傳統(tǒng)的航空鈑金制造過程多以人工操作為主，其施工周期慢，制作精度低，質(zhì)量參差不齊。隨著對飛機(jī)性能要求越來越高，鈑金零部件的形狀越來越復(fù)雜，而且很多是非線性的復(fù)雜曲面，對鈑金零部件的表面質(zhì)量和尺寸精度要求也越來越高。得益于先進(jìn)的自動化技術(shù)和智能制造系統(tǒng)的應(yīng)用，航空制造開始實(shí)現(xiàn)技術(shù)工藝的提升，金屬板坯液壓成形采用液體來代替模具或使用液體輔助成形，降低模具的加工成本，縮短生產(chǎn)周期，達(dá)到一模多用的效果。
金屬板坯液壓成形的原理及特點(diǎn)
該技術(shù)是利用一種金屬板坯液壓成形方法，具體是采用液態(tài)油代替剛性凹模，使板坯在液態(tài)油的壓力作用下貼合凸模成形，是一種柔性成形技術(shù)。該種板材液壓拉深成形通用模具主要包括上模部分和下模部分，其中的兩種類型見圖1。
圖1 液壓拉深成形模具的兩種類型
1-上模 2、6、7、13、16、20、25-連接螺栓 3-凸模芯 4-內(nèi)滑板 5-外滑板 8-壓邊圈 9-壓邊圈鑲塊 10-液壓油 11-槽子 12-密封圈 14-凹模鑲塊 15-下模 17-彈簧 19-限位導(dǎo)柱 21-頂件塊 18、22-加熱裝置 23-拉深筋 24-工件 26-導(dǎo)柱 27-導(dǎo)套組成
具體來講，該方法是在凹模中充入液體，凸模下行時(shí)，凹模液壓室中的液體被壓縮，產(chǎn)生相對壓力，將毛坯緊緊地貼在凸模上，形成有力的摩擦保持效果，使工件完全按凸模形狀成形。另外，在凹模與板料下表面之間產(chǎn)生流體潤滑，可減少有害的摩擦阻力，這樣不僅使板料的成形極限大大提高，而且可以減少傳統(tǒng)拉深時(shí)可能產(chǎn)生的局部缺陷，從而成形出精度高、表面質(zhì)量好的零件。由于液態(tài)油的存在，使得金屬板液壓成形具有摩擦保持、溢流潤滑等特點(diǎn)。
具體實(shí)施過程
裝在雙動壓力機(jī)上的拉深成形模具具體操作流程如下：
第一步。如圖2 所示，模具的上模、下模處于開模狀態(tài)。首先機(jī)器人將已經(jīng)表面涂抹潤滑油的板坯放入下模上平面上，接著與壓力機(jī)外滑塊相連接的上模壓邊圈在壓力機(jī)外滑塊的帶動下下行，壓邊圈在導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向作用下，落在板坯上表面，同時(shí)利用拉深筋將其壓實(shí)后，內(nèi)滑板、外滑板對上模、下模起到導(dǎo)向作用。注意導(dǎo)向行程設(shè)計(jì)不低于50mm。
圖2 液壓拉深成形模具的上、下開模狀態(tài)
隨后在壓力機(jī)內(nèi)滑塊的帶動下，與壓力機(jī)內(nèi)滑塊相連接的上模下行，在凸模芯和液壓油的雙重作用下，隨著板坯逐漸成形拉深而加深，此處要嚴(yán)格控制上模的下壓速度，防止液壓油溢出槽板。最后壓力機(jī)內(nèi)滑塊剛好達(dá)到下止點(diǎn)，板坯下底面最后接觸頂件塊上油膜表面，彈簧壓縮，限位導(dǎo)柱是一種機(jī)械限位，其對頂件塊起到限位作用，防止工件過限位被壓傷，頂件塊底部有孔，可以插入臺階形限位導(dǎo)柱上端部，形成導(dǎo)柱導(dǎo)套起到導(dǎo)向作用。最后完成板坯拉深成形過程。
第二步。拉深成形完成后，在壓力機(jī)的內(nèi)滑塊帶動下，上模的凸模芯上行脫模。同時(shí)在壓力機(jī)外滑塊的帶動下，上模的壓邊圈上行抬起。如圖3 所示，在彈簧壓力作用下，板坯被頂起，隨后機(jī)器人抓走板坯，完成一次拉深成形工作循環(huán)。
圖3 彈簧將頂件塊頂起時(shí)的狀態(tài)
模具調(diào)整時(shí)的注意事項(xiàng)
了解模具具體結(jié)構(gòu)
了解設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)意圖，仔細(xì)了解工程規(guī)劃圖、對沖壓工藝步驟、模具具體結(jié)構(gòu)、安裝先后順序等內(nèi)容做到了如指掌。
檢查模具具體的安裝條件
⑴檢查模具所能承載的壓力、壓邊力、頂出力等成形要素與壓力機(jī)是否相適應(yīng)，檢查模具的閉合高度、尺寸與壓力機(jī)是否相適應(yīng)。
⑵檢查模具的安裝關(guān)聯(lián)尺寸與壓力機(jī)是否一致。
⑶檢查模具安裝用的螺栓、壓板是否齊備，達(dá)到要求與否。
⑷檢查上、下模需要安裝的墊板及所需實(shí)物是否備全。
模具安裝
要在工藝圖所設(shè)定型號的壓力機(jī)上對模具進(jìn)行調(diào)整和安裝。
模具調(diào)整
要根據(jù)工程規(guī)劃圖的要求檢查試驗(yàn)?zāi)＞?，對模具各工作部分是否達(dá)到?jīng)_壓性能要求進(jìn)行檢查，并且對存在的各項(xiàng)問題要采取措施進(jìn)行消除，直至能沖壓出合格制件。
試沖
試沖要沖出若干件，以便得出模具檢驗(yàn)具體合適的最終結(jié)果。
模具的優(yōu)點(diǎn)
這是一套裝在雙動壓力機(jī)上的拉深成形模，具有如下優(yōu)點(diǎn)：
⑴成形極限提高，減少了工件的成形次數(shù)以及配套模具的數(shù)量和成本。
⑵成形零件的回彈性小，抑制內(nèi)皺的產(chǎn)生，工件的表面質(zhì)量和尺寸精度得到提高。
⑶模具結(jié)構(gòu)簡單，加工精度要求較低，通用性好，配套數(shù)量少，非常適合于現(xiàn)代小批量、多品種柔性加工的要求。
⑷由于液體的應(yīng)用，可以成形室溫下一些難以成形的材料，如鋁合金、鎂合金、鈦合金、高溫合金及復(fù)雜結(jié)構(gòu)拼焊板等，可以加工形狀復(fù)雜的零件。
⑸成形該類零件可采用充液拉深結(jié)合局部關(guān)鍵特征剛性模整形的方法，既發(fā)揮了充液成形坯料變形均勻、成形性能好的優(yōu)點(diǎn)，又發(fā)揮了剛性模成形局部小特征的優(yōu)勢，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜特征的順序精準(zhǔn)成形。
⑹特殊板材對表面質(zhì)量要求高。由于鋁合金較軟，傳統(tǒng)沖壓工藝很容易在零件表面造成劃痕、起皺、滑移線等缺陷，后續(xù)工藝中須增加專門工序用來消除劃痕。充液成形采用高壓流體介質(zhì)代替剛性模具，減少了材料表面與剛性模具之間的摩擦。
⑺凹模、壓邊圈的工作刃面部分均采用鑲塊，以提高模具壽命。
⑻壓邊圈與凸模采用內(nèi)滑板、外滑板之間的導(dǎo)向，采用這種結(jié)構(gòu)的模具，結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，導(dǎo)向效果也好。
⑼在材料容易流動的部位，一般均布置有拉深筋，以控制材料均勻地向凹模內(nèi)流動。
結(jié)束語
第一方面，可根據(jù)需要在模具清理時(shí)僅更換部分成形件（凸模芯、凹模鑲塊、限位導(dǎo)柱、頂件塊），即可成形形狀不同的產(chǎn)品，這樣不僅壓縮了模具制作周期，還降低了模具生產(chǎn)成本，也縮短了產(chǎn)品生產(chǎn)的周期，生產(chǎn)中十分值得借鑒，可達(dá)到提高模具通用性的目的。
另一方面，可以根據(jù)情況設(shè)計(jì)加熱裝置，可有選擇地根據(jù)模具使用需要來進(jìn)行應(yīng)用。注意在使用加熱功能時(shí)，液壓油必須用耐高溫液壓油。這樣就增加了模具使用的靈活性，從而真正達(dá)到一模多用的目的。
