第六章-橡皮成形

主讲教师：汉锦丽、贺磊飞机钣金工岗位基础理论与实践目录第一章金属变形基本理论第二章模线样板第三章钣金分离工艺第四章弯曲第五章拉深成形第六章橡皮成形第七章拉形成形第八章旋压成形第九章落压成形第十章其他钣金成形工艺方法第六章橡皮成形第一节橡皮成形的基本原理及成形过程分析第二节橡皮成形设备与模具第三节橡皮成形工艺【教学目标】了解橡皮成形的应用；掌握橡皮成形的原理；理解橡皮成形的过程；知道橡皮成形特点；掌握橡皮成形模具。橡皮成形零件的种类；掌握橡皮成形极限；掌握提高橡皮成形极限的措施；理解“一步法”成形；知道橡皮成形注意事项。【教学重点】橡皮成形的原理；橡皮成形极限。【教学难点】橡皮成形的过程；提高成形极限的措施。第六章橡皮成形第一节橡皮成形的基本原理及成形过程分析一、应用分析在制造航空飞行器的框肋结构钣金件时，会碰到以下两种特殊问题：一是框肋零件结构复杂，通常是平面带弯边，变斜角，外缘为变曲率的复杂形状零件，并且零件上一般分布有减轻孔和加强埂，此外还有为保证零件装配时飞机外形的平滑而在弯边上压制的下陷等；二是框肋类零件钣金件的品种多，数量少，许多框肋钣金件在一架飞机上只用几件。对于上述特殊问题在航空工厂通常用橡皮成形法解决。第一节橡皮成形的基本原理及成形过程分析一、应用分析图1-1典型橡皮成形零件第一节橡皮成形的基本原理及成形过程分析二、橡皮成形原理利用橡皮或充满液体的橡皮囊做通用上模，在压力（液体压力）作用下将毛料包贴在刚性下模上成形，叫橡皮成形，又称液压成形。1—压形模；2—工作台；3—机床框架；4—橡皮囊；5—橡皮外胎；6—毛料（a）第一节橡皮成形的基本原理及成形过程分析二、橡皮成形原理1—容框；2—橡皮；3—毛料；4—垫板；5—压形模；6—销钉（b）图1-2橡皮成形原理及成形过程如图（b）所示，毛料3用销钉6固定在压形模5上，压形模置于垫板4上，在容框1内装有橡皮2。当容框下行时，橡皮同毛料、压形模刚一接触，橡皮就紧紧压住毛料，毛料因有销钉定位而不会移动。随着容框继续下行，橡皮将毛料的悬空部分沿压形模压弯，形成弯边。但这时弯边还没有完全贴合压形模，随着橡皮压力不断提高，毛料弯边也就逐渐被压贴合，橡皮压力越大，弯边贴胎情况越好。当橡皮承受高压时，它的行为特征如同液体。因此，当压力增高时，橡皮保持为模具的形状。具体地讲，橡皮成形过程一般包括成形与校形两道工序。成形是使板料压靠到压形模的侧壁上，所需的压力并不高，校形是将成形中产生的皱折和回弹消除，所需的压力很高。第一节橡皮成形的基本原理及成形过程分析三、橡皮成形过程第一节橡皮成形的基本原理及成形过程分析四、橡皮成形方法1.橡皮囊式成形法（固定容框式）在橡皮囊成形法中，通常使用一种有弹性的橡皮膜，橡皮膜被封闭管道系统中的油膨胀。膨胀的橡皮膜迫使板料成形为模具的形状（见图（a））。2.橡皮垫成形法（移动容框式）在橡皮垫成形中，采用充满厚橡皮板的容框，其目的是为了获得比较均匀和比较高的单位压力。一系列形状完全不同的钣金件能在压力机的一次行程中全部成形，生产效率高，表面质量好（见图（b））。五、橡皮成形特点第一节橡皮成形的基本原理及成形过程分析1.生产效率高2.表面质量好3.橡皮代替了凹模作用4.试错法在该工艺中占有较大的比重，随着金属板料成形的有限元模拟和分析技术的逐渐成熟，已能利用模拟软件解决模具回弹补偿问题。5.材料的利用率较低。1.移动容框式1—橡皮；2—成形模；3—垫板；4—毛料；5—容框普通液压机装有橡皮容框第二节橡皮成形设备与模具一、橡皮成形设备2.固定容框式（a）液压机横剖面典型结构图（b）液压机纵剖面典型结构图一、橡皮成形设备第二节橡皮成形设备与模具图1-3固定容框式液压机二、橡皮成形模第二节橡皮成形设备与模具1.橡皮成形模的材料压形模的材料根据零件形状、尺寸以及产量选用，可以是钢、铝、夹布胶木、精制层板、塑料板和锌基铝铜合金等。精制层板比硬木（例如桦木）的强度大，抗压性较好，一般用于小批量生产。用铸铝或轧制铝板作模具时，模具的加工性良好，但强度低、易变形，不适用于制作形状细长及尺寸大的环形模具。钢板强度大、耐磨损、不易变形，但重量大、加工困难，适于制造几何形状复杂、细长而尺寸很大的零件用模。塑料板重量轻、制造简单，但其强度和表面硬度较低，一般用于小批量生产。在飞机的研制阶段，一般多选用硬木作为模具材料。锌基铝铜合金的熔化温度不高，铸造性能和复制性能较好，并且有较高的硬度、强度及韧性。在美国、苏联以及日本等国家多用来制造压形模。2.橡皮成形模毛料的定位（1）定位销（2）盖板（3）侧定位板3.橡皮成形模结构（1）橡皮成形模的典型结构如图所示。模具高度应比零件弯边高10～15，工作表面粗糙度应达到Ra1.6，与橡皮接触的非工作面应倒角或制圆角，模具上的减轻孔、加强窝可采用镶嵌结构。第二节橡皮成形设备与模具二、橡皮成形模图1-4橡皮成形模（2）成形闭斜角弯边零件，为便于取件，可采用可卸式结构，设计有可卸模块。（3）尺寸大，断面小的成形模，必须采取加强措施。（4）具有反向弯边的零件，需要两套成形模分次压制，对有凸凹曲线弯边的零件，由于凹弯边比凸弯边贴模情况好，一般先压凹弯边（在飞机结构件中，一般凸弯边与蒙皮贴合，有理论外形要求，精度高，后压），在第二道工序压制时，对已成形的弯边需要保护。第二节橡皮成形设备与模具二、橡皮成形模第二节橡皮成形设备与模具二、橡皮成形模1—保护盖板；2—带斜块的成形模图1-6带保护盖板可抽出零件的成形模图1-5可卸式模具第二节橡皮成形设备与模具二、橡皮成形模（a）局部加强（b）加强肋条1—盖板；2—成形块；3，4—加强条；5—防皱块图1-7模具的加强方法第二节橡皮成形设备与模具二、橡皮成形模（a）弯边；（b）（c）对已成形的弯边保护图1-8反向弯边分次成形1.按零件结构及工艺特点分六类按零件结构及工艺特点分类第三节橡皮成形工艺一、橡皮成形零件的分类序号零件截面分类名称备注1单面弯边零件一次成形2同向双弯边零件一次成形3反向双弯边零件二次成形4带加强弯边的反向双弯边零件二～三次成形5平面内翻边零件一次成形6其他（如冲孔制加强窝等）一次成形表1-1第三节橡皮成形工艺一、橡皮成形零件的分类2.按变形特点分为两类按零件变形特点分类表1-2（a）直线弯边零件；(b)凹曲线弯边零件；（c）凸曲线弯边零件第三节橡皮成形工艺一、橡皮成形零件的分类图1-9零件按变形特点分类第三节橡皮成形工艺二、橡皮成形极限1.直线弯边成形极限直线弯边成形极限是指直线弯边零件在一次弯曲成形过程中，圆角部分不产生破裂的最大变形程度。通常用最小弯曲半径表示。直线弯边零件在成形过程中零件的弯曲半径应大于或等于最小弯曲半径。2.凸曲线弯边成形极限凸曲线弯边成形极限是指凸曲线弯边零件，在一次弯边成形过程中，弯边部分不产生皱折的最大变形程度。通常用极限弯边系数表示。3.凹曲线弯边成形极限凹曲线弯边成形极限是指凹曲线弯边零件，在弯边一次成形过程中，弯边部分不产生破裂的最大变形程度。通常用极限弯边系数来表示。第三节橡皮成形工艺三、提高成形极限的措施1.提高凸曲线弯边成形极限的措施（1）橡皮成形后手工修整消皱。（2）提高橡皮硬度和相应提高单位成形压力。（3）采用硬度和刚度都较大的辅助成形块提高局部压力，其中以塑料盖最为简便，压盖用6～12厚的聚氯乙烯塑料板加热到120℃，放在套有零件的成形模上，用橡皮加压使塑料成形，冷却后修边便可使用。（4）采用带防皱块的模具。（5）采用刚性凹模成形。（6）有的零件允许将皱纹保留于零件弯边上。第三节橡皮成形工艺三、提高成形极限的措施2.提高凹曲线弯边成形极限的措施提高凹曲线弯边成形极限的主要方法是多次成形，其模具采用如图1-10所示有衬圈或如图1-11所示可储料的模具。图1-10有衬圈的模具图1-11储料形式第三节橡皮成形工艺四、操作方法1.直线弯边零件的成形特征：结构简单，无孔。操作步骤：（1）领取展开料。（2）按展开样板划线钻销钉孔，去毛刺，擦净油污。（3）将毛料按弯边方向套在模具销钉上。（4）开动液压机压制成形。（5）淬火。（6）校正。图1-12直线弯边零件第三节橡皮成形工艺四、操作方法2.带结构孔同向弯边零件的成形特征：弯边带下陷，腹板上制有翻边孔、加强孔、减轻孔及加强筋。操作步骤：（1）对无法成形的结构孔应预先成形。（2）对深度大于4mm的下陷，应预先手工敲打贴模。（3）装配孔在淬火校正后钻出。（4）其余同前。图1-13带结构孔同向弯边零件第三节橡皮成形工艺四、操作方法3.带结构孔异向弯边零件的成形特征：异向弯边，带下陷，带孔。操作步骤：异向弯边需用两套模具分次成形，其余同前。图1-14带结构孔同向弯边零件第三节橡皮成形工艺四、操作方法4.复杂弯边零件的成形特征：环形，月牙形，带孔，尺寸大。操作步骤：除上述方法外，对难成形部位，在压制前预先手工局部成形，再用液压机压制成形。对弯边高度大于腹板面宽度时，在腹板上要加盖板，防止材料向弯边外转移而使零件报废。图1-15带结构孔同向弯边零件第三节橡皮成形工艺五、“一步法”成形1.“一步法”成形是利用铝合金板料经淬火后，采用低温储存的方法，保持铝合金板料在新淬火状态下的良好塑性，并以机械化手段一次完成新淬火板料的成形与校形工作。2.典型工艺流程原材料下料淬火低温室冷藏液压机成品多轴滚校平机收缩机小量手工校正第三节橡皮成形工艺六、橡皮成形注意事项（1）在毛料上覆盖10～20mm橡皮板以保护橡皮垫不受损坏。（2）不允许使用有故障（压伤、压瘪、切削刃口已钝、销钉弯曲）的成形模，模具非工作部分要圆滑。（3）合理摆放零件，如大零件中摆放小零件，以提高生产效率，同时应对称安放，模具高度一致，不使机床承受偏心载荷。（4）当成形厚零件时，为了增加成形零件的局部压力，在毛料上放厚度为40～60mm的橡皮板。（5）超过成形极限的弯边要先手工预制。（6）为了吸收水分和便于橡皮的流动，每天使用前用滑石粉将橡皮表面擦拭一遍。（7）在毛料延伸处（如翻边孔，加强槽的近处）应放上10～15mm厚的铅板（以防皱，如果仍有皱纹，则应在第一次成形后用橡皮条消除皱纹，才能继续进行成形和校正。第三节橡皮成形工艺七、橡皮成形常见质量故障、原因分析及排除方法序号故障内容原因分析排除方法1弯边皱折（1）凸曲线弯边件曲率半径大，材料收缩多（2）单位压力不够（1）选用单位压力大的压床（2）采用带消皱埂的压模（3）预先手工成形变形大的边（4）在毛料相应部位放辅助橡皮2弯边裂纹（1）凹曲线曲率大，材料展放超过承受能力（2）边缘不光滑，产生应力集中（3）多次成形、加工硬化（1）局部预先手工放边成形（2）砂光边缘（3）增加成形次数并安排中间退火3销钉孔边缘变形（1）销钉变形，歪斜（2）毛料未套在销钉上（1）及时排故（2）细心操作4外形不符合制造依据（1）模具制造超差（2）模具变形（1）检查排故（2）改进结构并加强模体5弯边斜角不对（1）回弹（2）单位压力不够（1）模具修回弹角（2）选用高单位压力机床（3）模具设计消皱埂，并在相应部位放辅助橡皮块表1-3主要内容了解橡皮成形的应用；掌握橡皮成形的原理；理解橡皮成形的过程；知道橡皮成形特点；掌握橡皮成形模具。橡皮成形零件的种类；掌握橡皮成形极限；掌握提高橡皮成形极限的措施；理解“一步法”成形；知道橡皮成形注意事项。第六章橡皮成形本章小结橡皮成形的原理是什么？橡皮成形的过程？提高成形极限的措施有哪些？橡皮成形方法有哪些？橡皮成形特点是什么？橡皮成形设备有哪些？第六章橡皮成形【课后作业】谢谢观看！