飛機鈑金零件的沖壓加工工藝設計

孔羨夫

摘要：冷沖壓指的是沖壓的過程是處于常溫下，鈑金件是通過鈑金工藝加工出來的產品，與人們的生產生活有著密切的聯系。鈑金是一種針對金屬薄板的綜合冷加工工藝，主要包括剪、沖、切、復合、折、焊接、鉚接、拼接、成型等環節，最顯著的特征就是同一個零件在厚度方面要保持一致，該文介紹了冷沖壓成形鈑金件的簡易模具制作工藝，分析了航空領域鈑金件生產過程中容易出現的問題，并針對這些問題給出了相應的建議。

關鍵詞：冷沖壓成形;簡易模具;鈑金件制作工藝

對于飛機零件而言，數量最多的就是鈑金零件，這類零件的制造普遍采用沖壓加工方法，因此沖壓加工就成為了飛機鈑金零件的主要加工方法。對飛機鈑金零件的加工要求是尺寸精度適中，但表面質量好。沖壓加工能達到的精度等級在IT9級到IT6級之間，能夠滿足飛機鈑金零件的尺寸精度要求。沖壓加工所用模具凸凹模的工作部分表面質量很高，可以保證制件的表面質量。因此，本文通過分析某型飛機托架的沖壓加工工藝性，并進行必要的工藝計算，從而制定最終工藝方案，為最終實現該零件的沖壓加工提供理論基礎。

一、鈑金零件的設計要求分析

1.1設計過程中的材料要求。

在設計之前，要對應用材料的性能加以分析，并對其設計特性進行合理考量。在飛機鈑金零件制造中，鋁合金材料的應用最為廣泛，耐蝕鋼的應用居于第二，有時也會應用低合金鋼，此外，鈦合金鋼的應用率較高。在材料選擇時，要確保所選材料制成的鈑金零件可以滿足飛機的使用需求，還要對其制備成本進行有效控制。具體應依據如下因素進行材料選擇：

1.1.1根據制造工藝及制造費用而進行材料選擇。

1.1.2根據加工硬化速度選擇適合的材料。

1.1.3選擇符合鈑金零件使用強度需求的材料進行制備，并確保其具有良好的可成型特性。

1.1.4強度值越高的材料其成型難度也越高，應合理進行二者的協調與選擇。

1.1.5確保所選材料符合航空部門的標準。

1.1.6在公差較小的鈑金零件設計時，盡量不選用成型能力較差的硬質合金材料。

1.1.7沉淀硬化鋼時要先對其進行軟化，經過熱處理后再進行使用。

1.1.8盡量提高硬質合金的變曲半徑，在高溫熱成型后再進行使用以免其發生破裂。

1.2零件尺寸與外形要求分析。

零件設計時應盡可能選擇常用參數;使用大的彎曲半徑、更長的彎邊長度及更淺的凹槽;盡量選用大的公差;確保彎邊、減輕孔、加強槽在同一方向成形。

1.2.1尺寸的要求

對于大尺寸的零件，在設計時應在平板區域設計加強槽以增加零件剛度。對于加強槽，可采用落壓成型。落壓成型后，應采用拉伸以及熱工藝消除加強槽處的扭曲變形。

1.2.2外形的要求

第一，較小彎曲半徑成型

對于2024或7075鋁合金，設計時如需要使用較小的彎曲半徑，應使薄板在軟狀態下成型，然后在特定條件下將零件進行熱處理至最終狀態。

第二，彎邊

彎邊設計時，應從以下方面考慮，以節約零件制造成本：所有彎邊方向應一致;避免U形彎邊設計，如果必須使用，應盡量選擇大的公差;避免閉合式彎邊設計。

二、冷沖壓成形鈑金件簡易模具制作工藝中存在的問題

2.1制作工藝方面

通常情況下，沖壓件生產過程中會出現一些起皺的問題，直接影響了鈑金件的質量。經過觀察發現，造成起皺問題發生的原因是在拉深實物過程中板料產生了壓縮變形，當凸緣材料承擔的切向壓力超過本身承受能力時，板料的切向方向就會由于穩定性遭到破壞就會出現拱起，而在這種凸緣材料周圍出現的那種波浪形的彎曲就是人們常說的起皺。除此之外，零件回彈問題是冷沖壓成形生產中不可忽視的一個問題。零件回彈指的就是零件在拉延的過程中，受到外在的作用力導致形狀發生改變，但是當這種外在作用力消失之后，材料內部本身仍然存在著一部分殘余的應力，在之前的外力撤銷后，這部分內在應力會促使著板料本身幾產生靠攏，從而發生回彈現象，這使得生產的原料和規定的生產標準之間存在著一定的誤差。鈑金件生產過程中，除了出現起皺、回彈等常見問題之外，還有就是零件出現拉裂是另一個常見問題。導致鈑金件發生拉裂的問題主要是在拉深變形的生產工藝中，板料受到的外在的拉深變形超過了板料本身的承載力度，板料在這個生產流程中會被拉破，從而發生拉裂問題，影響鈑金件的后續使用工作。

2.2零件設計方面

沖壓成形的目的是在保障生產材料的穩定性質不被破壞的前提下，將其制作成為人們想要的形狀和尺寸。因此，冷沖壓成形鈑金件的簡易模具制作工藝在很大程度上關系到鈑金件的質量問題。為此，在模具制作方面，一定要選擇那些性能穩定且能夠承擔起一定壓力的材料，并且模具材料的最好是選擇那些耐高溫的原料，這樣在模具沖壓的過程中，能夠有效保障生產出來的鈑金件表面光滑平整，而且形狀尺寸乃至密實度都能滿足人們的生產需要。簡易模具對于鈑金件生產質量有著很大的影響，其關乎到生產的鈑金件質量是否復合生產規范、是否能夠有效滿足人們的生產需要。運用冷沖壓成形技術，并且借助于簡易模具進行生產鈑金件，還需要注意零件設計問題，確保生產過程中的各個生產工藝合乎規范。

三、冷沖壓成形鈑金件的簡易模具制作工藝相關建議

運用冷沖壓成形技術經過簡易模具加工制作而成的鈑金件的過程中，不可避免地會出現一些問題。為此，在制作簡易模具的過程中，要注重選擇那些耐高溫性能穩定的模具材料，注重零件設計容易出現的問題，有效降低毛刺、彎曲等相應問題。除了注重生產模具本身的問題之外，制作工藝也是需要引發人們關注的一個層面。在鈑金件冷沖壓成形制作過程中，人們要科學選擇制作工藝，注重運用拉深工藝使得材料流動得更加均勻，這樣零件內部的內應力就會減弱，零件發生產生的回彈量也會減小，制作出來的鈑金件也更符合生產規范。為此，鈑金件生產中，要科學運用拉深工藝，使得材料的流動更加均勻，更好地抑制軟件回彈問題。簡易模具生產鈑金件的過程中，還要注重增強成形壓料的力量。這樣在零件成形過程中，可以使得原料發生充分的變形。

四、結語

由于鈑金零件比普通機加零件的優勢更多，因此在飛機設計與制造當中鈑金零件的使用量較高。

參考文獻：

[1]由博.飛機鈑金零件的沖壓加工工藝設計[J].科學技術創新，2020，（29）：195-196.

[2]趙文雪.冷沖壓成形鈑金件的簡易模具制作工藝[J].科技資訊，2020，18（5）：70-71.

（作者單位：沈陽沈飛集團鋁業幕墻工程有限公司）