弯钩类飞机蒙皮制件成形用工装及成形工艺的制作方法

本发明属于钣金件成形制造技术领域，特别是涉及一种弯钩类飞机蒙皮制件成形用工装及成形工艺。

背景技术：

蒙皮拉伸成形是航空制造领域典型的板材成形方法，主要用于生产构成飞机气动外形的大型蒙皮类制件，其工艺过程为：先将位于板材两侧的夹钳将板材夹紧，然后通过夹钳的包覆拉伸运动或拉形模具垂直向上顶升运动，使板材逐渐贴合到拉形模具表面并发生拉伸变形以得到最终的形状。拉形工艺的特点是在板材弯曲的同时加切向拉力，使板材剖面内的应力趋于均匀一致并减小弯曲变形产生的弯矩，所以拉形工艺回弹较小，成形件精度较高，被广泛用于对成形质量要求较高的飞机蒙皮类制件的制造中。

蒙皮拉伸成形属薄板类成形，主要通过拉伸设备的钳口对拉伸毛料施加拉力和弯矩的运动，使毛料与拉伸成形工装的贴合面逐步扩展，并最终完全贴合的成形方法。蒙皮拉伸成形过程比其他类型的成形过程复杂的多，它涉及拉、弯、扭复合加载动作及其组合，并同时受到材料性能、材料变形趋势、拉伸成型方式、设备运行参数等的影响。

在加工弯钩类蒙皮制件时，由于材料流动方向为同一侧，与蒙皮拉伸机钳口方向不在同一方向，故无法采用蒙拉工艺成形，传统成形工艺多采用手工敲打制造，或采用将制件一分为二(或分割为多个)，避开弯钩处的局部成形，然后再将两个或多个成形制件通过焊接或铆接连接为图纸所需形状的弯钩类蒙皮制件。采用前述成形方式制作的蒙皮制件与整体加工的制件相比，其结构整体性较差，影响制件整体强度和刚度；同时需要额外增加连接框，加大了制件的定位难度，降低了生产效率、消耗了大量的装配时间和生产成本，降低了企业的竞争力。

技术实现要素：

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种可实现将弯钩类制件快速成形、保证制件的整体性且可大幅度提高制件整体强度和刚度的弯钩类飞机蒙皮制件成形用工装及成形工艺。

本发明的技术方案：

弯钩类飞机蒙皮制件成形用工装，包括对称设置的左支架1和右支架2，左支架1和右支架2配合装在滚轴4上，滚轴4一端通过左端盖7与左支架1固定，滚轴4另一端通过右端盖8与右支架2固定；左支架1和右支架2的内侧上分别设有用于安装模具11的横键3和竖键6。

左支架1和右支架2与滚轴4接触的部位嵌装有复合导套10，复合导套10与左支架1和右支架2为过盈配合；

滚轴4两端外侧均设有用于滚轴4与左支架1、右支架2脱开的螺钉9；

位于左支架1内的复合导套10外侧上通过紧固螺钉设有防止复合导套10从左支架1中滑出的压板。

弯钩类飞机蒙皮制件成形用工装的成形工艺，步骤如下：

a、首先将左支架1、右支架2通过横键3和竖键6与模具11相连，由螺钉9进行预紧，将复合导套10装入左支架1、右支架2的轴孔中，采用过盈配合，然后将滚轴4穿入带有复合导套10的左支架1和右支架2的轴孔中；

b、下料：按照模具11的宽度方向的尺寸设定板料12宽度尺寸，设定的板料12宽度尺寸与模具11宽度尺寸的宽度比为96:100，使板料12长度保证大于模具11型面的长度，同时要留出钳口夹紧长度；

c、预弯板料：将板料12进行预弯成与模具11外形近似的形状，然后对预弯后的板料12进行热处理；

d、安装板料12：先将滚轴4从左支架1中抽出，在模具11与左支架1、右支架2之间留出插入板料12的缝隙，此时，将板料12预弯侧放入模具11上，再将滚轴4插入左支架1和右支架2中，然后通过左端盖7、右端盖8和螺钉9紧固连接左支架1和右支架2，以防止滚轴4在成形过程中左右窜动；

e、夹持板料11：通过拉伸设备钳头的钳口夹紧板料的两端，调整模具11的上下或左右位置和角度，该角度是以拉伸设备工作台的中心为旋转中心，与水平方向成一定角度，以便保证钳口在拉伸板料12时，板料12能够完全贴合在模具11上的型面部分；

g、通过拉伸设备的左拉伸缸和右拉伸缸对板料进行拉伸，使板料12完全贴敷在模具11型面上，同时还要保证板料12留有变形量；

h、制件拉伸成形后，在模具11的非型面区域配打制件定位孔，以便于后续数控切边工序中板料的定位；

i、对拉伸成形后的制件边部进行切边，上述板料12拉伸成型完成后，将滚轴抽出，取下制件，拆下左支架1、右支架2和滚轴4，再将模具11固定在数控机床工作台上，将制件粗切后通过非型面区域的定位孔将粗切后的制件定位在模具11上，然后通过五轴数控机床进行铣切。

本发明的有益效果：由于本发明采用滚轴旋转和键连接方式，并利用滚轴来改变弯钩类制件的成形方向，通过蒙皮拉伸机拉伸力的控制，可实现将带有弯钩(负角)的制件快速成形。这样不仅可保证蒙皮制件的整体性，减少蒙皮制件的分割数量，增加蒙皮制件的整体强度和刚度；而且还可简化弯钩类飞机蒙皮制件的工艺和降低加工难度，有效地提高了生产效率和塑性加工领域中钣金类零件的先进制造水平，大幅度降低了生产成本。

附图说明

图1是本发明工装的主视图；

图2是图1的左视图；

图3是图1的俯视图；

图4是图3的a-a剖视图；

图5是本发明的工装与模具装配状态示意图；

图6是图5的左视图；

图7是本发明成形工艺中板料、模具与滚轴的位置关系示意图；

图8是本发明成形工艺中的预弯板料示意图。

图中：1左支架；2右支架；3横键；4滚轴；5压板；6竖键；7左端盖；8右端盖；9螺钉；10复合导套；11模具；12板料。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1-图4，弯钩类飞机蒙皮制件成形用工装，包括对称设置的左支架1和右支架2，所述左支架和右支架上设有同心轴孔，在左支架和右支架轴孔上动配合装有滚轴4，所述滚轴一端通过左端盖7与左支架固定，滚轴另一端通过右端盖8与右支架固定，所述左支架和右支架相对应的内侧上分别设有用于安装模具的横键3和竖键6。

本实施例中，所述左支架和右支架与滚轴接触的部位嵌装有复合导套10，所述复合导套与左支架和右支架为过盈配合，并与滚轴4为间隙配合，所述滚轴在制件成形过程中可自由旋转。

本实施例中，所述滚轴采用45#锻钢制作，其强度和耐磨性比普通钢要高30％以上，滚轴表面采用磨削加工保证粗糙度不大于0.8，减小滚轴和复合导套、成形板料之间的摩擦力，增加滚轴的传动性以利于成形板料的流动。通过弯曲计算选取合适的滚轴直径，保证在成形受力过程中，滚轴不会发生弯曲变形。

本实施例中，所述滚轴两端外侧均设有用于滚轴与左支架、右支架脱开的螺钉9。

本实施例中，所述位于左支架内的复合导套外侧上通过紧固螺钉设有防止复合导套从左支架中滑出的压板5。

请参阅图5-图8，采用弯钩类飞机蒙皮制件成形用工装的弯钩类飞机蒙皮制件成形工艺，包括如下步骤：

a、首先将左支架1、右支架2通过横键3和竖键6与模具相连，由螺钉9进行预紧，将复合导套10采用过盈配合装入左支架、右支架同心的轴孔中，然后将滚轴4穿入带有复合导套的左支架和右支架的轴孔中。

b、下料，按照模具11的宽度方向的尺寸设定板料12的宽度尺寸，设定的板料宽度尺寸与模具宽度尺寸的宽度比为96:100，使板料长度保证大于模具型面的长度，同时要在板料上留出钳口夹紧长度。

c、预弯板料，通过人工先将板料进行预弯成与模具外形近似的形状，然后对预弯后的板料进行热处理。根据板料的厚度、材质各异，坯料的热处理方式也是不同的，本实施例中，例如蒙皮制件材质为2b06，厚度2.2mm铝合金板料，其热处理淬火温度控制在500-508℃，热处理的时间为34-40min，然后5-7s内入水。

d、装料，先将滚轴从左支架中抽出，在模具11与左支架、右支架之间留出插入板料的缝隙，此时，将板料预弯侧从缝隙中插入，并置于模具11上，再将滚轴装入左支架和右支架中，然后通过左端盖7、右端盖8和螺钉9紧固连接左支架和右支架，以防止滚轴在成形过程中左右窜动。

e、夹持板料，通过拉伸设备钳头的钳口夹紧板料12的两端，调整模具的上下或左右位置和角度，该角度是以拉伸设备工作台的中心为旋转中心，可水平方向成一定角度，以便保证钳口在拉伸板料时，使板料能够完全覆盖在模具上的型面部分。

f、调整拉伸设备钳头的钳口角度、托架的左右位置和摆动角度，该钳口的俯仰角度为0-60°，托架的摆动角度为±15°。

g、通过拉伸设备的左拉伸缸和右拉伸缸对板料进行拉伸，使板料完全贴敷在模具型面上，同时还要保证板料留有一定的变形量，根据加工板料的厚度和材质不同，坯料的变形量也是不一样的。本实施例中，例如蒙皮制件材质为2b06，厚度2.2mm铝合金板料总的变形量控制在15％以内，变形量过大会导致蒙皮制件粗晶，影响蒙皮制件的疲劳强度，变形量过小则会导致蒙皮制件回弹，出现不贴模状态。

h、制件拉伸成形后，在模具的非型面区域配打制件定位孔，以便于后续数控切边工序中板料的定位。

i、对拉伸成形后的制件边部进行切边，上述板料拉伸成型完成后，将滚轴抽出，取下制件，拆下左支架、右支架和滚轴，再将模具固定在数控机床工作台上，将制件粗切后通过非型面区域的定位孔将粗切后的制件定位在模具上，然后通过五轴数控机床进行铣切。通常情况下，铣切加工包括对制件边缘、制件减重槽和制件异形孔的铣切。

对铣切完成后的制件进行自然时效，入库。

本发明附图中描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。