第八章蒙皮拉形.

第八章蒙皮拉形（双曲度蒙皮零件的制造）一、典型零件二、拉形过程及基本原理三、拉形设备四、拉形工艺五、拉形模的设计与制造六、工艺规程举例拉形——板料两端在拉形机夹钳夹紧下，被工作台顶升的拉形模和板料接触，产生不均匀的平面拉应变而使板料与拉形模贴合的成形方法。一、典型零件1.零件分类——凸双曲度蒙皮——凹双曲度蒙皮——马鞍形双曲度蒙皮2.拉形零件的特点•表面质量要求高•外形准确度高（协调准确度高）•形状复杂、尺寸大、双曲度蒙皮•机身、发动机短舱3.拉形方式•纵向拉形——板料沿纵向两端头夹紧，在被工作台顶升的拉形模顶力和拉伸夹钳纵向拉力双重作用下，使板料与拉形模贴合的成形方法。一般用于纵向曲度大的狭长形蒙皮零件成形。在机床中，用作安放拉形模的工作台是由液压作动筒操作上、下运动或倾斜运动。位于工作台两侧的夹钳钳台用丝杠调节可作水平方向移动。倾斜作动筒用于调节钳口角度，拉伸作动筒则用于对毛料施加拉力。纵向拉形横向拉形——板料沿横向两端头夹紧，在被工作台顶升的拉形模顶力作用下，使板料与拉形模贴合的成形方法。一般用于横向曲度大的狭长形蒙皮零件成形。在拉形机中，安放拉形模的台面由液压作动筒推动，作上、下平行运动。也可作倾斜运动。两侧的夹钳可以调整位置，但工作过程中固定不动。拉形时，根据蒙皮的顶部形状，将钳口调至适当位置并加以固定，务必使夹钳的拉力作用线与拉形模边缘相切。横向拉形——有些拉形机有上压装置，可成形蒙皮上有凹陷和鼓包的部分。一般用于纵向拉形机。VTL-1000蒙皮拉形机二、拉形过程及基本原理1.拉形过程原始的制造方法——拉光机现在的制造方法拉形是在专用机床上进行的2.基本原理——蒙皮零件拉形与型材零件拉弯相似，都是以增加拉力减少回弹，而提高成形准确度。但在拉形情况下，材料的变形状态却要复杂得多。拉形过程大致可分为三个阶段a）开始阶段b）中间阶段c）终了阶段——开始阶段将长方形毛料按凸模弯曲，并将毛料两端夹入机床钳口中，然后凸模向上移动，凸模脊背最高处与毛料接触，毛料被弯曲并张紧。——中间阶段设想将毛料沿凸模横切面划分为许多条带，随着凸模上升，中间条带的附近条带相继与凸模脊背贴合，循此渐进，直到最边缘的条带也与凸模贴合为止，于是这时毛料的内表面都与凸模贴合，取得了凸模表面的形状。——终了阶段毛料与模具表面完全贴合后，再作少量补充拉伸，例如约1%的延伸率，使边缘材料（即最后与凸模接触条带）所受的拉应力超过屈服点，以达到减少回弹，提高成形准确度的目的。——拉形过程中的问题拉形过程中整个毛料基本上可划分为两个区域，即与模具贴合的成形区，以及与凸模相切处至夹头部分的传力区。传力区是悬空部分，这部分材料不与凸模接触，无摩擦力作用并且在夹头部分有应力集中问题，所以毛料被拉断现象主要出现在这个传力区。——拉形过程的应力应变分析3．极限拉形系数和拉形力材料在拉形过程中，沿着拉力的作用方向拉伸变形是不均匀的，脊背最高点处拉伸变形量最大。拉形系数——指板料拉形后，变形最大的剖面处长度与原始长度之比（表示变形程度的工艺参数）*极限拉形系数拉形系数：maxminLKL*极限拉形系数及其影响因素——极限拉形系数当板料濒于出现不允许的缺陷时(破裂、滑移线、粗晶、“桔皮”等)的拉形系数称为极限拉形系数，通常用Kmax表示。LY12、LC4的极限拉形系数如下表所示材料厚度(mm)1234Kmax1.04~1.051.045~1.061.05~1.071.06~1.08蒙皮零件的拉形系数Ke超过上表数据，则需要两次拉形，工序中间给以退火处理。其中：δL——为单向拉伸出现不允许缺陷时的延伸率(详见有关手册);μ——摩擦系数，一般取0.1~0.15;n——材料的应变强化指数;e——自然对数底，e≈2.718;α——毛料在模具上的包角。影响极限拉形系数的因素——材料的机械性能（材料种类、厚度）——包角大小和摩擦系数（蒙皮形状及摩擦）当材料的应变刚指数n、抗拉强度σb愈大而包角α和摩擦系数μ愈小，则极限拉形系数Kmax愈大。*拉形力与毛料尺寸计算2cos2PT0.9bTBt*拉形力——拉形力是选择机床的依据。横向拉形时：纵向拉形时：P=0.8σbF1.8cos2bPF*毛料尺寸计算——决定拉形毛料的尺寸，应本着节约用料的原则。零件的四边只留有合理的最小余量即可。长度方向：L=l0+2[h1+h2+h3]宽度方向：B=b+2h4公式中各参数的含义l0——零件展开长度h1——毛料的切割余量，通常取10~20mmh2——过渡区长度，通常取150~200mmh3——夹紧部分的余量，通常取50mmb——零件展开宽度h4——切割余量，通常取20mm三、拉形设备飞机工厂的拉形设备——拉形机都是专门设计的，机构比较复杂。根据工作原理拉形机可分类如下：*台动式拉形机——横拉*台钳双动式拉形机——纵拉*立式拉形机——拉包机*台动式拉形机——是用来横向加拉的机床。它依靠液压作动筒推动台面升起使毛料受到拉伸。台面可以上、下平行移动，和作倾斜上升，从而扩大拉形范围。台动式拉形机——横拉台动式拉形机——工作原理拉形机的夹钳装置*台钳双动式拉形机——是纵向加拉的机床，台面由液压作动筒操纵，可作上、下平行移动。夹钳钳台相对工作台的距离用丝杆调整，其角度位置可用倾斜作动筒调整，由拉伸作动筒进行拉伸工作。台钳双动式拉形机——纵拉台钳双动式拉形机——工作原理纵向拉形机的钳口装置纵向拉形机的钳口装置*立式拉形机这种拉形机在欧美各国使用较多，它和我国的型材拉弯机很相似，这种机床成形模固定不动，夹紧板料的夹钳不但可以伸缩，而且可以绕着成形模转动，使板料逐渐向成形模包覆，最后贴模成形，这种拉形机称为拉包机，它的加工范围广，夹头钳口可更换，以适应于大剖面型材的拉弯。立式拉形机——拉包机四、拉形工艺1．确定拉形方式2．计算拉形系数3．计算拉形力并确定机床吨位4．计算毛料尺寸5．主要工艺问题及其解决方法6.质量控制拉形工艺方法方法示意图说明一次拉形新淬火状态（多模）多次拉形可增加过渡模多次拉形，中间退火maxKKLmax8.0KKL拉形工艺方法（续1）成组拉形若干个形状近似的零件组合为一个曲面，用一个模胎拉形、省工、节料重叠拉形料厚1mm，多次拉形的零件，首次拉形时，将若干张毛料重叠在一起拉形，可防止材料失稳、起皱预成形拉形复杂曲面零件，先用其他方法预成初形，再拉形拉形工艺方法（续2）方法示意图说明紧箍成形马鞍形零件，先将毛料和模胎紧箍在一起，然后拉形，可增加摩擦力，提高贴模程度加上压拉形在拉形过程中，与模具顶力方向相反，用局部上模加压，可成形零件曲面上的凹陷部位拉形工艺流程零件形状材料工艺流程LY12M下料预拉形淬火补拉形切割外形修整检验LY12M下料滚弯淬火拉形切割外形校正检验LY12M下料滚弯预拉形退火拉形淬火预切割时效应力松弛校形精密化洗切割外形校正检验1．确定拉形方式——根据零件特点来确定采用*纵向拉形*横向拉形加大毛料防止侧滑2．计算拉形系数K拉≤Kmax——可一次拉形成功,否则需多次拉形3．计算拉形力并确定机床的吨位——按公式计算拉形力横拉时：纵拉时：——选择机床1.8sin2bPF0.8bPF4．计算毛料尺寸——按公式计算L=l0+2[h1+h2+h3]B=b+2h45．主要工艺问题及其解决方法•钳口处易产生应力集中•出现明显的滑移线•超过极限拉形系数需多次拉形•有回弹，采用初拉，淬火后再补拉•凹曲面、马鞍形会侧滑而起皱•材料利用率低，可采用组合拉形•尽可能的采用对称拉形6．质量控制•零件外形的准确度一般用零件与拉形模贴合间隙表示。歼击机蒙皮允许间隙≤0.5mm,局部≤1mm大型客机和轰炸机间隙≤0.8mm•表面质量避免“滑移线”和“粗晶”防止擦伤和划伤五、拉形模的设计与制造1．设计要点•圆角r——r=30~50mm•表面光滑——粗糙度Ra1.6•轻且刚性好•对称布置——受力平衡、稳定2．典型结构拉形模的典型结构有：——木框或竹胶板框环氧胶砂模（用于大型零件）——金属骨架环氧塑料模（用于中小型零件）木框或竹胶板框环氧胶砂模3．协调路线理论模线反切内样板构造模线切面样板部件表面标准样件反胎模拉形模4．拉形模工艺要求序号技术要求项目数据1底面平面度3mm2零件边缘至模胎边缘距离50~70mm3模胎型面圆角半径30~50mm4拉伸方向模胎侧面斜角15~20º5模胎总高度（对有上压装置的拉形机）大于机床最小闭合高度小于最大开启高度6按工艺要求，在工作表面绘制各种线迹划线公差±0.2~0.3mm7模胎两侧的零件外缘线所组成的平面应尽量和模胎底面平行8活动钻模的安装，不防碍拉形过程9工作表面光滑流线粗糙度Ra1.6六、工艺规程举例1．一次拉形的工艺规程2．二次拉形的工艺规程3．两个实例4．蒙皮外形的检验5．镜面蒙皮的拉形1．一次拉形的工艺规程下料→淬火→拉形→并划线修边→检验→阳极化并涂漆2．二次拉形的工艺规程下料→初次拉形→淬火→最后拉形→并划线切边→检验→阳极化、涂漆3．两个实例例一：进气道侧壁内蒙皮进气道侧壁内蒙皮是一长度较大的马鞍形零件。蒙皮两端留出20mm的装配余量。二侧留有8个伸出的耳片。由于零件凹陷很深，变形程度较大，按模胎实测所求得的拉形系数为1.068。根据经验数据，已超过极限拉形系数，必须采用二次拉形。在横向拉形机上生产。工艺规程如下：工艺规程如下工序号工序内容设备样板模具1下料（有时也可用相当长的整块钣料）龙门剪2检验3用横拉法初步成形并按模具手工消皱W91-360拉形机拉形模4淬火硝盐槽5在新淬火状态下拉形至与模胎完全贴合并手工修剪下陷W91-360拉形机拉形模6在拉形模上按切钻样板划轮廓线后修剪外形振动剪切贴样板拉形模7去毛刺，打光无余量边，并按模胎修校拉形模8检验拉形模9无色阳极化10喷罩光漆零件名称图号主要技术条件1.与模胎贴合间隙不超过1mm；2.外形偏离切钻样板容差0.5mm，留余量处容差±2mm；3.表面划伤不得超过0.06mm。零件供应状态1.淬火，无色阳极化，喷罩光漆；2.两端各留20mm余量。进气道蒙皮××－××－××材料数量LY12MO-δ3.0件/架112例二：机身前侧壁蒙皮例二：机身前侧壁蒙皮是一凸双曲零件，其前部近似于筒形，后部微呈凸峰，并带有三个内孔。由于外形曲度平缓，因而可以一次拉形制成。零件纵向很大，应选用纵拉机床在新淬火状态下拉形。零件的内孔尺寸很小，须用手工裁剪。工艺规程如下：工序号工序内容设备样板工艺装备1下料龙门剪2检验3淬火4拉形纵拉-1M拉形机拉形模5在拉形模上按切钻样板划出内外轮廓线，用振动剪修剪外形，并开制内孔切钻样板拉形模6整修外形拉光机拉形模7检验切钻样板拉形模8无色阳极化9喷罩光漆4．蒙皮外形的检验一般都在拉形模上进行，零件覆盖在拉形模上用手按压试探蒙皮是否局部浮离模胎。对于厚度为1mm的蒙皮加压5kg，2mm的蒙皮加压7kg，能够使蒙皮贴合的，则符合要求。5．镜面蒙皮的拉形镜面蒙皮又称抛光蒙皮。具有耐疲劳、抗腐蚀、气动表面光滑、美观等特点。镜面蒙皮拉形的注意事项：*速度尽可能缓慢，太快易拉断；*拉形变形量不超过4%，否则会出现严重的“滑移线”，最合适的变形量为1.5%~2%；*拉形过程要连续，不能间断；*润滑剂粘度适中，涂刷均匀。•蒙皮的保护镜面蒙皮保护材料保护方法名称牌号喷涂可剥落、拉撕防腐剂TEC775A蓝色喷涂可剥落耐腐蚀涂层Turco5580-G压贴压敏胶防护膜YR-349白色压贴压敏胶防护膜SPV224Type1-1-48蓝色压贴压敏胶防护膜Protex8216-2绿色喷涂防护膜376-33蓝色喷涂防护膜376-39米色•损伤修复铝合金钣金零件表面缺陷分三类五种型式类型特点A类人为损伤。如划伤、凿痕、工具痕迹、凹坑及其他的表面缺陷B类原材料具有的。如包铝层气泡和夹杂C类由于材料保护不善或热处理引起。如腐蚀点、铝合金基体内部气泡、热处理起“皮”等型式特点1型非外观项目而又未穿透包铝层的缺陷2型非外观项目但已经穿透包铝层的缺陷3型无保护层非包铝板材的任何缺陷4型外观项目中未穿透包