数字化技术在航空钣金成形模具制造中的运用研究

数字化技术在航空钣金成形模具制造中的运用研究

方志金

航空工业沈阳飞机工业（集团）有限公司  辽宁省  110034

摘要：近年来，随着各国在航空航天领域的投入和航空航天领域的快速发展，对零件的要求更倾向于高强度、轻质量，对金属材料的塑性成形技术提出了更高的要求，传统的成形技术已不能完全满足成形需求。随着计算机和智能化技术的快速发展，数字化技术开始在多个领域发挥作用，其中将其运用到航空钣金成形模具制造中是可行且效果显著。因此，文章重点就数字化技术在航空钣金成形模具制造中的运用展开相关探讨。

关键词：数字化技术；航空钣金；成形模具；运用

在现代航空制造过程中，由于钣金具有质量好、成本低的两大优势，钣金零件成为飞机结构的主体，占飞机零件总数的50%以上。钣金加工时间约占飞机制造总时间的20%。钣金零件（图1）在航空制造中的应用越来越多。随着对飞机性能要求的不断提高，钣金件的形状越来越复杂，其中很多是非线性复杂曲面，对钣金件表面质量和尺寸的精度要求也越来越高。传统的钣金模具设计方法已经不能满足模具设计质量和设计周期的要求。如何提高钣金模具的快速、标准化设计已成为飞机制造中需要解决的关键技术。

图1  SPE/DB 制造的航空零件

1航空钣金成形对钣金模具制造技术的要求

目前，随着我国航空工业的发展，随着飞机生产规模的扩大，对飞机的气动造型要求越来越高，而钣金零件是飞机的关键零部件之一，它的表面质量、成形精度和稳定程度对航空工业的发展有着重要的作用。根据目前冲压模具的生产现状，采用了航空模型和特殊角度模型作为基材，采用了过渡模制作金属板材，采用该工艺生产的模具偏差不超过0.3 mm，部分偏差小于0.5 mm。但是，目前的航空工业对钣金零件的精确性有很高的需求，比如：波音747-8的加工工艺需要0.15毫米的偏差。很明显，以上技术无法完全适应生产的需要，利用数字技术对钣金零件冲压工艺进行优化和改进已经迫在眉睫。利用数字化技术制造航空钣金成型模具，其核心技术是通过数字化的加工量转移，具体来说，就是利用数字化技术对整个加工过程进行分析，从而生成钣金成型模具的工件模具和工艺模具，将工件模具和工艺模具交给模具，就可以自动生成数字化控制程序。

2数字化技术在航空钣金成形模具制造技术应用分析

结合数字技术对制动压力模式的应用进行分析，以波音747-8中框肋成形作为参考，通过上述数字传输模式进行制造。

2.1测量数据

测量数据涵盖的领域比较广，可从如下几个角度来进行：首先，采用手持式测量臂架对样品进行展开，即把模板放在一个平面上，然后使用手提的测量臂架来进行测量；在进行测试的时候，应注意探针要尽可能地与样品的轮廓轮廓和安装在工作台的水平面上的检验样品的外形相吻合，并且要保证两个点间的间距不超过2 cm，并能实时获取样品的信息。此外，技术工作者还须使用探测器，在样板角标记上随意选取两个点，以求出真实的角度改变；重复测试可以有效地改善数据的获取精度。若便携式测控臂架无法满足样品检验的要求，则由有关工作人员在所测样品的部位画上一条直线，便于携带式测试仪的变换检验准则；然后保存所探测到的资料。在此基础上，技术人员要把所收集的资料存入便携式测量机进行测验。第二，与采集的资料相联系，一般采用便携式测量臂架获取的资料比较复杂；在建立模型时，要把海量的资料都输入到软件中是很困难的，一般技术工作者可以采取如下措施：首先，程序库的工具一般都带有文档阅读的能力，技术工作者可以通过这个函数输入海量的资料，从而大大地改善了模型的建立速度。第二，充分运用 Excel技术，由技术工作者进行数据的录入和排序；同时产生序列，以文件的格式存储它。第三，技术人员需要借助UC的文件读入借口读取Excel文件，并利用软件中的曲线功能，将点进行连接。

2.2建立模形

在建模过程中需要用到CATIA 软件，技术人员需要利用该软件将文件后缀进行更改，使其成为.igs 形式。所以，在建立模型的时候，可以把工件的反射角度设定为6度，并注意到在下直线上的反弹角度沿一点转动。同时，还要对模型夹角的改变进行分析，并依据变形量制作出相应的剖面，对各断面进行光顺处理。除了这些。再将各部分拉制成部件，技师们要把部件下面的成型面提取出来，做成一个整体，这样就可以生产出闸式模具的下部模具。这时，收尾工作人员要在产品的凸筋上对下模具进行裁剪，以形成左侧下模具和右侧模具，同时将中间的衬垫和左右下部模具整体成型。其次，技术工作者要将产品的上侧的成形面提取出来，使其成为一个固体，这样就可以构成闸板的上模；要在上模的最上面制作出模柄固定凹槽，在模具的左右两边都要有导向凹槽，技术工人要把上、下模具和部件结合起来，形成一个整体；最后，将模柄、导板等部件安装在一起，就可以完成整个闸压模建建模图。

2.3软件编程

技术人员利用相关软件编制加工程序过程中，首先需要确定样板检查中使用的基准面，然后再进行相应的工艺处理。在此工艺中，必须将工艺远点设定在样板面交叉处，只要满足这一目标，就可以确保模板上下一致。另外，在进行模具的制作时，还应尽可能地改善模具的光滑程度。经过上下模具的粗细处理，要对两侧导向板滑道进行切削，工艺人员要事先确定好下模具的合模销口。为上、下模具的定位打下了良好的依据。其次就是模具形状的检验与改进，与常规工艺相比，数字技术中3D模型只能有效地降低人为的错误，而CNC技术仅仅能降低常规的依靠模具的制造错误。然而，在实际生产中，因为板材冲压成型模的制作属于外形模板，所以需要对角度和外形等方面进行检验，而数控加工则是接近加工，而接近成型与冲压成型的模具的匹配程度，则是3D模型和数控机床工人的技术。只有确保两者的科学、精确，方可使冲压模加工精度得到进一步的改善。

综上所述，随着航空航天领域的发展，所需要的零部件对高强度、轻量化、集成化、复杂结构和性能的要求越来越高。通过与其他成形方法相结合，优化了成形工艺，缩短了研发周期。随着计算机技术的发展，未来钣金成型技术将与数字技术相结合，相互渗透，相互交叉融合，将极大地推动钣金成型技术的发展。

参考文献 ：

[1]王天一,梁伟,余毅,麻丽春,乔志.某型航空发动机钣金件变形故障分析[J].科学技术创新,2022(23):181-184.

[2]卢文博,熊然,张珊,刘丽莉.钣金成形技术在航空航天中的应用[J].航天制造技术,2022(01):1-4+34.

[3]同博,陈波,李荣.数字化技术在航空钣金成形模具制造中的运用研究[J].中国金属通报,2020(05):47-48.