航空钣金薄壁结构件液压成型工艺

航空钣金薄壁结构件液压成型工艺

邱明 刘虹兵

沈阳飞机工业（集团）有限公司， 辽宁省沈阳市， 110850

摘要：本文主要概述液压成型工艺的相关含义，阐述航空钣金薄壁结构件的液压成型工艺，并且根据实际情况，提出航空钣金薄壁结构件液压成型过程中的质量控制要点，旨在为航空钣金薄壁结构件液压成型工艺愈加完善，实现航空钣金薄壁结构件的理想加工目标，提供部分参考价值。

关键词：航空钣金薄壁结构件；液压成型工艺；质量控制

引言:

近几年来，随着航空工业的迅猛崛起，所需的结构件更加复杂，数量也越来越多。这就导致传统的冷成型材料已经难以满足航空工业的发展。所以，为了提高航空钣金薄壁结构件的性能，液压成型工艺备受青睐。这是因为，此项工艺对于复杂而又脆弱的航空钣金薄壁结构件而言，不仅可以有效提高加工效率，而且可以更好的保证加工质量。与此同时，加工过程中所需投入的成本也相对较低。因此，通过液压成型工艺制作多晶种、小批量的柔性结构件，已经成为工业制造的必然趋势。具体来说，相对传统成型工艺，液压成型工艺，可以明显提高成型极限，锐减成型加工中的退火次数和成型次数。另外，回弹现象也会减少，成型零件的尺寸和表面均会得到精度更高的优化。更为重要的是，液压工艺可以加工铝合金、镁合金、钛合金等难以成型的材料。

1.液压成型工艺的相关概述

液压成型工艺是一种塑性加工技术，液体是其主要的传力介质，故而得名液压成型工艺。实际加工过程中，此项工艺的介质不仅可以采用液态的水，还可采用液态的油，或者其他粘性物质，这些介质的作用在于代替刚性的凸模或者凹模，使材料基于液压，贴合成型，成为可以满足原始数值的凹模或者凸模。相对刚性成型而言，此项技术属于柔性成型工艺。通常情况下，液压成型技术，可以分为板液压成型技术、壳液压成型技术以及管液压成型技术，这些类型的划分主要在于不同的成型对象。

液压成型工艺的原理是，将液体充满在凹模之中，然后板料在凸模的带动之下，在与凹模交界之时，产生反向液压，然后促使板材成型。具体来说，基于反向液压，凸模会与板材紧紧贴合。与此同时，摩擦力将会产生在凸模和板料之间，有效缓解凸模圆角部位与板料的径向应力，进而防止成型部件出现起皱或者破裂的现象。另外，凹模与板料之间，也会出现具有润滑作用的流体，有效减小摩擦，确保零件表面光滑无损^[1]。

2.航空钣金薄壁结构件液压成型工艺

2.1钣金加工成型施工

某航空钣金件，是工艺复杂的曲面罩型，质地为铝镁合金。通常情况下，钣金件的设计尺寸需要参照120mm的长度与1mm之内的厚度。曲面处理过程中，需要以罩端面为基准，混合加工。为使钣金件最终加工成型，并且符合原始设定的参数，在其加工过程中，可以相应拉伸各部零件。另外，如果加工过程中原材较薄，则需综合考虑转角部位容易出现破裂与起皱的因素，对其进行延展，合理设计曲面模具的确定标准。此外，为使钣金加工成型施工工艺，一次到位，顺利完工，需在各项参数设定之后，利用现代信息技术，结合工业流程，进行三维立体的模拟化试验，以此有效提升钣金加工成型施工的效率与质量。同时，通过试验，精益求精，也可保证钣金件的加工降低成本，实现更大效益^[2]。

2.2有限元模型的建立

钣金件加工过程中，对冲液压，具有较高的要求，尤其是航空钣金薄壁结构件，更是如此。因而需要为其建立有限元模型。首先，需要按照此项流程的实际要求，建立数据。然后再将有限元，作为数据处理的主要方法，置于数据模式之中。随之应用DYNAFROM软件，仿真数据，判别模型，最终实现原料单元的确定。另外，关于凸模、凹模以及立板料，也可根据初始方案进行分析，最终确立模型标准。至此，便可采取数据处理技术，发出指令，明确坐标，以此完成底面的限定合成。随后，需要调整液压成型过程中的供压规律，此项内容，可以通过自动化模拟进行操作设置。这是因为，具体加工时，不同大小的压力，将会对结构件的最终成型产生至关重要的影响。因此，需要科学设定压力间隙，并且通过有限元模型的多次优化，确定最终参数。此后，需要根据压力间隙以及工艺参数，分析不同厚度的板材在液压成型过程中的比例关系。同时，还需通过数字模拟，分析液压加载路径，确定最终加载范围，并且分析不同范围在液压成型过程中的比例关系。另外，为使结构件的成型更加顺利，还需对钣金件的成型区域做出有效调控，以确保最终的成型结构件可以处于安全状态，不会出现破裂与起皱。此外，由于航空钣金薄壁结构件，复杂而又脆弱，因此，还需做好原材厚度的均匀分布，以此减少液压成型过程中原材的偏差性和流动性，使其可以得到更好的控制。同时，还可在原材中适当掺入具备延展性的其他拌料，以此提高原材的延展性能，使其可与液压工艺相辅相成，得到更加优质的钣金薄壁结构件。通过建立有限元模型，所有的参数将会得到调控和确定，因此，航空钣金薄壁结构件的液压成型加工，将可如期完成

^[3]。

3.将液压成型工艺应用在航空钣金薄壁结构件中的质量控制

3.1液压方面

毋庸置疑，航空钣金薄壁结构件，需要通过液压成型工艺，完成精益求精的生产。这就需要做好加工过程中的质量控制。首先基于液压方面，由于此项加工工艺的核心内容在于液压。因此，需要在液压成型过程中，遵循设定参数，掌握应力标准，给予科学而又合理的液体流动性和液室内压力。只有如此，此项工艺的加工才会更加妥帖顺畅，确保各个参数的严谨落实。另外，为使液压技术更加可靠、稳定，还需采取国内外的不同原材料，进行试验分析，最终得出具有统一性质的参数，以此不断完善此项工艺技术。此外，由于航空钣金薄壁结构件，加工过程相对复杂。因此，还需针对特殊的结构件加工，明确压力变化的处理问题，以此确保液压成型过程中的有效性。

3.2起皱控制

起皱现象是液压成型工艺中较为典型的问题。因此，要想确保航空钣金薄壁结构件的顺利成型，需要确保起皱现象可以得到有效控制。通常情况下，压力偏压以及压力过低是造成起皱现象的突出原因。而且，大部分的起皱，将会出现凹模或者缝隙过大的缺陷。要想弥补这一缺陷，需要对此工艺的压力进行增加或者调控，以此维稳压力。此外，液压加工过程中也会出现切向现象，出现这种现象，主要是因液压过小，导致悬空区域的原材出现起皱。因此，要想航空钣金薄壁结构件的液压成型加工消除起皱现象，就需适当增大液压^[4]。

3.3破裂控制

航空钣金薄壁结构件的液压成型过程中，也会造成凸模的破裂，通常情况下，这种现象较多出现在凸模的圆角部位。因此，需要具体缺陷具体分析，依然调整液压，解决溢出可能造成的破裂问题。

结束语:

综上所述，航空钣金薄壁结构件的液压成型工艺，对于此类零件的加工生产具有极为显著的应用优势。因此，需要在此工艺加工过程中，重点关注液压的调控和设定，同时，还需通过三维模型的建立和试验，促使液压加工工序更加精准，以此提高航空钣金薄壁结构件的综合加工效益。本文上述内容，因时间和范围等不可控因素，仍然存在诸多不足，以期在后续深入探讨中逐步完善。

参考文献:

1. 张士宏, 程明, 宋鸿武,等. 航空航天复杂曲面构件精密成形技术的研究进展[J]. 南京航空航天大学学报, 2020, 052(001):1-11.

2. 黄旭. 复杂薄壁航空整体钣金件的液压成型工艺[J]. 经济技术协作信息, 2019(21):128-128.

3. 李晓军, 董锦亮, 门向南,等. 大曲率变截面复杂航空钣金构件成形技术研究[J]. 航空制造技术, 2020, v.63(07):84-89.

4. 同博, 陈波, 李荣. 数字化技术在航空钣金成形模具制造中的运用研究[J]. 中国金属通报, 2020(5).