CN111922171A - 一种多深腔飞机薄壁零件的钣金成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多深腔飞机薄壁零件的钣金成型方法，其特征在于，包括以下步骤：1）根据零件成型工艺方案，获得零件的三维数字模型，从而确定零件深腔的类型和标准深腔的尺寸；2）根据零件深腔的尺寸，分别制造球面拉深模具、深度拉深模具、整型拉深模具；3）使用球面拉深模具将待加工零件拉深成半球形，形成具有球面深腔零件；4）使用深度拉深模具继续对呈半球形的深腔进行深度拉深，使其达到标准深腔的深度，形成具有过渡尺寸深腔零件；5）使用整形拉深模具对过渡尺寸深腔整形拉深，最终形成具有标准深腔零件，同时进行保压，确保贴膜度。本发明能够提高零件加工效率、合格率和成形质量，实现该类零件高质、高效、低成本的深腔制造。

Description

一种多深腔飞机薄壁零件的钣金成型方法
技术领域
本发明涉及飞机零件加工技术领域，具体是指一种多深腔飞机薄壁零件的钣金成型方法。
背景技术
多深腔飞机薄壁零件主要与飞机外蒙皮贴合，用于支撑飞机外部蒙皮，因此其整体型面为弧形。零件整体底部为一个大型异向深腔，该深腔上分布多个封闭深腔与半封闭深腔，呈方形结构，底部R较小，结构复杂，成形困难，易产生起皱、破裂等缺陷。传统的加工工艺是采用多道次落压成形，中间穿插手工排皱，最终通过手工校正来达到技术要求。该工艺存在缺陷，成形过程中材料流动不均，易造成深腔底部R破裂及周边法兰严重起皱，零件贴模度差，需要后期大量手工校正，敲修、打磨严重，影响零件表面质量。同时，零件质量严重依赖于工人技能水平，状态不稳定。以上这些因素使得该类零件加工效率低、成本高、质量差，合格率长期维持在30%以下，难以满足生产需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高零件加工效率、合格率和成形质量，避免原落后成形工艺所带来的零件缺陷多、加工周期长、加工成本高等问题，实现该类零件高质、高效、低成本制造的多深腔飞机薄壁零件的钣金成型方法。
本发明通过下述技术方案实现：一种多深腔飞机薄壁零件的钣金成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）根据零件成型工艺方案，获得零件的三维数字模型，从而确定零件深腔的类型和标准深腔的尺寸；
（2）根据零件深腔的尺寸，分别制造球面拉深模具、深度拉深模具、整型拉深模具；
（3）使用球面拉深模具将待加工零件需要加工成深腔的部位拉深成半球形，形成具有球面深腔的零件；
（4）使用深度拉深模具继续对呈半球形的深腔进行深度拉深，使得深腔的深度达到标准深腔的深度，形成具有过渡尺寸深腔的零件；
（5）使用整形拉深模具对过渡尺寸深腔进行整形拉深，最终形成具有标准深腔的零件，在进行拉深的同时，进行保压，确保零件贴膜度。
本技术方案根据塑性成形体积不变原理，假设零件成形过程中材料厚度恒定，可将其简化为面积相等。通过计算深腔的面积将其转化成相等面积的球冠，得到过渡该过渡型面尺寸，根据计算数据制造球面拉深模具、深度拉深模具、整型拉深模具，实现先形成小深腔，再形成大深腔，最终整形得完整深腔零件，从而完整零件深腔的完整拉深过程。通过三步拉深过程，可以直接获得深腔形状完整的零件，避免深腔拉深过程中发生起皱，破裂的现象，无需手工后期矫正，零件成型表面质量高。
为了更好地实现本发明的方法，进一步地，所述步骤（1）中，零件深腔的类型包括全封闭深腔和半封闭深腔，所述全封闭深腔在拉深时，需要模具对深腔部位进行全面覆盖，而所述半封闭深腔拉深时，其开口处无需模具对其深腔部位进行覆盖。
为了更好地实现本发明的方法，进一步地，所述步骤（3）中，标准深腔的表面积与拉深成半球形深腔的球面面积的比值为1：1.02~1.08。
为了更好地实现本发明的方法，进一步地，所述标准深腔的表面积与拉深成半球形深腔的球面面积的比值为1：1.04。
为了更好地实现本发明的方法，进一步地，所述步骤（3）中，使用球面拉深模具拉深零件形成半球形深腔时，深腔球面成形压力为2.8×106N，深腔的压边力为1.9×106N，拉深速度为1mm/s。
为了更好地实现本发明的方法，进一步地，所述步骤（4）中，使用深度拉深模具继续对呈半球形的深腔进行深度拉深形成过渡尺寸深腔时，深腔底面成形压力为8.5×106N，深腔的压边力为1.9×106N，拉深速度为1mm/s。
为了更好地实现本发明的方法，进一步地，所述步骤（5）中，使用整形拉深模具对过渡尺寸深腔进行整形拉深形成具有标准深腔的零件时，深腔底面成形压力为4.0×106N，深腔的压边力为1.0×106N，拉深速度为1mm/s，且保压的时间为5s。
为了更好地实现本发明的方法，进一步地，所述步骤（5）中，使用整形拉深模具对过渡尺寸深腔进行整形拉深形成具有标准深腔的零件时，在深腔底面和深腔上部边沿的弧面处均需要预留间隙进行零件躲避，所述预留间隙宽度为0.5~1mm。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
（1）本发明通过三步拉深形成零件深腔的过程，能够避免深腔拉深过程中发生起皱，破裂的现象，成品零件贴膜度差，无需手工后期矫正，不会影响零件表面成型质量；
（2）本发明通过三步拉深形成零件深腔的过程，可以直接获得深腔形状完整的零件，无需依赖于工人技能水平，自动化程度高，状态稳定，提高了产品加工合格率；
（3）本发明通过应用该成型工艺，将多深腔飞机薄壁零件的加工方式由手工成形为主转变为全流程设备加工的方式，实现了该类零件的高效、高质、低成本制造，满足了该类零件的批量生产需求。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其他特征、目的和优点将会变得更为明显：
图1为本发明中深腔零件的三维数字模型示意图；
图2为本发明中标准深腔的尺寸示意图；
图3为本发明中具有球面深腔的零件结构图；
图4为本发明中球面深腔的尺寸示意图；
图5为本发明中具有过渡尺寸深腔的零件结构图；
图6为本发明中全封闭深腔的过度尺寸示意图；
图7为本发明中半封闭深腔的过度尺寸示意图；
图8为本发明中进行深腔整形时零件躲避的缝隙放大图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，本发明中的附图标有具体的尺寸，为了简洁附图，没有标出附图单位，具体实施例中默认所有的尺寸的单位均为mm，附图对尺寸的限定仅是为了更好地体现本发明的方法，方便理解本发明技术的意图，不能理解为本发明的限制。
实施例1：
本实施例的提供一种多深腔飞机薄壁零件的钣金成型方法，包括以下步骤：
（1）根据零件成型工艺方案，获得零件的三维数字模型，从而确定零件深腔的类型和标准深腔的尺寸；具有深腔零件的三维数字模型如图1所示，标准深腔的尺寸，如图2所示；
（2）根据零件深腔的尺寸，分别制造球面拉深模具、深度拉深模具、整型拉深模具；
（3）使用球面拉深模具将待加工零件需要加工成深腔的部位拉深成半球形，形成具有球面深腔的零件；具有球面深腔的零件结构图，如图3所示，球面深腔的尺寸示意图，如图4所示；
（4）使用深度拉深模具继续对呈半球形的深腔进行深度拉深，使得深腔的深度达到标准深腔的深度，形成具有过渡尺寸深腔的零件；具有过渡尺寸深腔的零件结构，如图5所示，过渡尺寸深腔的示意图，如图6，图7所示；
（5）使用整形拉深模具对过渡尺寸深腔进行整形拉深，最终形成具有标准深腔的零件，在进行拉深的同时，进行保压，确保零件贴膜度。
具体实施方式为，并使用球面拉深模具将待加工零件需要加工成深腔的部位加工成半球形，得到具有球面深腔的零件。在深度拉深模具中将球面深腔底部的边角弧面进行放大，同时将球面深腔的深度尺寸拉深至标准值，得到具有过渡尺寸深腔的零件其为零件最终成形形状。
实施例2：
本实施例在上述实施例的基础上，进一步限定了零件深腔的类型，如图6，图7所示，所述步骤（1）中，零件深腔的类型包括全封闭深腔和半封闭深腔，所述全封闭深腔在拉深时，需要模具对深腔部位进行全面覆盖，而所述半封闭深腔拉深时，其开口处无需模具对其深腔部位进行覆盖。对于半封闭深腔则将其开口部分按坡度进行过渡，便于材料流动。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。
实施例3：
本实施例在上述实施例的基础上，进一步限定了步骤（3）过程，所述步骤（3）中，标准深腔的表面积与拉深成半球形深腔的球面面积的比值为1：1.02~1.08。为了本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。
实施例4：
本实施例在上述实施例的基础上，进一步限定了步骤（3）过程，所述标准深腔的表面积与拉深成半球形深腔的球面面积的比值为1：1.04。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。
实施例5：
本实施例在上述实施例的基础上，进一步限定了步骤（3）的过程，所述步骤（3）中，使用球面拉深模具拉深零件形成半球形深腔时，深腔球面成形压力为2.8×106N，深腔的压边力为1.9×106N，拉深速度为1mm/s。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。
实施例6：
本实施例在上述实施例的基础上，进一步限定了步骤（4）的过程，所述步骤（4）中，使用深度拉深模具继续对呈半球形的深腔进行深度拉深形成过渡尺寸深腔时，深腔底面成形压力为8.5×106N，深腔的压边力为1.9×106N，拉深速度为1mm/s。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。
实施例7：
本实施例在上述实施例的基础上，进一步限定了步骤（5）的过程，所述步骤（5）中，使用整形拉深模具对过渡尺寸深腔进行整形拉深形成具有标准深腔的零件时，深腔底面成形压力为4.0×106N，深腔的压边力为1.0×106N，拉深速度为1mm/s，且保压的时间为5s。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。
实施例8：
本实施例在上述实施例的基础上，进一步限定了步骤（5）的过程，所述步骤（5）中，使用整形拉深模具对过渡尺寸深腔进行整形拉深形成具有标准深腔的零件时，在深腔底面和深腔上部边沿的弧面处均需要预留间隙进行零件躲避，所述预留间隙宽度为0.5~1mm，如图8所示。设置预留间隙，可以避免零件在加工过程中，出现压痕，确保零件表面质量。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种多深腔飞机薄壁零件的钣金成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）根据零件成型工艺方案，获得零件的三维数字模型，从而确定零件深腔的类型和标准深腔的尺寸；
（2）根据零件深腔的尺寸，分别制造球面拉深模具、深度拉深模具、整型拉深模具；
（3）使用球面拉深模具将待加工零件需要加工成深腔的部位拉深成半球形，形成具有球面深腔的零件；
（4）使用深度拉深模具继续对呈半球形的深腔进行深度拉深，使得深腔的深度达到标准深腔的深度，形成具有过渡尺寸深腔的零件；
（5）使用整形拉深模具对过渡尺寸深腔进行整形拉深，最终形成具有标准深腔的零件，在进行拉深的同时，进行保压，确保零件贴膜度。
2.根据权利要求1所述的一种多深腔飞机薄壁零件的钣金成型方法，其特征在于，所述步骤（1）中，零件深腔的类型包括全封闭深腔和半封闭深腔，所述全封闭深腔在拉深时，需要模具对深腔部位进行全面覆盖，而所述半封闭深腔拉深时，其开口处无需模具对其深腔部位进行覆盖。
3.根据权利要求1或2所述的一种多深腔飞机薄壁零件的钣金成型方法，其特征在于，所述步骤（3）中，标准深腔的表面积与拉深成半球形深腔的球面面积的比值为1：1.02~1.08。
4.根据权利要求3所述的一种多深腔飞机薄壁零件的钣金成型方法，其特征在于，所述标准深腔的表面积与拉深成半球形深腔的球面面积的比值为1：1.04。
5.根据权利要求1或2所述的一种多深腔飞机薄壁零件的钣金成型方法，其特征在于，所述步骤（3）中，使用球面拉深模具拉深零件形成半球形深腔时，深腔球面成形压力为2.8×106N，深腔的压边力为1.9×106N，拉深速度为1mm/s。
6.根据权利要求1或2所述的一种多深腔飞机薄壁零件的钣金成型方法，其特征在于，所述步骤（4）中，使用深度拉深模具继续对呈半球形的深腔进行深度拉深形成过渡尺寸深腔时，深腔底面成形压力为8.5×106N，深腔的压边力为1.9×106N，拉深速度为1mm/s。
7.根据权利要求1或2所述的一种多深腔飞机薄壁零件的钣金成型方法，其特征在于，所述步骤（5）中，使用整形拉深模具对过渡尺寸深腔进行整形拉深形成具有标准深腔的零件时，深腔底面成形压力为4.0×106N，深腔的压边力为1.0×106N，拉深速度为1mm/s，且保压的时间为5s。
8.根据权利要求1或2所述的一种多深腔飞机薄壁零件的钣金成型方法，其特征在于，所述步骤（5）中，使用整形拉深模具对过渡尺寸深腔进行整形拉深形成具有标准深腔的零件时，在深腔底面和深腔上部边沿的弧面处均需要预留间隙进行零件躲避，所述预留间隙宽度为0.5~1mm。
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