典型型材弯曲零件的工艺方法

刘宇航

摘要：本文就某工程典型型材弯曲零件的加工工艺技术要求出发，对这几类零件的成形难

点进行了分析和研究，提出了在成形这二类零件的工艺改进方法，总结了零件的成形规律。

关键词：“收边”“放边”新技术

一、前言

本文主要介绍防火壁板是如何通过工艺改进实现零件质量提升。飞机钣金型材零件加工工艺又分为：压下陷型材，压弯型材，滚绕弯型材，拉弯型材，复杂形型材。型材零件的种类很多，但是从材料的变形性质来看，最终无非就是“收”和“放”两种。“收”的主要问题是起皱，在型材零件加工过程中比较容易控制，但在一些弯曲半径小的“收边”零件的起皱变形量较大，如不及时平皱还是会造成零件报废。而“放”的主要问题是拉裂，拉裂在加工过程中由于受到材料塑性极限、受力均匀程度、变形方式、变形条件等因素影响，在加工过程中则不易控制。

二、“收”边类典型零件机翼前缘缘条加工

2.1前缘缘条零件特点

机翼前缘缘条类型材零件是安装在飞机中外翼最前端的骨架零件，外面连接单曲度的蒙皮，型材缘条类零件安装在蒙皮的内表面。所以该类零件要根据单曲度的蒙皮的外形变化而变化。由于前缘蒙皮零件的曲度、角度变化比较大，所以缘条类型材零件的曲度、角度变化也比较大。

2.2前缘缘条零件成形工艺难点

在成形零件顶部单曲度弯曲半径中，由于零件弯曲半径R太小，材料截面尺寸比较大，操作空间小，无法用较大的榔头从而大大增加了操作人员的加工难度，所以只能用小榔头和在工艺准备过程中申请的工装在液压机上逐步地校正并配合压高机成形零件的理论外形，直到校正出合格的零件。

2.3前缘缘条零件传统的工艺方法存在问题

以前传统的工艺方法是将毛料中间部分的腹板（成形后在零件的顶部）全部铣切掉，只剩下缘条面的材料厚度，打磨完成后再进行拉弯成形，由于拉弯时材料顶部无腹板支撑，且毛料截面尺寸及其角度变化剧烈，因此拉弯成形后零件顶部出现不同深度的凹坑，且在零件顶部有腹板处和无腹板处的交接处因为材料内部应力集中等原因，极其容易产生裂纹，致使零件报废。

2.4前缘缘条零件解决方法

利用现有的工艺装备，最先提出的工艺方法是：先根据零件腹板的高度及相应的制造依据（样板）将毛料中部预铣切成变宽度的半成品，然后再进行拉弯成形的过程。但是由于零件顶部R很小，虽然毛料中间部分腹板高度经过铣切加工，但其它部位的腹板高度太大，相对弯曲半径仍然很小，仍旧不能顺利的进行拉弯成形，在过程中还出现零件破裂，零件无法贴靠拉弯模等问题。为了保证能够将零件顺利拉弯成形，使零件完全贴合拉弯模，保证零件表面质量达到相关制造要求，避免出现拉断及表面裂纹等缺陷，提高产品合格率和材料的利用率，针对这种情况，采用了对毛料中部再进行二次铣切。铣切后的腹板高度一般约为第一次铣切后腹板高度的一半具体见下图1

图1二次铣切后的毛料

尽管这样处理后零件材料截面尺寸不一致，但是考虑到材料与模具的摩擦力较大，且零件上下翼面部分的弯曲半径很大，在预拉弯后进行补拉弯时也不会拉断毛料及出现裂纹的现象，有效地提高了产品的质量。现在对每项零件按照外形样板分别进行准确测量，确定毛料进行铣切的具体尺寸，现在完善后的具体工艺方法为：按工艺规程草图中标注的尺寸进行铣切毛料—拉弯成形—修整零件外形—压制下陷—修整零件下陷—热处理—修整零件—铣切外形最终尺寸—修整零件外形—交检零件。这样既可生产出高质量的零件，又缩短零件的生产周期。

三、“放”边类典型零件加工

    在飞机型材生产中，型材弯曲有内弯和外弯两种，内弯即弯曲时型材的底边在内，为压缩变形：外弯即弯曲时型材的底边在外，为拉伸变形。“放边”即外弯成形。外弯零件很多事由拉弯、压弯、滚弯这几种加工方法的一种或两种以上共同加工而成。

3.1某零件成形难点

例工艺序为：领毛料—先切高度—预拉成形—中间退火—补拉—压弯—第二次退火—再次压弯手工修整—淬火—手工修整—铣切外形—手工修整。在成形弯曲零件端头时，也容易因材料受力不均匀，材料到了塑性变形的极限而发生断裂，这都是导致该零件生产效率低，生产周期长，报废率高的主要原因。选择合适的工艺参数是拉弯成形工艺的关键，除模具等变化相对较小的因素外，影响拉弯成形质量的包括拉弯过程中的拉伸力，变形量等。在拉弯加工中，除了尽量减小弹性恢复量，保证零件贴合度及加工精度外，限制拉弯加工的因素主要有以下两点：一是拉弯断裂，一是截面尺寸变形量过大。确定拉弯工艺参数首先要考虑的就是这两个方面。

3.2某零件成形工艺方法

挤压型材被认为是一种特殊的钣金材料，材料本身有一个方向尺寸远小于另外两个方向的尺寸，因而在成形过程中通常可被看作是平面应力状态下完成的，但型材拉弯与板材成形最大的不同在于板材可以认为是各向同性的，而挤压型材的各向异性特征则更为明显。

通过测量发现，两个半径R20mm的弯点处材料的变窄量与拉弯前原材料宽度相比小3~4mm,而原材料宽度为35mm样板在两个20mm弯点处的宽度为20mm,两个相差15mm.随后，结合操作人员的实践，在实践中提高效率的自制工具手工弯曲成大约半径R20m的一个形状，并测量弯点的变窄量，也是变窄约4m左右，完全符合样板要求，下图2为铣切毛料草图。

图2铣切毛料草图

其中因为零件左端有R30mm的一个弯，这里的宽度为原材料，所以距左端边缘30mm处，铣一个45°的斜面，并且在宽度铣切后，在所有宽度通过的材料全部用锉刀把材料边缘倒成凸圆状。零件二次拉弯后的成品率大幅提高，提高了工效，节约了材料。这同时也提醒我们，工作中要注意零件结构，利用零件加工的尺寸效应，生产出合格产品。

结论

本文主要介绍了型材弯曲零件加工中的几个典型零件工艺特点、成形过程、成形方法及解决措施。以上为本人结合长期的工作经验，对钣金型材零件的“放边”成形和“收边”成形方法的一些认识，在生产中遇到这类零件，先要根据零件、样板、工装的形状分析出零件在加工成形中的难点，找出零件成形的关键点，这样才能加工出合格产品。

参考文献

[1]成星怀.《钣金工技能》【M】北京：航空工业出版社，1991

[2]王海宇.《飞机钣金工艺学》【M】修订版.西安：西北工业大学出版社，2018

[3]曾元松.《航空钣金成形技术》【M】北京：航空工业出版社，2014