[科普中国]-飞机钣金制造

工艺特点

(1)钣金零件构成飞机机体和气动外形。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。目前，国产小型飞机钣金件大约有6 000项，大型飞机钣金件大约有20 000项。钣金零件形状复杂，质量控制严格，有一定的使用寿命要求，对成形后的零件有明确的力学性能和物理性能的要求，与其他行业的钣金零件相比技术要求高，难度大。

(2)钣金零件的制造是以专用设备为主，配合手工技艺和经验操作来实现的。钣金专用设备是飞机钣金工艺技术发展的标志和工艺技术预研成果的载体，对零件成形质量有着决定性作用。这些设备的研制周期长，技术含量高，投资巨大，社会需求量小，设备利用率不高，设备的更新较慢，这就要求技术工人必须具有良好的手工技艺。

(3)飞机钣金零件使用的工艺装备数量很大。由于钣金零件加工过程变形大，只有使用足够数量的工艺装备才能满足设计技术要求，因此生产准备工作繁重。

(4)广泛采用样板、模胎和检验型板等刚性量具进行检验工作。1

零件分类飞机钣金零件分类也就是根据零件的相似性，按照一定的原则对零件进行分类。相似性分为材料相似性，工艺相似性和结构相似性。材料相似性，指材料品种、状态的相似性；工艺相似性，指零件的加工方祛、工艺装备和使用设备的相似性；结构相似性，指零件的尺寸、形状、使用部位及零件上所具有的结构要素的相似性。

1．按飞机钣金零件结构特征分类

飞机钣金零件有蒙皮、隔框、壁板、翼肋、导管等。

2．按飞机钣金零件材料品种分类

飞机钣金零件基本上可分为型材零件、板材零件和管材零件三大类，每类材料零件又可进一步细分。2

成形技术飞机钣金成形是飞机薄壁零件的基本加工方法。是钣金成形工艺的一个重要应用方面。由金属板材构成的薄壳结构仍然是当代飞机的主体，钣金零件占飞机零件总数的50%以上，其成形技术在飞机生产中占有十分重要的地位。钣金零件构成飞机机体的框架和气动外形，零件品种多，形状复杂，选材各异，批量不大，对零件的表面质量、重量、尺寸协调性和成形后的使用性能有严格要求，技术要求高，加工难度大，有明显的行业特点。材料以铝合金、镁合金、铝锂合金、钛合金等轻合金为主，也有不锈钢、高强度合金钢等，除一般工业领域中常用的成形方法外，拉形、拉弯、滚弯、液压橡皮囊成形等占有较大比重。随着近代飞机结构的改进及新型材料的应用，在飞机整体壁板数控喷丸成形，钛合金、铝合金和铝锂合金超塑性成形，镜面蒙皮成形以及大型蒙皮壁板的时效应力松弛成形和校形等方面都有较大发展。飞机钣金零件成形以专用设备为主，使用的工装(模具等)品种多，占飞机工装数量的65%，协调关系复杂，制造周期长，是缩短飞机生产准备周期的主要环节。随着成形过程的计算机仿真及参数优化，成形设备的数控化、柔性化与智能化，以及飞机钣金零件制造过程的数据模型及数据管理技术的发展，飞机钣金工艺将成为一门先进的综合性应用技术。2

椽皮成型飞机上的骨架零件如隔框和翼肋大都是用钣材制造的，这类零件的准确度要求较高，数量多(中型飞机有框肋零件4000～5000件)，制造劳动量较大。航空飞行器的框肋结构钣金件有两种特殊的特点：一是框肋类零件通常是形状结构复杂，带弯边、变斜角、外缘变曲率，并且在零件上一般分布有减轻孔或加强埂；二是框肋类零件的种类多、数量少；由于以上特殊性，在常用的框肋类零件成型方法中，用橡皮成型法最为经济，故用的最多。

当橡皮承受高压时，行为特征如同液体，因此，当压力增高时，橡皮膜保持为模具形状。橡皮成型方法通常有两种：一是橡皮囊成型法；二是橡皮垫成型法。

在橡皮囊成型法中，通常是用一种有弹性的橡皮膜，橡皮膜被封闭管道系统中的油膨胀。膨胀的橡皮膜迫使板料成型为模具的形状。随着框肋类零件厚度的增大和精度的提高，橡皮成型时橡皮所能提供的单位压力也在不断提高。现在我国航空企业使用的77000t橡皮囊液压机的单位压力可达100MPa。目前橡皮囊液压成型机床主要有两类：一类为框架式，另一类为圆筒式。

在橡皮垫成型法中，采用充满厚橡皮板的橡皮容框作为通用上模，当容框压下时，橡皮受压产生弹性流动将置于模胎上的板料包在模胎表面上，与模胎的形状相同，压制成零件。橡皮垫成型机通常有向上推进式和向下推进式两种，在各式成型机的两侧配备有送料台，当传送大尺寸板料时一般由动力送料机构完成。对于向下推进式成型机，不需要特殊的基础．底部通常是平坦且有较大面积的区域，这使得模具安放十分安全；上推式成型机则需要一个基底凹坑，以便工作高度能达到适当位置，并且能容纳底部的凸起。

橡皮成型的主要优点：成型前准备时间较短，一次可同时成型多个零件，生产效率高；使用半模、模具整修简单；零件的表面质量高等。

橡皮成型存在的缺点：通常情况下，橡皮成型只能对零件进行初步成型，成型后的零件还需要手工修正，适当增大压力，可使手工修正工作量减小；橡皮成型需要压力高的压床，这使薄件的加工受到限制；橡皮成型主要用于形状较简单的高强度铝合金的加工，复杂零件的加工受到限制；橡皮使用寿命有限，材料的利用率较低。

用于框肋零件成型的橡皮压床有两类：橡皮压床和橡皮囊式压床。

拉形拉形用于制造曲率变化较平缓的大型钣金件，是双曲度蒙皮零件常用的加工方法，通过单向拉伸，使板料的纤维产生不等量延伸，在成型过程中，板料的两边用拉形机的夹钳夹紧，拉形模由工作台顶升到和板料接触，使板料产生不均匀的拉应变而与模具贴合。拉形常用于凸、凹双曲度蒙皮以及马鞍形双曲度蒙皮的加工。这类零件的表面质量要求高，外形准确度要求高，形状复杂，尺寸大。

按加力方式和夹钳相对模胎的位置不同，拉形可以分为两类：纵拉和横拉。纵拉和横拉的基本原理相同，但在具体细节上和所用设备的结构上有所差异。3