飛機(jī)膠接內(nèi)面板零件成形的研究

張可鋒

摘 要：飛機(jī)膠接內(nèi)面板零件用材料為2024-0（包鋁）厚度為0.3 mm，此類(lèi)零件大量用于機(jī)翼的各種內(nèi)置艙結(jié)構(gòu)中。該文通過(guò)試驗(yàn)，以理論為指導(dǎo)并結(jié)合零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，制定出合理的工藝方案，充分利用工裝，解決了零件成形中出現(xiàn)的回彈過(guò)大、拉裂和鼓動(dòng)等問(wèn)題，滿(mǎn)足了飛機(jī)對(duì)零件外形及表面質(zhì)量要求。

關(guān)鍵詞：膠接內(nèi)面板 液壓成形 型胎

中圖分類(lèi)號(hào)：V22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）10（a）-0053-01

某飛機(jī)研制中，在機(jī)翼的各種內(nèi)置艙（如后緣內(nèi)襟翼艙、副翼艙）中大量應(yīng)用了一種典型的零件結(jié)構(gòu)形式：膠接內(nèi)面板零件，如圖1所示。此類(lèi)零件屬于薄板類(lèi)零件，材料為2024-0（包鋁），厚度僅為0.3 mm，最終材料狀態(tài)為T(mén)42，尺寸很大，零件有1～4個(gè)凹腔，且凹腔和腹板的轉(zhuǎn)角弧度較小，深度相對(duì)較深。因凹腔和腹板面的型面要求配合間隙公差不大于0.2 mm，零件理論型面復(fù)雜且要求嚴(yán)格，給零件的成形帶來(lái)較大難度（圖1）。

1 零件成形的技術(shù)關(guān)鍵及措施

該類(lèi)金屬面板為膠接件，料厚僅為0.3 mm，根據(jù)技術(shù)規(guī)范零件表面質(zhì)量要求高，整體要求平整，因而其關(guān)鍵是確定合理的工藝制造過(guò)程。由于零件成形后續(xù)無(wú)表處程序，則使用金屬的鈑金工具會(huì)導(dǎo)致零件表面產(chǎn)生無(wú)法清除的錘痕、凹坑等缺陷，而且在成形的過(guò)程中還要防止皺紋和松動(dòng)不平，由此看出零件用手工方法很難達(dá)到預(yù)期效果。如果松動(dòng)、扭曲不能排除，就會(huì)導(dǎo)致零件報(bào)廢；即使有零件能合格交付，表面質(zhì)量也達(dá)不到要求。因此首選液壓成形的方法以保證零件的外形和表面質(zhì)量。

由于該類(lèi)零件材料薄，型面為雙曲面，且凹腔尺寸過(guò)大、深度相對(duì)較深。因此液壓成形時(shí)，在凹腔區(qū)轉(zhuǎn)角的上下緣彎曲圓弧處和在轉(zhuǎn)角區(qū)域以外的平面處容易產(chǎn)生拉裂和收縮紋缺陷[1]。零件凹腔封閉，在液壓過(guò)程中氣體會(huì)殘留在凹腔內(nèi)，造成鼓動(dòng)的現(xiàn)象，但若在成形工裝的凹腔型面上留排氣孔，液壓后會(huì)在零件表面造成局部壓痕，嚴(yán)重影響表面質(zhì)量。

2 工藝方法和模具加工方案

2.1 工藝流程的確定

對(duì)于此類(lèi)內(nèi)面板膠接件一般采用液壓模具成形。首先是提帶較大余量的零件毛料，使其能包住整個(gè)型胎，一般比型胎周邊大出80～100 mm，則下料尺寸為1500×1000，由于零件壁薄，可先對(duì)零件進(jìn)行固溶處理。按材料標(biāo)準(zhǔn)AMS-QQ-A-250/5A中2024鋁合金包鋁材料薄板的力學(xué)性能，在未達(dá)到室溫時(shí)效T42狀態(tài)之前，AQ狀態(tài)和W狀態(tài)下成形可以提高零件材料強(qiáng)度[2]，并獲得良好的材料流動(dòng)性能，提高零件的可成形性。

在室溫下保持AQ狀態(tài)將板料在校平機(jī)上校平，液壓成形過(guò)程在不穩(wěn)定的固溶處理狀態(tài)（W狀態(tài)）完成，整個(gè)過(guò)程應(yīng)在20分鐘之內(nèi)完成，這樣避免了零件成形后淬火變形難以消除的缺點(diǎn)。用QFC1.4X4-1000液壓機(jī)成形時(shí)，先選擇凹模，再確定壓力值，按低壓到高壓的順序，初步確定以二次壓力成形的方法制造，期望盡可能的以最小延伸率獲得所需零件的外形。

2.2 型胎加工

零件加工的過(guò)程中以凹模為主體，蓋板采用凸模，按凹模研合加工，凸凹模材料為整體材料7A04-T6，考慮到有利于零件材料的流動(dòng)，胎體工作面粗糙度為。根據(jù)以往加工經(jīng)驗(yàn)，0.3 mm薄板液壓成形均會(huì)回彈，將型胎修出回彈量0.8 mm（沿型）。

3 零件的成形過(guò)程

3.1 毛料熱處理方式

由于零件表面質(zhì)量要求較高，因此在成形前進(jìn)行固溶熱處理，在W狀態(tài)液壓成形。采用以下具體措施：先將板料預(yù)制成半圓筒狀，中間夾鋁絲間隔，裝掛時(shí)要將其長(zhǎng)軸或主軸沿垂直方向。

3.2 液壓過(guò)程

3.2.1 二次加壓液壓成形

試驗(yàn)件液壓成形時(shí)，不帶蓋板，將比型胎胎面稍大的硬橡皮墊板墊在零件之上，隔絕與液壓機(jī)橡皮囊的直接接觸。0.3 mm金屬面板用型胎液壓成形的過(guò)程，可簡(jiǎn)化為一個(gè)盆形件的拉伸成形。拉伸成形過(guò)程中調(diào)整拉伸力和壓邊力的大小可改善零件的成形性能，壓邊力不應(yīng)過(guò)大和過(guò)小，過(guò)大時(shí)零件容易拉裂，壓邊力太小時(shí)，零件會(huì)出現(xiàn)皺紋。為了調(diào)整面板盆窩周圈單位面積所受的力P1與盆底單位面積所受的力P2，使其基本相等，采用加墊板方式，既能保護(hù)液壓機(jī)橡皮囊，也能保證零件接觸面受力均勻。第一次液壓機(jī)加壓為50 Bar，壓完后零件整體盆窩形狀已基本成形，其R角處和型胎貼合較好，但盆窩底部局部有鼓動(dòng)，零件周圈附近有微皺紋。第二次加壓力250 Bar，使零件凹腔部分基本貼胎，零件微皺紋消除，但零件盆窩底部和盆窩之間的筋部出現(xiàn)了無(wú)法修復(fù)的鼓動(dòng)現(xiàn)象。

3.2.2 蒙拉—液壓成形

為了解決零件產(chǎn)生鼓動(dòng)現(xiàn)象，零件熱處理后增加拉伸成形工序，將零件在型胎面上拉伸校正，以獲得良好的型面特征，符合基本型面后再進(jìn)行液壓成形[3]。第一次壓力為50 Bar，第二壓力為200 Bar。加壓完畢發(fā)現(xiàn)在零件盆窩底部、盆窩之間的筋上鼓動(dòng)現(xiàn)象更改明顯。分析后認(rèn)為零件壁薄，拉伸過(guò)程時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，零件已經(jīng)逐步時(shí)效硬化，零件強(qiáng)度提高，因此成形更加困難。

3.2.3 解決措施

經(jīng)過(guò)論證、試驗(yàn)和計(jì)算，考慮了零件的表面質(zhì)量，我們對(duì)型胎進(jìn)行了改進(jìn)。第1次在型胎凹腔的對(duì)角拐角處各加一個(gè)Φ1的排氣孔，合計(jì)6個(gè)，這樣既不會(huì)在零件上留下印痕，也保證了液壓時(shí)腔內(nèi)空氣的排出。仍然采用二次加壓液壓成形方式，成形出的零件在盆窩之間的筋部仍有鼓動(dòng)現(xiàn)象。于是，第2次確定在型胎上兩凹腔中間的筋的最高點(diǎn)降低了0.6～0.8 mm，兩端不變，讓其弧度變大，并在筋上增加了兩個(gè)Φ1的排氣孔，共計(jì)4個(gè)，實(shí)踐證明很好的解決了回彈問(wèn)題，零件表面質(zhì)量有了明顯提高，鼓動(dòng)現(xiàn)象消失。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)飛機(jī)膠接內(nèi)面板零件工裝技術(shù)條件的確定，成形過(guò)程的分析，以及零件加工的實(shí)踐，掌握了這類(lèi)零件的成形工藝過(guò)程及控制要素，滿(mǎn)足飛機(jī)研制進(jìn)度要求，為后續(xù)的飛機(jī)批產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱取才，李偉，付三令，等.新型鈑金成形翻邊凍結(jié)筋工藝研究[J].模具技術(shù)，2013（4）：42-43.

[2] 劉英智.5A06板材鈑金成形件退火工藝研究[J].金屬加工：熱加工，2012（13）：52-56.

[3] 黃懋衡.液壓技術(shù)在鈑金成形工藝中的應(yīng)用[J].液壓與氣動(dòng)，1990（3）：29-32.