一种大曲率高翻边钣金零件的橡皮成形方法及成形模具与流程

本发明涉及飞机制造领域的钣金零件成形技术，具体是一种用于大曲率、高翻边钣金零件的成形方法及成形模具。

背景技术：

近些年，国内航空领域钣金成形机械化程度越来越高，液压橡皮囊成形工艺作为一种先进的柔性板料成形技术，以它操作便捷、工装成本低、表面质量高等诸多优势越来越受青睐，特别适合多品种小批量的产品生产。

本申请涉及的钣金零件是飞机制造中常见的钣金零件，此类型零件在大飞机固定前缘部位普遍存在，沿翼展方向分布、结构类似“鱼头状”，该类零件的弯边是一种带凸型弧度的压缩弯边。该类零件在成形过程中弯边区毛料会因收缩变形过大而起皱。通常凸形弧度越大、翻边越高，成形中弯边区毛料收缩变形越剧烈、越容易出现褶皱、甚至死皱。在航空企业，通常将凸型曲率半径小于200mm、翻边高度大于25mm的钣弯零件界定为“大曲率、高翻边”类零件。对于这些特殊的大曲率、高翻边”类零件，现加工方法多以工人手工成形为主，而手工成形钣金零件不得不依赖于榔头的频繁敲击来实现，零件表面锤痕明显、工人劳动强度大、成形精度低、材料出现冷作硬化趋势，内部残余应力对飞机安全可靠性造成一定威胁。目前控制凸弯边起皱的方法很多，应用比较广泛的是侧压块方法，此方法考虑的因素较多：侧压块的角度、侧压块与模具主体间距、侧压块模具转角半径、零件凸曲线弧度、翻边高度、初始坯料大小、材料厚度、成形压力、橡皮特性等都会影响最终成形结果，每一项零件的研究成果不具备代表性，且在生产实践中，侧压块模具结构不适于外形曲率较大的钣金零件，同时侧压块防皱方法存在一定弊病，初始毛坯必须留有足够的工艺余量，才能使材料被压靠在侧压块上而逐次变形，姑且不考虑材料浪费，成形后余量的切割工作避免不了，切割后弯边变形还需大量手工修整。为此针对外形曲率要求严格、成形中容易出现褶皱的大曲率、高弯边状钣金零件来说，急需一种机械化精确加工方法实现零件高效无皱成形。

技术实现要素：

为了提高飞机“鱼头状”钣金零件的成形质量，减少手工收边量，解决侧压块消皱方法无法利用展开毛坯成形的缺陷，以及对成形大曲率翻边件的结构限制，本发明的目的在于提供一种大曲率、高翻边钣金零件的橡皮成形方法及成形模具。

一种大曲率、高翻边钣金零件的橡皮成形方法，其特征在于含有以下内容：1)有一个成形模具，该模具含有容框、成型模、压板、支撑板和橡皮垫块，所述的容框是一个长方体框架，所述的成型模是一个与钣金零件匹配的模块，成型模外侧的工作面与钣金零件翻边面的内侧匹配，成型模内侧的非工作面连接在容框的一侧内壁上，成型模外侧的工作面与容框内壁之间围成一个成型腔，所述的压板和支撑板是一个刚性材料制作的板材，其轮廓小于成型腔的轮廓，压板和支撑板内侧分别与成型模外侧的工作面匹配；2)将容框放置于液压机工作台上，将成型模固定在容框的一侧内壁上，在成型腔内放置多个等高的橡皮垫块，将支撑板放置在橡皮垫块上表面，使支撑板的表面高度与成型模的高度一致；3)将成形零件用的展开钣金毛料置于成型模和支撑板的上表面，在展开毛料的翻边区域放置压板，使压板和支撑板重叠并夹住展开毛料的翻边区域；4)利用液压成型设备下压压板，容框内的橡皮垫块被挤压流动变形，压板和支撑板随之下移，夹持在压板和支撑板之间的毛料受到刚性拉深，使展开钣金毛料翻边区域贴合在成型模工作型面成形即可。

本发明的有益效果在于：1)本发明的成形模具采用带有压板、支撑板的橡皮容框组合结构，使板料翻边部分在橡皮液压过程中始终受到夹持，材料在厚度方向上不能自由起伏，解决了凸弯边零件起皱、成形困难问题。2)该成形模具的安装与操作方法简捷方便，容易推广实现。3)该成形方法减少了榔头的敲击及收边工作量，提高了零件成形准确度，最终得到光滑流线的产品。4)该容框组合模具结构通用性强，可调换不同成型模、成形不同弧度的凸曲线弯边零件，产品质量稳定、对操作者水平依赖低。

以下结合实施例附图对本申请作进一步详细描述。

附图说明

图1是凸曲线、高翻边钣金零件示意

图2是成型模和容框示意

图3是成型模具各部件的装配顺序示意

图4是成型模具各部件剖面示意

图5是凸曲线、高翻边钣金零件成形前示意

图6是凸曲线、高翻边钣金零件成形后示意

图中编号说明：1零件、2翻边面、3容框、4成型模、5工作面、6成型腔、7橡皮垫块、8橡皮垫层、9支撑板、10压板

具体实施方式

参见附图，实施例提供的飞机零件如图1所示，该零件1是一种凸曲线、高翻边钣金零件，零件呈“鱼头”状，利用现有技术成形最大的问题是零件成形中翻边面2容易出现褶皱，甚至死皱，手工修正量大，表面质量差。

本申请提出的成型模具如图所示，成型模具含有容框3、成型模4、压板10、支撑板9和橡皮垫块7，所述的容框3是一个长方体框架，所述的成型模4是一个与钣金零件1匹配的模块，成型模4外侧的工作面5与钣金零件1的翻边面2的内侧匹配，成型模4内侧的非工作面连接在容框3的一侧内壁上，成型模4外侧的工作面5与容框3内壁之间围成一个成型腔6，所述的压板10和支撑板9是一个刚性材料制作的板材，其轮廓小于成型腔6的轮廓，压板10和支撑板9内侧分别与成型模4外侧的工作面5匹配。实施例中的橡皮垫块7是由多个长度不同的条块状橡皮组成，平行排列在成型模4工作面5一侧，每个橡皮垫块7的前端是与成型模4的工作面5匹配的弧形。当然橡皮垫块7还可以是其它形状的等高垫块。橡皮垫块之间存在尽可能均衡的间隙。

使用时，将容框3放置于液压机工作台上，将成型模4固定在容框3的一侧内壁上，在成型腔6内放置多个等高的橡皮垫块7，将支撑板9放置在橡皮垫块7的上表面，当然在实施中，为了使支撑板9更加稳定，可以在橡皮垫块7与支撑板9之间加设一个与支撑板9形状相同的橡皮垫层8，加设橡皮垫层8后，保证支撑板9的表面高度与成型模4的高度一致；将成形零件的展开钣金毛料置于成型模4和支撑板9的上表面，在展开毛料的翻边区域放置压板10，使压板10和支撑板9重叠并夹住展开毛料翻边区域；利用液压成型设备下压压板10，容框3内的橡皮垫块7被挤压流动变形，压板10和支撑板9随之下移到成型腔6内，夹持在压板10和支撑板9之间的毛料受到刚性拉深，使展开毛料翻边区域贴合在成型模4的工作面5上成形即可。

值得注意的是，上述的容框3在实施中，其目的就是形成一个封闭的成形空间，增大成形压力，固定成型模4、约束橡皮垫块7的变形区域以及引导支撑板9和压板10的位移功能，实施中，容框3的底部可以有一个固定的底板，用做成型腔6的底部；容框3的底部也可以没有固定的底板，容框3放置在液压机工作台上时，由液压机工作台面作为成型腔6的底部。

需要说明的是，为了保证橡皮垫块的压缩空间，橡皮垫块的高度不得低于零件翻边高度的两倍。同时橡皮垫块的硬度尽可能低，以便有足够的下压变形空间，橡皮垫层的硬度略高于橡皮垫块，通常选用邵氏硬度50的中硬度橡皮为宜，橡皮垫块和橡皮垫层的总体高度不得低于零件翻边高度的两倍；橡皮垫块摆放间距因零件翻边高度而定，翻边越高、间距越大，使用的橡皮垫块数量越少，这样阻止压板、支撑板下行的力量会减小，注意填放的橡皮垫块应能始终保持支撑板的平稳下行。