一种凹曲面半圆弧状加强弯边钣金零件的橡皮成形方法

摘要

本申请公开了一种凹曲面半圆弧状加强弯边钣金零件的橡皮成形方法，含有一个成型模具，该模具含有底板、成型模、盖板和辅助垫块，成型模工作面外形与待成形钣金零件凹曲面外形一致，辅助垫块外形与成型模工作面外形相匹配、且高度低于成型模，将成型模和辅助垫块分别与底板连接，毛料固定其上，利用液压成形设备下压盖板，悬空的板料被橡皮压贴在成型模工作面以及辅助垫块上表面，形成一个内侧翻边为“L”型的过渡工艺件，将过渡工艺件放置在另一翻边成型模上，成形过渡工艺件的外侧翻边。

说明书

技术领域

本发明涉及飞机制造领域的钣金零件成形技术，具体是一种凹曲面半圆弧状加强弯边钣金零件的橡皮成形方法。

背景技术

随着航空航天科技的持续进步，对航空件提出了更高的要求，航空钣金件的复杂性、精密化成为近代飞机性能及质量提升的发展趋势。

新研飞机前缘组件分布着系列隔板零件。受安装环境限制，该系列零件内侧都设计有大曲率凹型弯边，兼顾设计强度需求，弯边截面形状为半圆弧型加强结构。

通常凹曲面弯边零件毛坯的轮廓长度小于成形后零件的轮廓长度，因此成形过程中弯边区域毛坯受到拉伸，容易产生裂纹。凹曲率越大、弯边越高，弯边开裂的可能性越大。在航空企业，通常将凹型曲率半径小于200mm的钣弯零件界定为大曲率凹弯边类零件。从设计结构上考虑，如伞钩状的半圆弧型加强弯边结构强度最优，连续双折弯加强弯边结构次之，最普遍的单折弯加强弯边结构强度最弱，成形难易程度亦是依次降低且相差悬殊。

针对这类特殊的大曲率、凹曲面半圆弧状加强弯边隔板零件，一直沿用着传统成形方法——手工成形，通过榔头频繁地敲击板料使其延展，逐次成形出“L”型弯边，再渐次成形出半圆弧状弯边。这项操作实际上是对钣金工放边技能的考验，完全依赖于工人的专业技术水平，稍有疏忽，就会有废品产生。大量地敲击使零件表面锤痕明显、工人劳动强度大、成形精度低，材料多出现冷作硬化、疲劳开裂趋势，内部残余应力对飞机安全可靠性造成一定威胁。

橡皮囊成形工艺操作便捷、机械化程度高、工装成本低、表面质量高，特别适合多品种小批量的产品生产。但是隔板零件大曲率、凹曲面半圆弧状弯边结构特征限制了其直接橡皮成形。凹曲线弯边成形极限是指弯边部分在一次弯边橡皮囊成形过程中，不产生破裂的最大变形程度。该类零件橡皮囊成形平均凹曲线弯边成形系数为53.8％，远远高于凹曲线弯边成形极限系数15％￣20％的规定，零件势必开裂。

为此针对外形曲率要求严格、成形中容易出现破裂的大曲率、伞钩状半圆弧型高放边的钣金零件来说，急需一种机械化精确加工方法控制零件一次变薄程度，实现零件高效成形。

发明内容

为了提高飞机凹曲面、半圆弧状加强弯边隔板零件的成形质量，减少手工放边量，解决直接橡皮囊成形弯边开裂缺陷，本发明的目的在于提供一种大曲率、凹曲面半圆弧状弯边结构钣金零件的橡皮成形方法和一种成型模具。

一种凹曲面半圆弧状弯边钣金零件的橡皮成形方法，含有一个成型模具，该模具含有底板、成型模、盖板和辅助垫块，成型模工作面外形与待成形钣金零件凹曲面外形一致，工作面截面为半圆弧状，所述的辅助垫块为外形与成型模工作面外形相匹配、且高度低于成型模的板状零件，成型模与辅助垫块固定在底板上，盖板覆盖在成型模上；辅助垫块的高度是以成型模的高度为基准，减去成形后钣金零件半圆弧型弯边高度的一半后，再降低3mm。使用过程为：

1、将成型模和辅助垫块分别与底板连接后，放置于液压机工作台上，将展开毛料通过销钉固定在成型模上表面上，按照销钉位置将盖板放置在展开毛料上；

2、利用液压成形设备下压盖板，悬空的板料被橡皮压贴在成型模工作面以及辅助垫块上表面，形成一个内侧翻边为“L”型的过渡工艺件；

3、取下辅助垫块，再次利用液压成形设备成形，过渡工艺件被压实包裹住成型模工作面；

4、将过渡工艺件放置在另一翻边成型模上，成形过渡工艺件的外侧翻边，已成形内侧半圆弧状弯边放置在该翻边成型模的躲避槽中，使展开钣金毛料翻边区域贴合翻边成型模工作型面成形外侧翻边。

本发明的有益效果在于：1)本发明的成型模具采用带有辅助垫块的组合成形结构，减少板料内侧半圆弧状弯边部分一次橡皮成形材料拉伸量，解决了大曲率凹弯边零件变薄、开裂、不易成形问题。2)该成型模具的安装与操作方法简捷方便，容易推广实现。3)该成形方法改变了传统手工成形工艺，摆脱了对人操作技能的依赖，提高了零件成形准确度，最终得到光滑流线的产品。4)该组合模具结构简单，辅助垫块材质不限，只需在橡皮成形中能够保持高度不变的支撑功能，容易实现，产品质量稳定。

以下结合实施例附图对本申请作进一步详细描述。

附图说明

图1凹曲面半圆弧状弯边钣金零件整体结构及截面示意

图2组合成型模各部件装配位置示意

图3凹曲面半圆弧状弯边钣金零件成形前示意

图4首次橡皮成形后成型模具和零件示意

图5凹曲面半圆弧状弯边钣金零件首次橡皮成形后示意

图6二次橡皮成形后成型模具和零件示意

图7隔板零件外侧翻边橡皮成形后示意

图中编号说明：1零件、2内侧凹曲面、3成型模、4盖板、5辅助垫块、6底板、7展开毛料、8销钉、9过渡工艺件、10翻边成型模、11压板

具体实施方式

参见附图，实施例提供的飞机零件如图1所示，该零件1是一种内外侧皆有弯边的钣金零件，内侧曲率大、凹形、弯边为半圆弧状，利用现有技术成形最大的问题是零件成形中内侧凹曲面2半圆弧状弯边容易变薄开裂，且完全依赖工人的技术水平，零件表面质量差。

本申请提出的成型模具如图2所示，成型模具含有成型模3、盖板4、辅助垫块5和底板6，底板6是一个长方体框架，成型模3工作面外形与待成形钣金零件1内侧凹曲面2外形一致，工作面截面为半圆弧状，辅助垫块5为外形与成型模3工作面外形相匹配、且高度低于成型模3的板状零件，成型模3与辅助垫块5固定在底板6上，盖板4覆盖在成型模3上；辅助垫块5的高度是以成型模3的高度为基准，减去成形后钣金零件1内侧凹曲面2半圆弧状弯边高度的一半后，再降低3mm；

使用时，将成型模3和辅助垫块5分别与底板6连接后，放置于液压机工作台上，将展开毛料7通过销钉8固定在成型模3上表面上，按照销钉8位置将盖板4放置在展开毛料7上；

利用液压成形设备下压盖板4，悬空的板料被橡皮压贴在成型模3工作面以及辅助垫块5上表面，形成一个内侧翻边为“L”型的过渡工艺件9；

取下辅助垫块5，再次利用液压成形设备成形，过渡工艺件9被压实包裹住成型模3工作面；

将过渡工艺件9放置在翻边成型模10上，成形过渡工艺件9的外侧翻边，已成形内侧凹曲面2半圆弧状弯边放置在翻边成型模10的躲避槽中，盖上与翻边成型模10相匹配的压板11，使过渡工艺件9展开钣金毛料翻边区域贴合翻边成型模10工作型面成形外侧翻边。

需要说明的是，辅助垫块5的高度不能与成型模的高度相差悬殊，否则将无法减小材料一次拉伸量；同时该橡皮成形方法所解决的零件内侧凹曲面半径不得小于50mm，否则一样存在橡皮成形零件凹曲面弯边开裂的可能。