飞机钣⾦加⼯⼯艺
飞机钣⾦加⼯⼯艺
钣⾦⼯艺就是把板材、型材、管材等⽑料，利⽤材料的塑性，主要⽤冷压的⽅法成形各种零件，另外还包括下料和校修。 飞机钣⾦制造技术是航空航天制造⼯程的⼀个重要组成部分，是实现飞机结构特性的重要制造技术之⼀。现代飞机的壳体主要是钣⾦铆接结构，统计资料表明，钣⾦零件约占飞机零件数量的50%，钣⾦⼯艺装备占全机制造⼯艺装备的65%，其制造⼯作量占全机⼯作量的20%。鉴于飞机的结构特点和独特的⽣产⽅式决定了飞机钣⾦制造技术不同于⼀般机械制造技术。
⼀．飞机钣⾦零件的基础知识
1.1 钣⾦零件分类
1.1.1按飞机钣⾦零件结构特征分类
飞机钣⾦零件有蒙⽪、隔狂、壁板、翼肋、导管等。
1.1.2 按飞机钣⾦零件材料品种分类
飞机钣⾦零件基本上可分为型材零件、板材零件和管材零件三⼤类，每类材料零件⼜可进⼀步细分：
（1）型材零件：压下陷型材、压弯型材、滚绕弯型材、拉弯型材、复杂形型材；（2）板材零件：平板零件、板弯型材零件、拉深零件、蒙⽪成形零件、整体壁板、落压零件、橡⽪成形零件、旋压零件、热成形零件、爆炸成形零件、超塑性成形零件、超塑性成形和扩散连接零件、局部成形零件。
（3）管材零件：⽆扩⼝弯曲导管、扩⼝弯曲导管、滚波卷边弯曲导管、异形弯曲导管、焊接管。 因为飞机钣⾦零件形状复杂，数量庞⼤，板材零件相对较多，现做飞机钣⾦零件分类图如图1.1所⽰。
图1.1 飞机钣⾦零件分类
1.2 钣⾦零件加⼯路线
成千上万的钣⾦零件，制造⽅法多种多样，但它们的加⼯路线基本相同，⼀般都要经过如图1.2⼏个环节：
图1.2 钣⾦件加⼯路线
下料：裁剪（剪床）、铣切（铣床）、锯切和熔切。
成形：弯曲、拉深、旋压等。
热处理：粉末喷涂、表⾯氧化等。
塔机电机钣⾦零件的种类繁多，形式各异，成形⽅法多种多样，但最基本的变形⽅式不外乎是弯曲、翻边、拉
深、局部成形（或膨胀）。板料成形时，材料的变形区往往是以上⼏种基本变形⽅式的复杂组合。因此，当分析⼀个具体的钣⾦零件时，⼀⽅⾯必须将不同变形性质的部分加以明确区分，利⽤弯曲、翻边、拉深、局部变形等基本变形⽅式，作为分析零件变形特点的主要依据；另⼀⽅⾯还必须注意它们之间的相互联系，不能将不同变形性质的部分作为⼀个个单纯的基本变形⽅式孤⽴看待。 钣⾦零件的成形⽅法虽然很多，但从板料的变形性质来看，⽆⾮是“收”和“放”两种。所谓“收”就是依靠板料的收缩变形来成形零件，收的特点表现为板料纤维缩短，厚度增加。“收”的主要障碍时起皱。所谓“放”就是依靠板料的拉神变形来成形零件，放的特点表现为板料纤维伸长，厚度减薄。“放”的主要障碍时拉裂。例如外拔缘为“收”，翻边、局部成形为“放”，弯曲中性层以内
aaaaaaaaaaaaaaaaaa为“收”，弯曲中性层以外为“放”。
⼆．飞机钣⾦加⼯⼯艺
2.1飞机钣⾦⼯艺的特点
实木花盆
（1）钣⾦零件构成飞机机体和⽓动外形。钣⾦零件构成飞机机体的框架和⽓动外形，零件尺⼨⼤⼩不⼀，形状复杂，选材各异，产量不等，品种繁多。⽬前，国产⼩型飞机钣⾦件⼤约有6000项，⼤型飞机钣⾦件⼤约有20000项。钣⾦零件形状复杂，质量控制严格，有⼀定的适⽤寿命要求，对成形后的零件有明确的⼒学性能和物理性能的要求，与其他⾏业的钣⾦零件相⽐技术要求⾼，加⼯难度⼤。
（2）钣⾦零件的制造是以专⽤设备为主，配合⼿⼯技艺和经验操作来实现的。钣⾦专⽤设备是飞机钣⾦⼯艺技术发展的标志和⼯艺技术预研成果的载体，对零件成形质量有着决定性作⽤。这些设备的研制周期长，技术含量⾼，投资巨⼤，社会需求量⼩，设备利⽤率不⾼，设备的更新较慢，这就要求技术⼯⼈必须具有良好的⼿⼯技艺。
（3）飞机钣⾦零件使⽤的⼯艺装备数量很⼤。由于钣⾦零件加⼯过程变形⼤，只有使⽤⾜够数量的⼯艺装备才能满⾜设计技术的要求，因此⽣产准备⼯作繁重。
（4）⼴泛采⽤样板、模胎和检验型板等刚性量具进⾏检验⼯作。
2.2 飞机钣⾦⼯艺
2.2.1 下料
飞机上钣⾦零件⽣产的第⼀道⼯序是使所需要的板料或⽑料从整块板料分离开，即下料。由于飞机钣⾦件形状复杂，且不规则，材料利⽤率⼀般只有60%⾄75%左右。绝⼤多数钣⾦件下料后再成形，因此，提⾼材料利⽤率具有重要意义。
下料的⽅法很多，在⽣产中常根据⽑料的⼏何形状、尺⼨⼤⼩、材料种类、精度要求、产量和设备条件选择。主要⽅法有剪裁、铣切、冲裁、锯切和熔切等。如图2.1所⽰。
图2.1 下料⼯艺
表2-1 各类剪床的技术特性
2.2.2 成形
飞机钣⾦零件成形⼯艺⽅法很多，主要有⼿⼯成形、弯曲成形、拉深成形、橡⽪成形、拉形成形、旋压成形和落压成形。
（1）⼿⼯成形
随着⽣产的不断发展和技术进步，绝⼤多数的成形⼯艺是在机器上完成的，⼿⼯⽅法往往作为补充加⼯或修整⼯作。⼿⼯成形也需要⼀些简单的胎型、靠模和各种各样的⼯夹具，这些⼯夹具⼀般是通⽤的、万能的。⼿⼯成形件的质量如何，取决于操作程序的安排是否合理以及所选⽤的⼯、夹、胎具是否合适，然⽽总重要的是取决于操作⼯⼈的时间经验与操作技巧。
⼿⼯成形⽅法主要有：⼿⼯划线、⼿⼯弯曲、放边、收边、拔缘、拱曲、卷边、咬缝和校正。
①⼿⼯划线：⼯具有平台、划规、划针、轨铁、夹⼦、⾼度划线尺、铅笔、钢板尺等。
柴油机启动器②⼿⼯弯曲：弯折和卷曲。⼯具有⽊榔头、铝榔头、⽊尖、直⾓尺、⽊打板、平台、橡⽪打板、虎钳、弯边模、⼸形夹。弯曲回弹问题。
③放边：使板料边缘伸展变薄的操作。加⼯凹曲线弯边零件。
④收边：使⽑料起皱收缩变短的过程。
⑤拔缘：将板料的边缘加⼯成曲线弯边零件。
⑥拱曲：把板料⽤⼿⼯捶击的⽅法，制成凹凸曲⾯形状零件的操作。
（2）弯曲
机械弯曲时将板料、条料、型材、管材等，⽤机械的⽅法在塑性变形的范围内沿直线弯成⼀定的⾓度或⼀定的弧度的操作。
飞机制造中常⽤压弯、滚弯和拉弯等三种机械弯曲的⽅法。由于板料具有⼀定的塑性，因此能⽤弯曲的⽅法将其弯成所需的各种形状。压弯：压弯是在板料上加压产⽣弯矩，⽽使其弯曲成形的⽅法。滚弯：通过旋转的滚轴，使⽑料弯曲的⽅法，实质就是连续不断的弯曲。拉弯：型材零件在弯曲过程中施加⼀定的拉⼒，使其产⽣拉伸弯曲变形。
（3）拉深成形
拉深成形是指平板⽑料或空⼼半成品在凸模作⽤下拉⼊凹模型腔形成开⼝空⼼零件的成形⼯艺⽅法。拉深成形也称为压延成形或拉延成形，是钣⾦成形的基础性⼯艺。
拉深成形可分为三个阶段：局部变形阶段、主要变形阶段和推件阶段。（4）橡⽪成形
利⽤橡⽪或充满液体的橡⽪囊做通⽤上模，在压⼒（液体压⼒）作⽤下将⽑料包贴在刚性下模上成形，⼜称液压成形。
橡⽪成形⽅法：橡⽪囊成形法、橡⽪垫成形法。在橡⽪囊成形法中，通常使⽤⼀种有弹性的橡⽪囊，橡⽪囊被封闭管道系统中的油膨胀。膨胀的橡⽪膜迫使板料成形为模具的形状。在橡⽪垫成形中，采⽤充满厚橡⽪板的容框，其⽬的是为了获得⽐较均匀和⽐较⾼的单位压⼒。
（5）拉形成形
所谓拉形成形，就是⽑料按拉形模在拉伸机上拉伸成形。拉形成形适合成形外形尺⼨⼤、厚度⼩、表⾯质量要求⾼的双曲度零件。在航空⼯业，它主要⽤于制造曲率变化较平缓的⼤型钣⾦件，特别是⽤于⼀般⼯艺⽅法难以加⼯的蒙⽪件的成形，如机⾝、起落架舱、整流蒙⽪、前缘蒙⽪等。
（6）旋压成形
旋压成形是⼀种利⽤旋压⼯具，对装夹于旋压机上的旋转⽑料施加压⼒，使之产⽣塑性变形，从⽽成为所需空⼼回转体零件的⼯艺⽅法。⽤旋压⽅法可制造各种不同形状的空⼼旋转体零件。在航空上，机头罩、发动机罩、螺旋桨帽、副
油箱头等零件均可⽤旋压的⽅法制造。
（7）落压成形
钢管加工落压成形是利⽤落锤的冲击⼒将⾦属板料压制成所需曲⾯零件的⼀种钣⾦成形⼯艺。落压成形是⼀种综合性的成形⽅法。落压成形的过程，实质上就是收料和放料的过程。落压成形的零件按其形状分，有蒙⽪（包括翼尖、机头罩、机尾罩、整流包⽪、邮箱外⽪等）、⼝框、板弯型材、盒形件及半管等类型。
2.2.3 热处理
飞机钣⾦零件⼴泛采⽤铝合⾦、镁合⾦、合⾦钢及钛合⾦等。常⽤的材料牌号如表2-1所列。
表2-1 飞机钣⾦零件常⽤材料牌号
为使⾦属⼯件达到所需要的⼒学性能、物理性能和化学性能，除合理选⽤材料和各种成形⼯艺外，热处理⼯艺往往是必不可少的。飞机钣⾦零件中常⽤的铝、镁、钛等⾦属及其合⾦都可以通过热处理改变其⼒学、物理和化学性能，以获得不同的使⽤性能。
硬铝和超硬铝的热处理过程如下：将材料加热到⼀定温度（LC4约为475~490℃），保持⼀段时间，使合⾦组织发⽣恢复与再结晶，然后进⾏缓冷，使材料获得最软的稳定状态，即退⽕处理阶段。淬⽕时将材料加热到特定温度（LC4为470±5℃），保温⼀定时间，使合⾦中可溶的强化相，向固溶体中充分溶解，然后进⾏骤冷，使材料强化。要达到强化需⼀定时间，这个过程如在室温下进⾏成为⾃然时效，如在⼀定温度下进⾏称为⼈⼯时效。
对于⼀些变形量很⼤的零件，如合⾦钢零件，往往需要进⾏多次热处理才能变形。为了消除冷作硬化和内应⼒，提⾼塑性，以利于继续成形，应安排中间退⽕。对可淬⽕强化的钢，淬⽕⼯序⼀般都安排在成形⼯序之后。
钛合⾦在再结晶温度以上进⾏⾼温退⽕（⼀般为650~850℃），能使钛合⾦
的组织稳定，获得良好的综合机械性能。退⽕状态的钛合⾦在冷成形或在再结晶温度以下的热成形后，都存在较⼤的内应⼒。
铝合⾦淬⽕加热温度为（950±10）℃，并在⽔中冷却，然后在538℃保温4~5h，进⾏⼈⼯时效。材料在时效过程中，弹性变
形变成塑性变形，内应⼒消失，同时完成了成形后消除内应⼒的退⽕处理。
2.2.4 钣⾦件的表⾯处理
提⾼抗腐蚀性能，需要在板材表⾯包裹⼀层纸铝，纯铝和氧作⽤会⽣成⼀层细密的AL2O3氧化薄膜，以防⽌进⼀步氧化。
对于零件要求不同，阳极化分为⽆⾊阳极化和黄⾊阳极化。⽆⾊阳极化是将清洗⼲净的零件放于稀硫酸中起电解作⽤，⽣成氧化膜。⽽黄⾊阳极化是在重铬酸钾件（K2Cr2O7）溶液中浸煮20~25min，出了⽔化作⽤外还有重铬酸钾与氧化膜的化学作⽤，使零件表⾯呈黄绿⾊，该零件常⽤于飞机内部零件（如翼肋等）。
羊毛抛光轮⿊⾊⾦属⼀般涂油保护，其零件表⾯处理⽅法可采⽤电镀。
图3.3 不同零件材料品种弯曲成形忽略此处..
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