摘要：传统的航空钣金制造过程多以人工操作为主，其施工周期慢，制作精度低，质量参差不齐。随着对飞机性能要求越来越高，钣金零部件的形状越来越复杂，而且很多是非线性的复杂曲面，对钣金零部件的表面质量和尺寸精度要求也越来越高。得益于先进的自动化技术和智能制造系统的应用，航空

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文/高杨， 李宗学， 李健， 杨金岭-中信戴卡股份有限公司

传统的航空钣金制造过程多以人工操作为主，其施工周期慢，制作精度低，质量参差不齐。随着对飞机性能要求越来越高，钣金零部件的形状越来越复杂，而且很多是非线性的复杂曲面，对钣金零部件的表面质量和尺寸精度要求也越来越高。得益于先进的自动化技术和智能制造系统的应用，航空制造开始实现技术工艺的提升，金属板坯液压成形采用液体来代替模具或使用液体辅助成形，降低模具的加工成本，缩短生产周期，达到一模多用的效果。

该技术是利用一种金属板坯液压成形方法，具体是采用液态油代替刚性凹模，使板坯在液态油的压力作用下贴合凸模成形，是一种柔性成形技术。该种板材液压拉深成形通用模具主要包括上模部分和下模部分，其中的两种类型见图1。

图1 液压拉深成形模具的两种类型

1-上模 2、6、7、13、16、20、25-连接螺栓 3-凸模芯 4-内滑板 5-外滑板 8-压边圈 9-压边圈镶块 10-液压油 11-槽子 12-密封圈 14-凹模镶块 15-下模 17-弹簧 19-限位导柱 21-顶件块 18、22-加热装置 23-拉深筋 24-工件 26-导柱 27-导套组成

具体来讲，该方法是在凹模中充入液体，凸模下行时，凹模液压室中的液体被压缩，产生相对压力，将毛坯紧紧地贴在凸模上，形成有力的摩擦保持效果，使工件完全按凸模形状成形。另外，在凹模与板料下表面之间产生流体润滑，可减少有害的摩擦阻力，这样不仅使板料的成形极限大大提高，而且可以减少传统拉深时可能产生的局部缺陷，从而成形出精度高、表面质量好的零件。由于液态油的存在，使得金属板液压成形具有摩擦保持、溢流润滑等特点。

装在双动压力机上的拉深成形模具具体操作流程如下：

第一步。如图2 所示，模具的上模、下模处于开模状态。首先机器人将已经表面涂抹润滑油的板坯放入下模上平面上，接着与压力机外滑块相连接的上模压边圈在压力机外滑块的带动下下行，压边圈在导柱、导套导向作用下，落在板坯上表面，同时利用拉深筋将其压实后，内滑板、外滑板对上模、下模起到导向作用。注意导向行程设计不低于50mm。

图2 液压拉深成形模具的上、下开模状态

随后在压力机内滑块的带动下，与压力机内滑块相连接的上模下行，在凸模芯和液压油的双重作用下，随着板坯逐渐成形拉深而加深，此处要严格控制上模的下压速度，防止液压油溢出槽板。最后压力机内滑块刚好达到下止点，板坯下底面最后接触顶件块上油膜表面，弹簧压缩，限位导柱是一种机械限位，其对顶件块起到限位作用，防止工件过限位被压伤，顶件块底部有孔，可以插入台阶形限位导柱上端部，形成导柱导套起到导向作用。最后完成板坯拉深成形过程。

第二步。拉深成形完成后，在压力机的内滑块带动下，上模的凸模芯上行脱模。同时在压力机外滑块的带动下，上模的压边圈上行抬起。如图3 所示，在弹簧压力作用下，板坯被顶起，随后机器人抓走板坯，完成一次拉深成形工作循环。

图3 弹簧将顶件块顶起时的状态

了解设计人员设计意图，仔细了解工程规划图、对冲压工艺步骤、模具具体结构、安装先后顺序等内容做到了如指掌。

⑴检查模具所能承载的压力、压边力、顶出力等成形要素与压力机是否相适应，检查模具的闭合高度、尺寸与压力机是否相适应。

⑵检查模具的安装关联尺寸与压力机是否一致。

⑶检查模具安装用的螺栓、压板是否齐备，达到要求与否。

⑷检查上、下模需要安装的垫板及所需实物是否备全。

要根据工程规划图的要求检查试验模具，对模具各工作部分是否达到冲压性能要求进行检查，并且对存在的各项问题要采取措施进行消除，直至能冲压出合格制件。

这是一套装在双动压力机上的拉深成形模，具有如下优点：

⑴成形极限提高，减少了工件的成形次数以及配套模具的数量和成本。

⑵成形零件的回弹性小，抑制内皱的产生，工件的表面质量和尺寸精度得到提高。

⑶模具结构简单，加工精度要求较低，通用性好，配套数量少，非常适合于现代小批量、多品种柔性加工的要求。

⑷由于液体的应用，可以成形室温下一些难以成形的材料，如铝合金、镁合金、钛合金、高温合金及复杂结构拼焊板等，可以加工形状复杂的零件。

⑸成形该类零件可采用充液拉深结合局部关键特征刚性模整形的方法，既发挥了充液成形坯料变形均匀、成形性能好的优点，又发挥了刚性模成形局部小特征的优势，可实现复杂特征的顺序精准成形。

⑹特殊板材对表面质量要求高。由于铝合金较软，传统冲压工艺很容易在零件表面造成划痕、起皱、滑移线等缺陷，后续工艺中须增加专门工序用来消除划痕。充液成形采用高压流体介质代替刚性模具，减少了材料表面与刚性模具之间的摩擦。

⑺凹模、压边圈的工作刃面部分均采用镶块，以提高模具寿命。

⑻压边圈与凸模采用内滑板、外滑板之间的导向，采用这种结构的模具，结构简单，加工容易，导向效果也好。

⑼在材料容易流动的部位，一般均布置有拉深筋，以控制材料均匀地向凹模内流动。

第一方面，可根据需要在模具清理时仅更换部分成形件（凸模芯、凹模镶块、限位导柱、顶件块），即可成形形状不同的产品，这样不仅压缩了模具制作周期，还降低了模具生产成本，也缩短了产品生产的周期，生产中十分值得借鉴，可达到提高模具通用性的目的。

另一方面，可以根据情况设计加热装置，可有选择地根据模具使用需要来进行应用。注意在使用加热功能时，液压油必须用耐高温液压油。这样就增加了模具使用的灵活性，从而真正达到一模多用的目的。

来源：钣金与制作