
其它型式的弯曲。
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4.3.2 型材零件弯曲的特点

型材的剖面形状比较复杂,弯曲成形时往往伴随
型材的翘曲、扭转和剖面的畸变,大大增加了弯 曲成形的困难。如果弯曲成形时注意到这些特点,
则可改善零件的成形质量。
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(1)型材剖面上的合力作用点应通过型材剖面的形心(它 是型材剖面内均布正应力的合力作用点)。否则,将产生一个 额外弯矩,使弯曲零件产生纵向翘曲。因此,拉弯和拉校型材 时,夹钳钳块的中心必须与型材的剖面形心重合。
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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
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 16
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
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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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1)弯曲 : 弯曲在弯曲模中进行。以弯曲角 和弯曲半径 r 表示弯曲变形量的大小。坯料外层为拉伸变形,内层 为压缩变形,中部为中性层,应力、应变为零。
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V形件弯曲变形过程。包括弹性弯曲,弹-塑性弯曲、塑 性弯曲和校正弯曲四个阶段。
弯 曲 变 形 过 程
弯曲变形区
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回弹是成形后弯曲角度和弯曲半径复原现象,它是由材料 的内应力使变形分布不均匀而产生的。 (1)表示进行V形弯曲加工后的回弹。 (2)表示进行U形弯曲加工后,两侧的回弹。 (3)表示有大曲面的弯曲制品的回弹。 (4)表示虽然是U形弯曲,但中间部分没有侧壁,其回 弹表现为侧壁不垂直。 (5)表示弯曲半径大,然而垂直壁小,回弹表现为不能 弯曲到所需形状。

板弯型材的制造和挤压型材的补充铣切,由飞机工厂进行, 挤压型材则外购。

飞机型材零件的制造方法----压弯、滚弯、拉弯
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4.3.1 板弯型材的压弯成形

制造板弯型材的常用方法为压弯成形和多对滚轮滚弯成形 两种。前者使用压弯机(又称闸压床)或弯板机(又称折 弯机),采用通用模具,能适应飞机生产中多品种和小批 量的特点,应用广泛,但制件长度受机床限制;后者因送 进条料或卷料的方式不同,又可分为从后面推送和从前面 拖拉(常称抽滚成形)两种,由于需要专用工艺装备,飞 机工厂较少采用,而广泛用于建筑和家具制造。

型材零件按外形可划分为直线形、平面弯曲和空间弯曲三 类。作为成形工作内容,除型材零件外形的成形之外,还 有型材剖面形状和角度的改变,压制下陷和冲切缺口等等。 型材零件的毛坯——型材,主要以两种方式获得:用板料 弯制和挤压成形。它们的剖面沿长向均为等剖面,如需要 变剖面和变厚度的型材,则需通过补充铣切获得。通常,
18~20MN 、工件长达 16m的大型压弯机。
压弯机在钣金设备中,是较早实现NC和NC控制
的。为适应多品种零件的生产,它已发展为柔性制
造单元,与龙门剪组合实现了柔性制造系统。
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4.3.2 型材零件弯曲的特点
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