飞机钣金第七章橡皮成型.ppt

第六章 橡皮成形,（骨架类零件的制造）,一、典型零件,二、橡皮成形过程,三、成形设备与工艺装备 四、橡皮成形,五、橡皮成形模设计,六、零件构造工艺性及典型工艺路线,一、典型零件,零件分类：,直线弯边 凸曲线弯边 凹曲线弯边 凸凹曲线弯边,直线弯边,弯边为纯弯曲（如机翼梁）,凸曲线弯边,弯边受压应力，易起皱，材料增厚（如飞机肋、框零件）,凹曲线弯边,弯边受拉应力，材料受拉伸 而变薄，易破裂,（如飞机框缘开口处加强边）,凸凹曲线弯边,一个弯边受压应力，一个弯边受拉应力,（如飞机框缘零件）,二、橡皮成形过程,由于橡皮具有很好的弹性，在压力作用 下，可以按照成形模的外形而形成任意形状。利用橡皮这种对成形模形状的高度适应性，可 以在较大的容框下，一次成形出好多具有各种 内外形的零件，所以它的劳动生产率相对于手 工成形来说还是很高的。,也正是由于橡皮具有上述特性，实质上它 就成了通用凹模，所以简化了模具结构。因此，它是多品种、小批量生产的飞机钣 金零件最好的制造方法。,橡皮成形过程特点,橡皮成形是利用橡皮高压如流 水的特点来成形零件,橡皮成形的特点是半模成形、软模成形,适用于多品种、小批量的生产,三、成形设备与工艺装备,1橡皮成形压床,框架式,圆筒式,爆炸橡皮成形压床 2橡皮容框,单位压力 350700 kg/cm2,深度,300 mm,3成形模,金属（钢、铝、锌基合金）,非金属（夹布胶木、精制层板、塑料板）,容框移动式液压机,容框固定式液压机,a,3,4,5,(a),筒形橡皮成形压床,是橡皮成形的专用机床，其结构 如图所示。这种机床结构比较简单，总共仅有七大件：,圆筒、密封浮板、内胎、外胎、容框、加载盘、垫板,圆筒 机床受力部件,密封浮板 当高压油进入浮板下 面，浮板下表面受压力，浮板浮起。浮板周边压紧内胎起密封作用,内胎 起密封高压油作用且具有 弹性。当充入压力油则鼓胀使外胎也 向外扩张，外胎压毛料按成形模成 形。当成形工作完了，由真空泵经导 管将内胎抽真空，这时内胎和外胎均 向上收紧，便于加载盘退出机床；内 胎是直接与油接触的，故必须是耐油 橡皮或聚氨脂橡胶。,加载盘 实质上就是工作台，在成形时模 具和毛料盛于其中，然后加载盘进入机床成 形，成形后加载盘又退出机床，取下零件，一 个工作循环即告完成。,为了减少辅助时间，充分发挥机床的作用，一 台机床不少于两个加载盘。一个加载盘进入机 床成形，另一个加载盘做成形前的准备工作，即向加载盘里摆放模具和毛料。,这种机床单位压力通常是400 500 kg/cm2，最大的单位压力有的达 1000 kg/cm2。由于单位压力高，零件 的成形准确度高，所以手工校正工作 量大大的减少。,爆炸橡皮成形压床,爆炸橡皮成形压床是利用炸药的爆炸冲击 波压力作为压力能源。成形峰压值可达 3000kg/cm2。对于不锈钢和30CrMnSi钢零 件的校形较为合适。,这种压床结构简单，投资少，压力大，成 形的零件精度高，特别是对于高强度材 料，但是爆炸冲击力较大，需要钢质模 具。,2橡皮容框,橡皮容框是橡皮成形压床的主要部件之一。设计橡皮容框时，除了考虑它的有效工作面 积外，还要考虑它能承受足够的单位压力。,对于移动式容框中的单位压力，可根据 压床的压力P和容框的面积F来考虑；,对于固定式容框中的单位压力，实际上 就等于充进液囊中的高压液体的压力。,橡皮容框压力,橡皮成形所需的单位压力，过去由 于毛料的厚度薄，零件的曲率不大，所 以65 100 kg/cm2的单位压力基本上满 足了要求。由于飞机结构的发展采用了 高强度材料和较大厚度、高弯边零件 后，已广泛采用了350 700 kg/cm2以 上单位压力的高压橡皮成形。,橡皮容框深度,容框的深度和成形零件的高度有 关。深度在300mm左右就可满足一般零件 的成形要求。而橡皮垫不应塞满容框的 整个深度，在其口部要空出20 25mm，以免成形时，在容框完全罩住垫板前，橡皮被成形模挤出容框外面，使橡皮损 坏。,垫板厚度在150 200mm之间,橡皮硬度的影响,橡皮硬度的选择,容框中橡皮的选择也是容框设计的 主要问题之一,硬橡皮对成形过程是有利的。但 是，事物总是一分为二的，如果橡皮太 硬，要使橡皮表面形成与成形模一致的 形状，将毛料压得各处都和成形模相 贴，就需要消耗更大的单位压力，同时 容框表面的硬橡皮又易于磨损破裂,因此，既为了使橡皮具有良好的流 动性，又为了有较好的消除皱纹的能 力，所以在容框的内部采用较软的橡 皮，而其表面层采用较硬的橡皮，它的 厚度一般为20 30 mm即可。这样，同 时满足了两方面的要求。即使工作表面 层被磨损或破裂，只要更换不厚的表层 橡皮即可。,3成形模工艺装备,橡皮成形模构造简单，其外缘取决 于零件的平面形状。,成形模上通常需安装两个定位销，定位销之间的距离应尽可能大一些，应 避免置于成形模模面的对称位置。成形模的材料根据零件形状、尺寸 及产量选用，可以是钢、铝、夹布胶 木、精制层板、塑料板和锌基铝铜合金 等,四、橡皮成形工艺,1直线弯边,2曲线弯边,3其他形状的成形,4钛合金、镁合金的加热橡皮成形,1直线弯边,（1）基本原理,单位压力的确定：,q=(s+0.133D)t2/(2h2)其中：,s 材料的屈服极限 D 材料的应变刚模量 t 板料的厚度,h 弯边高度,（2）成形工艺,工 艺 余 量 可 能 导 致 的 新 问 题,2、曲线弯边,（1）凸曲线弯边,2,1,3,基本原理,a)均匀变形阶段 b)失稳阶段,c),消皱阶段,受力分析,凸弯边的问题 皱纹,皱 纹 的 结 构 形 式,变形量的控制,最小弯边高度和极限弯边系数 提高弯边系数（弯边高度）的措施,防皱装置,防皱装置工作原理,增压装置,塑料上盖,（2）凹曲线弯边,3,1,2,1,基本原理,变形量的控制,极限弯边系数,提高弯边系数（弯边高度）的措施,增加过渡模,增加局部单位压力与预成形,3、其他形状的成形,减轻孔、加强窝、加强筋的成形,成形方法,图3636 镶有冲减轻孔钢套的成形结构,4、钛合金、镁合金的 加热橡皮成形,成形温度：,Mg合金 300350C,纯Ti,500550C,Ti合金 530700C,五、橡皮成形模的设计,成形模的设计比工具模设计简单，按 零件蓝图绘出成形模，指出制造依据，标 出模具必要尺寸即可。,大部分工厂为减小模具设计工作量，不需设计图纸，仅需成形模加工任务单。但对于一些复杂的框肋零件的成形模 因有特殊要求之处，故有时还需设计。,几种典型成形模的结构型式,型件成形模,型件成形模,闭角度型零件件成形模,成形模加工路线,传统的工作方法 模拟量传递,现代的工作方法 数字量传递（NC加工成形模）,模 拟 量 传 递,数 字 量 传 递,六、零件构造工艺性 及典型工艺路线,1构造的工艺性,正确地确定框肋零件外形、尺寸及其 内部结构，以及合理地制定技术条件，都 能改善零件的制造工艺性。,外形形状,2典型工艺路线,内部结构 材料要求,外形形状,剖面形状,剖面形状,弯边尺寸,外形轮廓,内部结构,长桁缺口 侧面下陷,减轻孔、加强窝、加强筋 工艺孔,工艺耳片形式,材料要求,一般都选用高塑性材料，如LY12M、LC4M、LF2、LF21、1Cr18Ni9Ti等。,对于低塑性材料如镁合金和钛合金，则需要采取加热成形。,2典型工艺路线,传统的加工工艺路线,下料（如LY12M）橡皮成形 淬火 手工校正,新型的加工工艺路线,下料（如LY12M）淬火 多轴校平 低温室储存 橡皮成形,新型的加工工艺路线,平片展开料淬火后发生变形用多 轴校平机校平；,校平后的展开料，放入低温室等 待成形；,使用低温室的目的主要是延长淬 火后的时效期，便于橡皮成形。低温 室温度维持在-15-20C，能使淬火 后工件在48小时内机械性能基本不发 生变化。,“一步成形法”,是利用铝合金板料经淬火后，采用低 温储存的办法，保持铝合金板料在新淬火 状态的良好塑性并以机械化手段一次完成 新淬火料的成形与校形工作。,其主要优点在于免除或减少零件淬火 后的校正工作量，而这种校正的主要工作 往往是对平面的校平。,“一步成形法”的主要设备,低温室,温度保持在-15-20C，能自动控制温度,多辊板材矫正机,多轴校平机,无齿收缩机,