一种结构半封闭钣金件成形方法及成形模具与流程

本申请涉及飞机制造领域的一种钣金成形技术，具体是一种适用于结构半封闭钣金件成形方法及自锁成形模具。

背景技术：

随着用户对飞机寿命期内使用经济性、飞行安全性、维护便利性要求不断提高，复杂结构钣金件整体轻量化加工的产品越来越受到用户青睐。但是飞机钣金与汽车相比存在多品种、小批量等显著特点，且对零件结构强度要求高，在飞机复杂钣金件加工方面权衡研发成本与产量长期以来一直是相互矛盾问题。许多飞机结构封闭钣金件因考虑成形卸件不得投入多套模具成形，或者增加板料厚度后采取分段加工再焊接方法。存在研发成本高，产量低的问题，或者是牺牲产品性能。尤其是含有向内翻边孔、内包多弯边、多面含有装配孔等多个特征加强结构的封闭钣金件成形、卸件过程干涉严重；操作十分不便且卸件变形大，装配时难以同时满足空间多面高精度配合要求，实现整体成形十分困难。

技术实现要素：

为了解决飞机制造中含有向内翻边孔、内包多弯边等多个特征加强结构的半封闭钣金件成形卸件方面难题，本申请的目的在于提供一种结构半封闭钣金件成形方法及自锁成形模具，解决成形、卸件过程快装、快卸难题，满足零件整体轻量化高精度加工要求。

一种结构半封闭钣金件成形方法，其钣金件几何特征为多面体结构，该多面体有一个水平状的顶面以及与顶面连接的左侧面和右侧面，在顶面、左侧面、右侧面的中部设有向内的翻边孔，在顶面的前后两侧设有下弯边，在左侧面和右侧面的前后两侧设有外包于下弯边的侧弯边，在左侧面和右侧面的下侧设有外翻弯边，其成形步骤如下：

1)根据钣金件的理论模型，以顶面为基准将半封闭钣金件的左侧面和右侧面展开形成一个平面状的展开模型；再根据该展开模型制造半成品，在平面状态下首先成形顶面、左侧面、右侧面上的翻边孔，再成形顶面前后两侧的下弯边、左侧面和右侧面前后两侧的侧弯边、左侧面和右侧面下侧的外翻弯边；

2)制造一个自锁快装的成形模具，该成形模具由左半模、中层模和右半模自锁组合构成钣金件成形所需型面；所述左半模的左侧设有左侧面翻边孔的躲避孔、前后侧面设有下弯边躲避台阶、顶部设有顶面翻边孔左端局部躲避孔，右侧下端设有自锁用的燕尾槽；所述右半模与左半模为对称结构，右半模的右侧设有右侧面翻边孔的躲避孔、前后侧面设有下弯边躲避台阶、顶部设有顶面翻边孔右端局部躲避孔，左侧下端设有自锁用的燕尾槽；所述中层模设有顶面翻边孔中段局部躲避孔，两侧下端设有与燕尾槽对应的燕尾凸台；

3)通过中层模的左右两侧的燕尾凸台和左半模、右半模的燕尾槽，将左半模、中层模和右半模契合自动锁死完成模具快速装配；

4)将步骤1)的半成品顶面翻边孔为基准定位半成品与成形模具，向下对左侧面、右侧面施加压力，使左侧面和右侧面的侧弯边包裹成形模具后实现结构半封闭钣金件成形；

5)拆模时，首先从底部抽取中层模，再向内推动左半模、右半模即实现半封闭钣金件与组合模具的快速分离。

本申请的有益效果在于：1)本申请将复杂的结构半封闭钣金件采用分步成形方法，在平面状态下成形半成品，再利用组合模具最终成形；2)成形模具是一种组合模具，具有结构自锁、快装、快卸优点，操作便利；3)模具组合后与产品内形完全匹配，便于提高成形精度且无卸件变形，产品质量稳定；满足结构半封闭钣金件整体轻量化高精度加工要求。

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是半封闭钣金件结构示意图

图2是半封闭钣金件的半成品示意图

图3是本申请组合模具结构示意图

图4是本申请半封闭钣金件成形原理示意图

图5是本申请半封闭钣金件与组合模具快卸原理示意图

图中编号说明：1钣金件、2半成品、3左半模、4、中层模、5.右半模、6顶面、7左侧面、8右侧面、9翻边孔、10下弯边、11、侧弯边、12外翻弯边、13躲避台阶、14燕尾槽、15燕尾凸台、16间隙、17装配孔。

具体实施方式

参见附图，首先附图1展现的是本申请待实施整体成形的半封闭钣金件，其钣金件1几何特征为多面体结构，该多面体有一个水平状的顶面6以及与顶面连接的左侧面7和右侧面8，在顶面、左侧面、右侧面的中部设有向内的翻边孔9，在顶面的前后两侧设有下弯边10，在左侧面和右侧面的前后两侧设有外包于下弯边10的侧弯边11，在左侧面和右侧面的下侧设有外翻弯边12。

为了解决钣金件1因结构半封闭无法卸件难以实施整体成形问题，工艺过程需要构造一个槽形截面的部分展开模型。根据钣金件的理论模型，以顶面6为基准将钣金件的左侧面7和右侧面8展开形成一个结构开敞的展开模型；再根据该展开模型制造结构开敞的半成品2，在平面状态下很容易按冲压、折弯、橡皮囊等传统方法实现半成品2的成形。在平面状态下首先成形各面上的翻边孔9、顶面前后两侧的下弯边10、左侧面和右侧面前后两侧的侧弯边11、左侧面和右侧面下侧的外翻弯边12。为了避免附图4中侧弯边11向下弯曲成形时与下弯边10干涉，且保证侧弯边11与下弯边10的装配孔17同轴；加工半成品2时，要求前后两侧的下弯边10间距取负差，在顶面的下弯边10与左侧面和右侧面的侧弯边11之间分别设有沿零件厚度方向约0.2mm的间隙16。且下弯边10的装配孔17不制出，该装配孔成形后以侧弯边装配孔为导引基准钻制。

针对上述的钣金件1，本申请提出一种用于成形结构半封闭钣金件的自锁组合模具，参照附图3、附图4和附图5，该成形模具由左半模3、中层模4和右半模5自锁组合构成钣金件1成形所需型面；所述左半模3为顶面略大的楔形结构，左半模3的左侧设有左侧面7的翻边孔的躲避孔9，上端侧面设有下弯边10的躲避台阶13，顶部设有顶面6翻边孔的左端局部躲避孔，下端右侧设有燕尾槽14；所述右半模5同样为顶面略大的楔形结构，与左半模3为对称结构，右半模5的右侧设有右侧面8的翻边孔的躲避孔，上端侧面设有下弯边10的躲避台阶13，顶部设有顶面6翻边孔的右端局部躲避孔，下端左侧设有燕尾槽14；所述中层模4为顶面窄底面宽的楔形结构，中层模的顶端含有顶面6翻边孔的中段局部躲避孔，中层模的底端左右两侧设有与左半模3、右半模5燕尾槽14匹配的燕尾凸台15，中层模的两侧面分别与左半模的右侧和右半模的左侧贴合，贴合面光滑平整。

成形模具组合时，中层模位于左侧模和右侧模中间，将中层模4的左右两侧燕尾凸台15以左半模、右半模燕尾槽14为导向，将中层模4的燕尾凸台15插入左半模、右半模的燕尾槽14中契合自动锁死，完成模具快速装配。

利用上述的成形模具，先将半成品2以顶面6的翻边孔9周围任意两孔为基准定位；再向下对左侧面7、右侧面8施加压力使附图2中半成品2的侧弯边11包裹组合模具；然后以侧弯边11装配孔17为导引基准钻制下弯边10的装配孔即可完成上述半封闭钣金件的最终成形。

最后是成形模具与钣金件1的分离。卸件时可以根据模具尺寸、重量等因数采取适当方式。针对较小成形模具可采取人工提升成形模具高度，依靠中层模4顶面略小的楔形结构在重力作用自动脱落实现钣金件1与成形模具快速分离，具有自锁快装、自动快卸突出优点，操作便利。针对较大成形模具可采取放倒成形模具抽取中层模4后，向内任意推动左半模3、右半模5即可实现钣金件1与成形模具快速分离。