CN101987335B - 翼尖罩镜面零件拉深的加工方法 - Google Patents

Abstract

一种翼尖罩镜面零件的拉深加工方法，包括如下步骤：按照拉深模的凹模口轮廓线向外均匀偏置预定值后的大小，由机械抛光的蒙皮材料定制不规则椭圆形状的毛坯料；在由凹模和凸模构成的拉深模的凹模圆角部位、压料面上型腔内外以及与此接触的坯料表面上均匀涂抹润滑油；使毛坯材料的纤维方向沿着其长度方向，将毛坯料置于拉深模中；在凹模和毛坯料之间覆盖一层橡胶皮；进行拉深，拉深压力为3～5Mpa，压边压力为3～5Mpa；完成拉深后保持5～10秒；卸除压力，取出零件。这样得到的镜面零件表面无滑移线和粗晶现象，表面光滑无划伤，达到镜面零件的质量要求，几乎没有报废品。

Description

翼尖罩镜面零件拉深的加工方法

技术领域

本发明涉及飞行器零件的制造领域，特别是涉及飞机翼尖罩镜面零件采用拉深模制造及拉深的加工方法。

背景技术

翼尖罩是飞机水平尾翼上的一个镜面零件，它与复合材料翼尖帽之间用连接板相连，组成翼尖组件，安装在飞机的水平尾翼上。如图1所示是翼尖组件结构的示意图，其中，101是翼尖罩，102是复合材料翼尖帽，103是连接带板。

翼尖罩镜面零件是将经过机械抛光的蒙皮材料再经过深拉伸加工得到的。所谓机械抛光的蒙皮材料表现出一种高质量反射的外观，有统一的颜色等级，光洁度和反射率，供未上漆的飞机使用。

翼尖罩镜面零件的制造难度在于：机械抛光的蒙皮材料的镜面深拉伸中，镜面在模具型腔内易划伤；翼尖零件外形变化大，一次拉伸成形材料易断裂或粗晶现象(也称“桔皮现象”)，若采用二次拉伸成形，则镜面难以保证；零件圆角处与直壁段的衔接处易产生凹模圆口凹槽；零件精度要求高，外形尺寸公差为0.25mm。

目前的翼尖罩镜面零件表面打磨浅的在零件圆角处与直壁段的衔接处均有凹模圆口凹槽，严重影响零件表面质量；而且目前国外制造该零件的报废率较高。

因此，急需开发一种解决上述问题并满足产品要求的翼尖罩镜面零件制造方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种翼尖罩镜面零件的制造方法。

本发明的方法用于将机械抛光的蒙皮材料经过深拉伸加工成为翼尖罩镜面零件。所谓机械抛光的蒙皮材料表现出一种高质量反射的外观，有统一的颜色等级，光洁度和反射率，供未上漆的飞机使用。

本发明采用特制的拉深模对机械抛光的蒙皮材料进行深拉伸得到左右对称可切割成为两件翼尖罩镜面零件，而且可以保证镜面零件一次成型后不出现滑移线和粗晶现象。

本发明中的术语“滑移线”是指由拉伸成形或相似操作产生的不均匀受力而引起的对角线条，这些线条表明材料的局部变细。“粗晶现象”(也称“桔皮现象”)是指在板拉伸成形或其它成形时发生的类似于桔皮的粒状表面。

以上两种表面缺陷在镜面零件制造过程中是不允许的。

本发明所采用的拉深模的基本结构是由凹模和凸模两部分组成；根据零件开放式左右对称的结构特点设计的拉深模的结构形式为一压两件，即拉深加工得到的零件经过切割可以得到两件翼尖罩镜面零件。为此，本发明中的凹模和凸模分别是左右对称的。

具体地，拉深模包括：上模板和下模板，上模板和下模板之间活动地连接，使其在垂直方向上对准，并在垂直方向上可相对移动，优选地上模板和下模板之间通过导套和导柱使其在垂直方向对准，并能够在垂直方向相对移动；

凹模和凸模，凹模与上模板固定，凸模与下模板固定，优选地凹模与上模板之间以及凸模与下模板之间分别用螺钉连接固定；

凸模固定板设置在凸模体下端外周并与凸模成一体，压边圈设置在凸模体上端外周，压边圈下设置升举机构，该升举机构一端与压边圈连接，另一端穿过凸模固定板及下模板与施压部件连接，通过升举机构可以使压边圈能够相对于凸模上下移动；优选地，升举机构包括顶板和顶杆，顶杆一端与压边圈连接，顶杆的另一端穿过凸模固定板和下模板与顶板连接，通过在顶板上施压，使升举机构升举来使压边圈相对于凸模上下移动。

拉深模通过上模板与凹模体上设置的导柱与成型设备连接。

本发明采用的拉深模可以安装在成形设备的T形槽中，如安装在双动薄板拉伸机上完成拉深成型工作。

根据本发明方法，镜面零件的拉深成型包括如下步骤：

(1)毛坯料的制定：由机械抛光蒙皮材料，根据初步试拉结果、压边力大小以及材料向凹模内流动的变形补偿量，将凹模口轮廓线向外均匀偏置预定距离，优选为45mm左右，从而得到毛坯外形。其中，在下料过程中，材料的纤维方向一定要沿着材料的长度方向。它直接影响到材料在拉深过程中的成形质量。

(2)用润滑油均匀涂抹在本发明的拉深模的凹模圆角部位和压料面上型腔内外以及与此接触的坯料表面上，目的是为了减小材料与模具之间的摩擦力，更好保证材料在拉深时的流畅性，从而避免在零件圆角处与直壁段的衔接处产生凹模圆口凹槽。对于润滑油没有特别限定，一般用于拉深加工的润滑油都可用。

(3)将毛坯料放置在模具的压边圈上，在凹模和毛坯料之间覆盖一层厚度为0.4～0.7mm的橡胶皮。因橡胶皮具有很强的弹性和良好的可塑性、隔水隔气、抗拉和耐磨等特点，所以选择橡胶皮来保护零件的外表面质量。优选的是天然橡胶皮。优选橡胶皮的厚度为0.6mm。

(4)进行拉深。拉深压力为3～5Mpa，压边压力为3～5Mpa，完成拉深操作后保持5～10秒。优选地，进行拉深时是在上述压力下进行缓慢拉深。

(5)卸除压力后，将零件取出。

(6)进行后续工序，如热处理，喷保护漆，切割，表面处理等。

镜面零件通过上述步骤加工后，可以达到一次成形，一压两件的工作效率，节约时间，缩短了生产周期。

采用本发明的方法生产的镜面零件的表面质量无滑移线和粗晶现象，表面光滑无划伤，达到镜面零件的质量要求，几乎没有报废品。而现有技术生产镜面零件报废率较高。

通过本发明的方法，采用合理的压延方案，确定压边力及镜面保护，根据试模情况修改模具并确定零件毛坯料外形等各项工艺参数，解决了零件局部变薄、起皱、凹槽、镜面划伤现象，在确保外形准确的同时保证零件的内在和外在质量。采用该方法可以使翼尖罩镜面零件投入批量生产，保证产品质量稳定。

附图说明

图1是本发明的一种翼尖组件的结构示意图。

图2本发明采用的拉深模的结构示意图。

图3A～3B是本发明采用的拉深模的凹模口轮廓以及凸模轮廓示意图。

图4是本发明的毛坯料的轮廓示意图。

图5A是按照本发明的方法加工的镜面零件的主视图。

图5B是按照本发明的方法加工的镜面零件的俯视图。

图5C是按照本发明的方法加工的镜面零件的侧视图。

具体实施方式

以下通过具体实施方式详细介绍本发明。

本发明的方法用于镜面材料零件的深拉伸制造，即机械抛光的蒙皮材料的深拉伸加工。所谓机械抛光的蒙皮材料表现出一个高质量反射的外观，有统一的颜色等级，光洁度和反射率，供未上漆的飞机使用。

本发明采用的拉深模的基本结构是由凹模和凸模两部分组成；根据零件开放式左右对称的结构特点设计的拉深模的结构形式为一压两件。

如图2所示是本发明采用的一个拉深模的具体实例的结构示意图。该拉深模包括：上模板(2)和下模板(12)，上模板(2)和下模板(12)之间通过导套(3)和导柱(5)使其活动地连接，凹模(7)和凸模(11)，凹模(11)与上模板(2)之间用螺钉(4)连接固定，以及凸模(11)与下模板(12)用螺钉(4′)连接固定，这样使凹模(7)和凸模(11)在垂直方向对准，并可以通过上下模板的移动使凹模(7)和凸模(11)在垂直方向上移动；

在凸模的下端部外周设置凸模固定板(10)并与凸模(11)成一体，在凸模体的上端部外周设置压边圈(9)，在凸模两侧以及压边圈(9)的下面连接顶杆(13)，顶杆一端与压边圈(9)连接，顶杆另一端穿过凸模固定板(10)及下模板(12)与设置在下模板下方的顶板(14)连接，通过在顶板上施压可以使顶杆升举，压边圈(9)借助于顶板及顶杆的升举可相对于凸模上下移动。

在压边圈上可以承载待拉深的毛坯料，以及在拉深结束后将加工的工件卸下。

该拉深模通过在上模板(2)与凹模中设置的导柱与成型设备连接。

其中拉深模的凹模口轮廓如图3A所示，凸模轮廓如图3B所示。凹模和凸模分别是左右对称的。

拉深模被安装在成形设备，如双动薄板拉伸机YT28-1030(天津第二锻压机床厂)的T形槽中。

根据本发明的一个具体实施方式，以波音737机翼的翼尖罩镜面零件的拉深加工为例进行说明。

毛坯料的制定：选择机械抛光的蒙皮材料，根据初步试拉结果、压边力大小以及材料向凹模内流动的变形补偿量，将凹模口轮廓线向外均匀偏置一定尺寸，一般优选偏置45mm，从而得到毛坯外形，如图4所示，其中，a是凹模口边缘线，b是毛坯轮廓线。在该具体实施方式中，毛坯料定为尺寸216mm*419mm的不规则椭圆形。另外，在下料过程中，材料的纤维方向是沿着材料的长度方向。纤维方向直接影响到材料在拉深过程中的成形质量。

用润滑油均匀涂抹在拉深模的凹模圆角部位和压料面上型腔内外以及与此接触的坯料表面上，目的是为了减小材料与模具之间的摩擦力，更好保证材料在拉深时的流畅性。一般用于铝合金拉深加工的润滑油都可用。在本实施方式中优选上海海中石油化工有限公司生产的型号为HS-53B的海申牌润滑油。

设备启动后，先通过顶板及顶杆将压边圈顶起，使压边圈(9)上表面与凸模(11)的顶部持平，然后将毛坯料放置在模具的压边圈上，在凹模和毛坯料之间覆盖一层厚度为0.6mm的天然橡胶皮。因为天然橡胶皮具有很强的弹性和良好的可塑性、隔水隔气、抗拉和耐磨等特点，所以较好是选择天然橡胶皮来保护零件的外表面质量。

然后使上模板(2)连同凹模(7)一同压下，使压边圈(9)上放置的毛坯料(8)与凹模型腔的外表面接触，然后使成型设备对上模板施加向下的压力使凹模向下对毛坯施压从而使毛坯得到拉深。拉深压力为3～5Mpa，压边压力为3～5Mpa，完成拉深操作后继续保持该压力5～10秒。

卸除压力后，通过顶杆使压边圈上升从而将加工的零件取出。

图5A～5C是用本发明采用的拉深模及根据本发明的拉深加工方法加工的镜面零件的主视图、俯视图及侧视图。从图中可以看出加工的镜面零件是左右对称的，通过切割可以得到两件镜面零件。

拉深后的零件进行后续工序，如热处理，喷保护漆，切割，表面处理等得到翼尖罩。

镜面零件通过上述步骤加工后，可以达到一次成形，一压两件的工作效率，节约时间，缩短了生产周期。

采用特制的拉深模，并根据本发明的方法加工的镜面零件表面质量无滑移线和粗晶现象，表面光滑无划伤；零件精度高，外形尺寸公差为0.25mm以下，达到镜面零件的质量，几乎没有报废品。

虽然以上通过具体实施方式对本发明进行了说明，但不仅仅限于此，在不脱离本发明构思的前提下，还可以有更多变化或改进的方式，而这些变化和改进都应属于本发明的范围。

Claims (10)

1.一种翼尖罩镜面零件拉深的加工方法，包括如下步骤：

按照拉深模的凹模口轮廓线向外均匀偏置预定值后的大小，由机械抛光蒙皮材料，定制不规则椭圆形状的毛坯料；

在拉深模的凹模圆角部位、压料面上的型腔内外以及与此接触的坯料表面上均匀涂抹润滑油；

使毛坯料的纤维方向沿着其长度方向，将毛坯料置于拉深模中；

在凹模和毛坯料之间覆盖一层橡胶皮；

进行拉深，拉深压力为3～5Mpa，压边压力为3～5Mpa；

完成拉深后保持上述压力5～10秒；

卸除压力，取出零件。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的预定值为45mm。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的润滑油为铝合金拉深用油。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的橡胶皮为天然橡胶皮，其厚度为0.4～0.7mm。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的拉深模为一压两件形式。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的拉深模包括：

上模板(2)和下模板(12)，上模板(2)和下模板(12)之间在垂直方向对准，并以在垂直方向上能相对移动地连接；

凹模(7)和凸模(11)，凹模(7)固定在上模板(2)以及凸模(11)固定在下模板(12)，凹模(7)和凸模(11)在垂直方向对准，通过上模板(2)与下模板(12)之间的相对移动使凹模(7)与凸模(11)能够在垂直方向上相对移动；

在凸模下端部外周设置凸模固定板(10)并与凸模成一体，在凸模上端部外周设置压边圈(9)，在凸模两侧压边圈下设置升举机构，该升举机构一端与压边圈(9)连接，而另一端穿过凸模固定板(10)及下模板(12)与施压部件连接，从而通过升举机构的升举，使压边圈(9)能够相对于凸模(11)以及固定板和下模板上下移动；

拉深模的上模板(2)与成型设备连接；

所述的凹模和凸模分别左右对称。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，上模板(2)和下模板(12)之间通过导套(3)和导柱(5)连接，通过导套和导柱之间的相对移动来调整上模板(2)和下模板(12)之间的相对距离。

8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，凹模(7)与上模板(2)之间以及凸模(11)与下模板(12)之间分别用螺钉(4，4′)连接固定。

9.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，升举机构包括至少两个顶杆(13)和至少一个顶板(14)，顶杆(13)的一端与压边圈(9)连接，而另一端穿过凸模固定板(10)及下模板(12)与顶板(14)连接，通过在顶板(14)上的施压，使顶板及顶杆升举。

10.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，拉深模通过上模板(2)与凹模体中设置的导柱(6)与成型设备连接。

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