飞机圆筒形零件冲压成形技术分析.pdf
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1、 年第 期飞机圆筒形零件冲压成形技术分析由博(吉林化工学院 航空工程学院,吉林 吉林 )摘要:以飞机圆筒形零件的冲压成形工艺为研究对象,通过分析圆筒形零件的冲压加工工艺性,确定其冲压加工工艺方案.计算圆筒形零件的毛坯直径,确定毛坯的排样方式,计算材料利用率.计算模具主要零部件关键部位尺寸和圆筒形零件冲压成形所需各项力.圆筒形零件冲压成形工艺分析为实现其冲压加工,提供了理论基础,与此同时,对同类零件的冲压加工也有一定的参考价值.关键词:冲压加工;成形工艺;圆筒形零件中图分类号:V 文献标识码:A文章编号:X()S t a m p i n ga n dF o r m i n gT e c h n
2、i c a lA n a l y s i so fA i r c r a f tC y l i n d r i c a lP a r t sY o uB o(F a c u l t yo fA e r o s p a c eE n g i n e e r i n g,J i l i nI n s t i t u t eo fC h e m i c a lT e c h n o l o g y,J i l i n ,C h i n a)A b s t r a c t:T h e s t a m p i n gp r o c e s so f a i r c r a f t c y l i n d
3、 r i c a l p a r t s i s t a k e na s t h e r e s e a r c ho b j e c t,t h es t a m p i n gp r o c e s s i n gp r o j e c t i s d e t e r m i n e db y a n a l y z i n g t h e s t a m p i n gp r o c e s s p r o p e r t yo f t h e c y l i n d r i c a l p a r t s T h e b l a n kd i a m e t e r o f c y
4、l i n d r i c a lp a r t s i s c a l c u l a t e d T h e l a y o u t o f t h eb l a n k i s d e t e r m i n e d T h em a t e r i a l u t i l i z a t i o n i s c a l c u l a t e d T h e s i z e o f t h ek e y l o c a t i o n so f t h em o u l dm a i np a r t s a n d t h e s t a m p i n g f o r c eo f
5、 c y l i n d r i c a l p a r t s a r e c a l c u l a t e d T h e t h e o r e t i c a l b a s i s i sp r o v i d e db ya n a l y z i n g t h e s t a m p i n gp r o c e s s o f c y l i n d r i c a l p a r t s f o r t h e r e a l i z a t i o no f t h e s t a m p i n gp r o c e s s A t t h e s a m e t i
6、 m e,i t a l s oh a s a c e r t a i nr e f e r e n c ev a l u e f o r t h e s t a m p i n gp r o c e s so f s i m i l a rp a r t s K e yw o r d s:S t a m p i n gp r e s s i n g;F o r m i n gp r o c e s s;C y l i n d r i c a l p a r t s作者简介:由博(),男,吉林吉林人,吉林化工学院讲师,主要从事微小零件精密压装及其自动化方面的研究.引言钣金零件在组成一架飞机的众
7、多零件中数量最多、占比最高,其加工质量对飞机是否能够安全飞行有直接影响.自上世纪初飞机诞生以来,飞机的钣金零件的成形基本上采用手工操作方式实现,手工操作方式存在的主要问题是零件加工质量主要依靠工人的经验,导致产品质量一致性较差,这一点在早期生产的飞机上尤其明显.随着机械制造技术和电气控制技术的进步,为了提高产品质量,最大限度的摆脱对操作工人经验的依赖,从上世纪末开始逐渐向使用半自动冲压设备为主、手工修正为辅的方式实现飞机钣金零件的成形.目前,航空航天领域钣金零件成形所采用的技术有超塑性成形/扩散连接成形、旋压成形、蠕变时效成形、喷丸技术、拉深成形等,这些技术中使用频率较高、技术成熟度较高的是拉
8、深成形,主要用于飞机蒙皮零件的成形.随着信息技术的发展,飞机制造业正在从机械化向信息化过渡,比如,对钣金零件成形进行信息化管理、开发钣金成形工艺快速设计系统等.总体来看,目前钣金件的成形研究主要围绕如何从机械化向信息化过渡,而传统的拉深成形技术应用于飞机小钣金件成型方面的研究则不多见.因此,分析飞机钣金件中圆筒形件的成形工艺,为实现飞机小型钣金件的冲压加工提供有益的借鉴.工艺性分析及冲压工艺方案的确定 圆筒形零件的工艺性分析圆筒形零件的工艺性是指在保证零件完成加工后能够正常使用的前提条件下,其是否适合冲压加工.分析圆筒形零件工艺性及确定工艺方案时,主要从四个方面着手,即零件的结构特征、尺寸精度
9、要求、所用材料的力学性能、加工成本.在结构特性上,主要考量的内容包括零件的结构是否规整、形状是否有狭长的结构(例如悬臂或凹槽)、内部是否有孔(如果有孔则是否为圆形)、结构是否为轴对称且不产生急剧变化、拉深的次数、拉深变形处圆角半径大小等.圆筒形零件的结构和尺寸如图所示.图飞机圆筒形零件圆筒形 零 件 所 选 用 的 材 料 为Q A,零 件 厚 度 为 mm,生产批量为大批量.从结构特征、尺寸精度、材料力学性能三个方面对圆筒形零件的工艺性进行分析.圆筒形零件的结构特征:从图中可以看出圆筒形零件结构简单,圆筒内外形状规则且轴对称,其外形轮廓不存在即窄且长的结构,内部虽有孔,但孔是圆形的且与零件同
10、轴,拉深变形处圆角半径适中.圆筒形零件的尺寸精度:如图所示圆筒形零件内孔的上、下偏差分别为 和,对应的精度等级为I T 级,圆筒形零件底孔的上、下偏差分别为 和,对应的精度等级也为I T 级,精度等级要求不高,冲压加工可以满足要求.圆 筒 形 零 件 的 材 料:锥 体 零 件 选 用 的 材 料 为内燃机与配件w w w n r j p j c nQ A,屈服强度为 MP a左右,具有较好的落料、拉深、弯曲等冲压性能,强度和刚度适中,在拉深过程中,也具有很好的韧性和塑性,能够保证很好的塑性变形.材料厚度的增加会导致其自身屈服强度下降,但圆筒形零件壁厚仅为 mm,影响可以忽略不计.通过上述分析
11、可知,飞机圆筒形零件冲压加工工艺性较好.确定冲压工艺方案圆筒形零件冲压加工的主要工序包括下落料、拉深、冲孔,针对该零件的冲压加工一共设计了四套方案:方案一:下料落料拉深冲孔修边热处理表面处理检验入库;方案二:下料落料、拉深、冲孔依次进行修边热处理表面处理检验入库;方案三:下料落料、拉深同时进行冲孔修边热处理表面处理检验入库;方案四:下料落料、拉深、冲孔同时进行修边热处理表面处理检验入库.对方案一而言,落料、拉深、冲孔三道工序分别用三套模具完成,这种方案的好处在于三套模具的结构都不复杂,其设计、零部件加工、装配相对较为容易.但是,这种方案的弊端在于零件在加工过程中需要更换两次模具,进行三次装夹,
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