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1、1,第六章 橡皮成形,（骨架类零件的制造）,一、典型零件,二、橡皮成形过程,三、成形设备与工艺装备 四、橡皮成形,五、橡皮成形模设计,六、零件构造工艺性及典型工艺路线,2,一、典型零件,3,零件分类：, 直线弯边 凸曲线弯边 凹曲线弯边 凸凹曲线弯边,4,直线弯边,弯边为纯弯曲 （如机翼梁）,5,凸曲线弯边, 弯边受压应力，易起皱， 材料增厚（如飞机肋、框零件）,6,凹曲线弯边, 弯边受拉应力，材料受拉伸 而变薄，易破裂,（如飞机框缘开口处加强边）,7,凸凹曲线弯边, 一个弯边受压应力， 一个弯边受拉应力,（如飞机框缘零件）,8,二、橡皮成形过程,9,由于橡皮具有很好的弹性，在压力作用 下，可
2、以按照成形模的外形而形成任意形状。 利用橡皮这种对成形模形状的高度适应性，可 以在较大的容框下，一次成形出好多具有各种 内外形的零件，所以它的劳动生产率相对于手 工成形来说还是很高的。,也正是由于橡皮具有上述特性，实质上它 就成了通用凹模，所以简化了模具结构。 因此，它是多品种、小批量生产的飞机钣 金零件最好的制造方法。,10,橡皮成形过程特点, 橡皮成形是利用橡皮高压如流 水的特点来成形零件, 橡皮成形的特点是半模成形、 软模成形, 适用于多品种、小批量的生产,11,三、成形设备与工艺装备,1橡皮成形压床, 框架式, 圆筒式, 爆炸橡皮成形压床 2橡皮容框, 单位压力 350700 kg/c
3、m2, 深度,300 mm,3成形模, 金属 （钢、铝、锌基合金）, 非金属 （夹布胶木、精制层板、塑料板 ）,12,容框移动式液压机,13,14,容框固定式液压机,15,a,3,4,5,(a),16,筒形橡皮成形压床,17,是橡皮成形的专用机床，其结构 如图所示。这种机床结构比较简单， 总共仅有七大件：,圆筒、密封浮板、内胎、外胎、 容框、加载盘、垫板,18,圆筒 机床受力部件,密封浮板 当高压油进入浮板下 面，浮板下表面受压力，浮板浮起。 浮板周边压紧内胎起密封作用,19,内胎 起密封高压油作用且具有 弹性。当充入压力油则鼓胀使外胎也 向外扩张，外胎压毛料按成形模成 形。当成形工作完了，由
4、真空泵经导 管将内胎抽真空，这时内胎和外胎均 向上收紧，便于加载盘退出机床；内 胎是直接与油接触的，故必须是耐油 橡皮或聚氨脂橡胶。,20,加载盘 实质上就是工作台，在成形时模 具和毛料盛于其中，然后加载盘进入机床成 形，成形后加载盘又退出机床，取下零件，一 个工作循环即告完成。,为了减少辅助时间，充分发挥机床的作用，一 台机床不少于两个加载盘。一个加载盘进入机 床成形，另一个加载盘做成形前的准备工作， 即向加载盘里摆放模具和毛料。,21,这种机床单位压力通常是400 500 kg/cm2，最大的单位压力有的达 1000 kg/cm2。由于单位压力高，零件 的成形准确度高，所以手工校正工作 量
5、大大的减少。,22,爆炸橡皮成形压床,23,爆炸橡皮成形压床是利用炸药的爆炸冲击 波压力作为压力能源。成形峰压值可达 3000kg/cm2。对于不锈钢和30CrMnSi钢零 件的校形较为合适。,这种压床结构简单，投资少，压力大，成 形的零件精度高，特别是对于高强度材 料，但是爆炸冲击力较大，需要钢质模 具。,24,2橡皮容框,橡皮容框是橡皮成形压床的主要部件之一。 设计橡皮容框时，除了考虑它的有效工作面 积外，还要考虑它能承受足够的单位压力。, 对于移动式容框中的单位压力，可根据 压床的压力P和容框的面积F来考虑；, 对于固定式容框中的单位压力，实际上 就等于充进液囊中的高压液体的压力。,25
6、,橡皮容框压力,橡皮成形所需的单位压力，过去由 于毛料的厚度薄，零件的曲率不大，所 以65 100 kg/cm2的单位压力基本上满 足了要求。由于飞机结构的发展采用了 高强度材料和较大厚度、高弯边零件 后，已广泛采用了350 700 kg/cm2以 上单位压力的高压橡皮成形。,26,橡皮容框深度,容框的深度和成形零件的高度有 关。深度在300mm左右就可满足一般零件 的成形要求。而橡皮垫不应塞满容框的 整个深度，在其口部要空出20 25mm， 以免成形时，在容框完全罩住垫板前， 橡皮被成形模挤出容框外面，使橡皮损 坏。,垫板厚度在150 200mm之间,27,橡皮硬度的影响,28,橡皮硬度的选
7、择,容框中橡皮的选择也是容框设计的 主要问题之一,硬橡皮对成形过程是有利的。但 是，事物总是一分为二的，如果橡皮太 硬，要使橡皮表面形成与成形模一致的 形状，将毛料压得各处都和成形模相 贴，就需要消耗更大的单位压力，同时 容框表面的硬橡皮又易于磨损破裂,29,因此，既为了使橡皮具有良好的流 动性，又为了有较好的消除皱纹的能 力，所以在容框的内部采用较软的橡 皮，而其表面层采用较硬的橡皮，它的 厚度一般为20 30 mm即可。这样，同 时满足了两方面的要求。即使工作表面 层被磨损或破裂，只要更换不厚的表层 橡皮即可。,30,3成形模工艺装备,橡皮成形模构造简单，其外缘取决 于零件的平面形状。,成
8、形模上通常需安装两个定位销， 定位销之间的距离应尽可能大一些，应 避免置于成形模模面的对称位置。 成形模的材料根据零件形状、尺寸 及产量选用，可以是钢、铝、夹布胶 木、精制层板、塑料板和锌基铝铜合金 等,31,四、橡皮成形工艺,1直线弯边,2曲线弯边,3其他形状的成形,4钛合金、镁合金的加热橡皮成形,32,1直线弯边,33,（1）基本原理,单位压力的确定：,q = ( s + 0.133D) t2/(2h2) 其中：,s 材料的屈服极限 D 材料的应变刚模量 t 板料的厚度,h 弯边高度,34,（2）成形工艺,35,工 艺 余 量 可 能 导 致 的 新 问 题,36,2、曲线弯边,（1）凸曲
9、线弯边,2,1,3,37,基本原理,a) 均匀变形阶段 b) 失稳阶段,c), 消皱阶段,38,受力分析,39,凸弯边的问题 皱纹,40,皱 纹 的 结 构 形 式,41,变形量的控制,最小弯边高度和极限弯边系数 提高弯边系数（弯边高度）的措施, 防皱装置,42, 防皱装置工作原理,43, 增压装置,44, 塑料上盖,45,（2）凹曲线弯边,3,1,2,1,46,基本原理,47,变形量的控制,极限弯边系数,提高弯边系数（弯边高度）的措施, 增加过渡模,48, 增加局部单位压力与预成形,49,3、其他形状的成形,减轻孔、加强窝、加强筋的成形,50,成形方法,图3636 镶有冲减轻孔钢套的成形结构
10、,51,4、钛合金、镁合金的 加热橡皮成形,52,成形温度：,Mg合金 300350C,纯Ti, 500550C,Ti合金 530700C,53,五、橡皮成形模的设计,成形模的设计比工具模设计简单，按 零件蓝图绘出成形模，指出制造依据，标 出模具必要尺寸即可。,大部分工厂为减小模具设计工作量， 不需设计图纸，仅需成形模加工任务单。 但对于一些复杂的框肋零件的成形模 因有特殊要求之处，故有时还需设计。,54,几种典型成形模的结构型式,型件成形模,55,型件成形模,56,闭角度型零件件成形模,57,成形模加工路线,传统的工作方法 模拟量传递,现代的工作方法 数字量传递 （NC加工成形模）,58,模
11、 拟 量 传 递,59,数 字 量 传 递,60,六、零件构造工艺性 及典型工艺路线,1构造的工艺性,正确地确定框肋零件外形、尺寸及其 内部结构，以及合理地制定技术条件，都 能改善零件的制造工艺性。, 外形形状,2典型工艺路线, 内部结构 材料要求,61,外形形状, 剖面形状,62, 剖面形状,63, 弯边尺寸,64, 外形轮廓,65,内部结构, 长桁缺口 侧面下陷, 减轻孔、加强窝、加强筋 工艺孔,66,工艺耳片形式,67,材料要求,一般都选用高塑性材料，如LY12M、 LC4M、LF2、LF21、1Cr18Ni9Ti等。,对于低塑性材料如镁合金和钛合金， 则需要采取加热成形。,68,2典型
12、工艺路线,传统的加工工艺路线,下料（如LY12M） 橡皮成形 淬火 手工校正,新型的加工工艺路线,下料（如LY12M） 淬火 多轴校平 低温室储存 橡皮成形,69,新型的加工工艺路线,平片展开料淬火后发生变形用多 轴校平机校平；,校平后的展开料，放入低温室等 待成形；,使用低温室的目的主要是延长淬 火后的时效期，便于橡皮成形。低温 室温度维持在-15 -20C，能使淬火 后工件在48小时内机械性能基本不发 生变化。,70,“一步成形法”,是利用铝合金板料经淬火后，采用低 温储存的办法，保持铝合金板料在新淬火 状态的良好塑性并以机械化手段一次完成 新淬火料的成形与校形工作。,其主要优点在于免除或减少零件淬火 后的校正工作量，而这种校正的主要工作 往往是对平面的校平。,71,“一步成形法”的主要设备, 低温室,温度保持在-15 -20C，能自动控制温度, 多辊板材矫正机,多轴校平机, 无齿收缩机,
