加強(qiáng)環(huán)零件充液成形技術(shù)研究

目前，國(guó)內(nèi)航空鈑金成形工藝普遍采用沖壓、落壓和剛性成形等較為傳統(tǒng)的工藝，對(duì)于一些型面復(fù)雜、精度要求高的零件甚至只能純手工制造，這些工藝一般精度低、耗時(shí)長(zhǎng)、穩(wěn)定性差，無(wú)法滿足航空鈑金零件快速生產(chǎn)的需求，嚴(yán)重制約飛機(jī)制造和裝配周期。充液成形作為輕量化制造的核心支撐技術(shù)之一和先進(jìn)的柔性成形制造技術(shù)，在國(guó)外已發(fā)展成熟，廣泛應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)，但核心技術(shù)僅掌握在極少數(shù)公司手中，其對(duì)核心技術(shù)特別是航空領(lǐng)域的核心工藝嚴(yán)格保密，形成壟斷。國(guó)內(nèi)充液成形技術(shù)仍處于發(fā)展階段，一些航空航天企業(yè)正逐漸重視發(fā)展此項(xiàng)技術(shù)。

加強(qiáng)環(huán)零件研究背景

零件概述及材料簡(jiǎn)介

某民用飛機(jī)的加強(qiáng)環(huán)類典型零件如圖1 所示，零件輪廓尺寸為

348mm×30.75mm，厚度為0.635mm。此零件的成形難點(diǎn)為底部的筋條特征，以及筋條部位的R1.6mm 圓角。所用材料為GH2132，是Fe-25Ni-15Cr 基高溫合金，在650℃以下具有較高的屈服強(qiáng)度、持久強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)度，并且有較好的焊接性能和加工塑性，其力學(xué)性能如表1 所示。

傳統(tǒng)剛性模工藝方法及缺陷

加強(qiáng)環(huán)零件采用的材料一般塑性較好，力學(xué)性能比較優(yōu)越。但因一直沿用傳統(tǒng)的剛性模工藝，成形過(guò)程中極易出現(xiàn)劃痕、凹陷和褶皺，而且后期無(wú)法完全消除。此零件具體工藝為：下料→剛性模拉深→校形平皺→剛性模脹形→校形平皺→劃線切割→校形→移交。

一序剛性模拉深減薄云圖如圖2 所示，零件厚度分布不均勻，減薄主要集中在底部筋條圓角處，二序再次剛性模脹形時(shí)零件筋部極易產(chǎn)生破裂、橘皮等缺陷。

大明路的整治的主要目標(biāo)包括：“路平”、“優(yōu)化交通功能”、“桿線地下工程”、“綠化景觀改造”和“海綿城市建設(shè)”等。

1.走出課堂，走向社會(huì)。大學(xué)生創(chuàng)業(yè)要腳踏實(shí)地，立足實(shí)踐。對(duì)于在學(xué)校書本上所學(xué)到的知識(shí)，要充分發(fā)揮到實(shí)踐當(dāng)中去，不能閉門造車，做井底之蛙。創(chuàng)業(yè)要立足于社會(huì)，要敢于暴露自己的弱點(diǎn)，走向社會(huì)，付出行動(dòng)才能發(fā)現(xiàn)別人的優(yōu)點(diǎn)，取長(zhǎng)補(bǔ)短。避免盲目自大，只學(xué)習(xí)書本知識(shí)而忽略技術(shù)本身。只有真正邁出腳步，虛心請(qǐng)教，敢于直面困難，吸取他人經(jīng)驗(yàn)，才會(huì)成為一個(gè)成功的創(chuàng)業(yè)者。

2016年聯(lián)合國(guó)一項(xiàng)報(bào)道指出全球范圍內(nèi)HIV感染者中15～24歲占比達(dá)到50%[5-6]。國(guó)內(nèi)統(tǒng)計(jì)顯示，新增艾滋病患者超過(guò)80%為性途徑傳播，而青少年感染者呈逐年上升趨勢(shì)，因此對(duì)青少年的艾滋病防控具有十分重要的意義[7]。張婉青等[8]對(duì)某大學(xué)在校學(xué)生艾滋病相關(guān)態(tài)度、知識(shí)、行為進(jìn)行調(diào)查顯示加強(qiáng)學(xué)生群體艾滋病健康教育，能夠幫助其建立正確、積極的對(duì)待艾滋病態(tài)度。因此加強(qiáng)對(duì)高職學(xué)生的艾滋病知識(shí)健康教育有助于提升其防艾生活技能以及健康知識(shí)水平，有效減緩HIV傳播[9]。

此零件主要的成形難點(diǎn)是筋部的成形。二序剛性模脹形是凸模進(jìn)入管坯內(nèi)腔后，利用錐形芯塊將分瓣凸模頂開，使一序零件脹成所需的形狀，即成形零件的筋部，如圖3 所示。但由于擴(kuò)口模要分成多瓣，分瓣模撐大前必然導(dǎo)致模具間存在縫隙，縫隙接觸零件表面會(huì)使成形精度不佳甚至出現(xiàn)劃痕、凹陷等缺陷。

“熵權(quán)”理論是一種客觀賦權(quán)方法，借用信息論中熵的概念，主要是根據(jù)各指標(biāo)傳遞給決策者的信息量大小來(lái)確定其權(quán)數(shù)。假設(shè)在m項(xiàng)指標(biāo)、n個(gè)被評(píng)價(jià)對(duì)象的評(píng)價(jià)體系中，根據(jù)熵權(quán)法理論，由式(2)計(jì)算得第j項(xiàng)指標(biāo)的熵值，由式(3)計(jì)算得j項(xiàng)指標(biāo)的熵權(quán)(權(quán)重)。

由于模具加工時(shí)產(chǎn)生的誤差和零件厚度誤差，成形時(shí)，零件和剛性模具間總會(huì)出現(xiàn)間隙，因此，剛性模具需要進(jìn)行嚴(yán)格的研配，但研配會(huì)帶來(lái)成本的上升和工時(shí)的增加。隨著對(duì)飛機(jī)零件質(zhì)量的要求越來(lái)越嚴(yán)格，制造標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越高，航空鈑金廠需要尋找新的成形工藝來(lái)代替原有的落后工藝。

走進(jìn)國(guó)望機(jī)械集團(tuán)有限公司的廠房，放眼望去，直線條的交疊衍生出偌大空間內(nèi)的一切，窗外透進(jìn)來(lái)的金色的光，同一個(gè)個(gè)銀色的設(shè)備相呼應(yīng)，用顏色與線條碰撞出這個(gè)頗具現(xiàn)代化氣息的工廠，這就是國(guó)望集團(tuán)給我的初印象——棱角分明，強(qiáng)調(diào)規(guī)則和紀(jì)律。而與公司董事長(zhǎng)林國(guó)平、總經(jīng)理林國(guó)強(qiáng)的交談，則讓我了解到關(guān)于眼前這些現(xiàn)代化更深處的些許。

加強(qiáng)環(huán)充液成形工藝分析

充液成形是指采用液態(tài)的水、油或粘性物質(zhì)作為傳力介質(zhì)，代替剛性的凹模或凸模，在傳力介質(zhì)的壓力作用下坯料貼靠凸?；虬寄６尚蔚囊环N工藝。加強(qiáng)環(huán)零件采用充液成形工藝進(jìn)行成形，具體工藝為：下料→充液拉深→劃線切割法蘭和工藝孔→充液脹形→銑切→移交。從成形工序?qū)Ρ瓤芍?，采用充液成形可以減少零件制造工序，從而縮短零件制造周期。

來(lái)將通名：傷寒癥

⑴一序被動(dòng)式充液拉深，此工序是以流體作為輔助手段，先在凹模內(nèi)充滿液體，放上拉深坯料，施加一定的壓邊力，凸模下行進(jìn)行拉深，同時(shí)啟動(dòng)液壓系統(tǒng)使液體保持一定的壓力，直到拉深結(jié)束，分析模型如圖4 所示。

被動(dòng)式充液拉深可通過(guò)調(diào)整液室壓力，使得成形后的零件厚度分布均勻，不會(huì)超出零件公差范圍，如圖5 所示。拉深過(guò)程中在凹模液室壓力的作用下材料的形狀變化比較規(guī)則，基本不會(huì)產(chǎn)生褶皺。

充液脹形過(guò)程中，該零件最難成形處為底部筋條處，液體壓力需要足夠大才可以成形到位該特征。

充液拉深成形零件回彈比剛性拉深小約0.2mm。針對(duì)筒形零件側(cè)壁，由于間隙和回彈等因素，側(cè)壁成形精度需控制在0.5mm 左右，而充液拉深成形可控制在0.2mm 左右，如圖6 所示。

降魔圣典：《傷寒雜病論》

對(duì)第一序成形后的零件切割法蘭和工藝孔，增加坯料的流動(dòng)性和延展性，如圖8 所示，然后密封進(jìn)行主動(dòng)式充液脹形(上端采用推頭密封圈密封，下端采用橡皮自密封)，分析模型如圖9 所示，推頭不進(jìn)給，材料自由流動(dòng)，僅用推頭進(jìn)行密封。

凹模液室的流體介質(zhì)產(chǎn)生的壓力使零件完全貼合在凸模上，充液拉深成形模具無(wú)需研配且零件成形精度高，同時(shí)帶來(lái)成本的降低。

戰(zhàn)力指數(shù)：★★★★★

將充液脹形液壓的加載曲線和相關(guān)工具設(shè)置的行程參數(shù)輸入有限元分析軟件中進(jìn)行計(jì)算，可以獲得該零件的減薄云圖(圖10)，零件減薄主要集中在底部

在未完全成形的特征內(nèi)墊軟橡皮，然后再充液擠壓，通過(guò)直接擠壓橡皮來(lái)提高零件貼模度。由于充液成形采用柔性傳力介質(zhì)，與零件內(nèi)側(cè)接觸的都是內(nèi)高壓專用乳化液，因此不會(huì)產(chǎn)生壓痕、劃傷等缺陷，所以零件表面質(zhì)量較剛性成形方式要好得多。

⑵二序采用主動(dòng)式充液脹形，零件內(nèi)腔填充柔性(流體)傳力介質(zhì)，通過(guò)密封圈或橡皮囊等方式密封，對(duì)傳力介質(zhì)增壓，使零件擴(kuò)展成形，如圖7 所示。

學(xué)困生的轉(zhuǎn)化不是一天兩天的事情，學(xué)困生是一個(gè)長(zhǎng)期需要去關(guān)注去幫助的對(duì)象，面對(duì)學(xué)困生教師要更有愛心、耐心、信心和恒心，只有讓學(xué)困生得到成長(zhǎng)，才有可能真正讓全體學(xué)生發(fā)展。

御敵神兵：一個(gè)餃子引發(fā)的一場(chǎng)戰(zhàn)“役”

剛性模拉深由于工藝需要，凸凹模之間必然有1.1 ～1.25 倍料厚的間隙，這使得拉深成形后的零件不能完全貼模。

上榜理由：《少年的你》救了全村人的命筋條處，局部最大減薄低于材料成形極限，零件不易破裂，滿足零件的成形需求。

零件型面內(nèi)變形基本為雙向拉伸狀態(tài)，型面變形充分，不會(huì)產(chǎn)生起皺破裂趨勢(shì)，但零件上端有增厚趨勢(shì)(藍(lán)色區(qū)域)。這是因?yàn)樵诔湟撼尚芜^(guò)程中，零件型面處的材料相當(dāng)于在進(jìn)行雙向拉伸，整個(gè)過(guò)程基本都處于減薄狀態(tài)，在此狀態(tài)下的材料基本不會(huì)起皺，如果塑性足夠好也不會(huì)破裂。在充液成形過(guò)程中需要對(duì)合模力進(jìn)行控制，目的是使零件上端的材料能夠流動(dòng)，補(bǔ)充筋部特征內(nèi)的變形量，從而避免零件成形筋部特征時(shí)出現(xiàn)減薄過(guò)大發(fā)生破裂的風(fēng)險(xiǎn)。柔性傳力介質(zhì)相當(dāng)于凸模，而合模力可以看作壓邊力，零件上端受一向拉應(yīng)力和兩向壓應(yīng)力，所以會(huì)發(fā)生增厚現(xiàn)象，但不會(huì)影響零件型面內(nèi)材料的應(yīng)力狀態(tài)。

試驗(yàn)驗(yàn)證

通過(guò)有限元分析的方法對(duì)充液成形參數(shù)計(jì)算并進(jìn)行優(yōu)化，有效控制了零件的最大減薄量，在滿足最大減薄量前提下，提高零件的成形質(zhì)量，使板料大部分充分變形，進(jìn)入塑性變形狀態(tài)，有效減小回彈，并且控制材料的流動(dòng)方式，從而控制材料的受力狀態(tài)，避免板料在成形過(guò)程中起皺。最后，通過(guò)模具加工、試模、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，得到了高表面質(zhì)量、高精度的合格零件，如圖11 所示。

結(jié)束語(yǔ)

在傳統(tǒng)成形方法的基礎(chǔ)上提出充液成形對(duì)加強(qiáng)環(huán)零件進(jìn)行工藝改進(jìn)，并基于有限元分析軟件，對(duì)加強(qiáng)環(huán)零件進(jìn)行充液成形有限元仿真分析。根據(jù)有限元仿真結(jié)果，認(rèn)為該零件采用充液成形方法確實(shí)可避免剛性模成形存在的缺陷，提高零件的成形質(zhì)量。最終通過(guò)實(shí)際試模，生產(chǎn)出無(wú)表面缺陷、高精度的合格零件。

最近，老師布置了一篇關(guān)于“未來(lái)”的作文。我回家后盡全力寫了一篇，發(fā)給老師，沒想到，竟然不合格。寫那篇作文已經(jīng)用盡了我所有的才華，于是，我思來(lái)想去，得到了一個(gè)結(jié)論——到未來(lái)去看看。

充液成形是替代傳統(tǒng)的剛性模成形的一種工藝方法，采用柔性物質(zhì)作為傳力介質(zhì)，與傳統(tǒng)模具剛性成形方式相比，有三大優(yōu)勢(shì)：

⑴表面質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)：充液成形能夠較精準(zhǔn)地控制板料的流動(dòng)性及延展性，提高復(fù)雜曲面零件的成形性，避免起皺、劃痕和凹陷等缺陷的產(chǎn)生，消除零件的波紋度。

第二種類型，即“黨紀(jì)輕處分和組織調(diào)整要成為大多數(shù)”[2]。這種類型的監(jiān)督執(zhí)紀(jì)特征：監(jiān)督、執(zhí)紀(jì)的對(duì)象從行為上說(shuō)是黨員情節(jié)較輕的違紀(jì)行為；監(jiān)督執(zhí)紀(jì)的手段或方式是黨紀(jì)輕處分、組織調(diào)整；監(jiān)督執(zhí)紀(jì)運(yùn)用的理想狀態(tài)是“大多數(shù)”，即這種監(jiān)督、執(zhí)紀(jì)的黨員對(duì)象人數(shù)是“大多數(shù)”，比第一種類型少，但要比第三種類型多。這一形態(tài)針對(duì)的對(duì)象是那些違反“六大紀(jì)律”但屬情節(jié)較輕的黨員，處理原則是及早發(fā)現(xiàn)、及時(shí)處理、即刻糾偏，以防止一些輕違紀(jì)行為發(fā)展成重違紀(jì)行為。

⑵成形精度優(yōu)勢(shì)：成形零件能夠完全貼合在模具上，可以提高零件表面質(zhì)量、精度以及產(chǎn)品穩(wěn)定性。

⑶零件生產(chǎn)效率和成本優(yōu)勢(shì)：減少生產(chǎn)制造流程，減少甚至消除人工修整量，大幅度縮短零件的制造周期，同時(shí)可以省去研配過(guò)程，降低成形成本(包括模具成本、坯料成本和零件制造隱形成本等)。