第4章 飞机钣金零件制造
飞行器钣金和铆装技术
飞行器钣金和铆装技术飞行器钣金和铆装技术是航空工程领域中重要的技术之一。
钣金工作是指用薄板金材料制造飞行器零部件的过程，而铆装工作是在钣金工作完成后用铆钉将各个零部件连接起来的过程。
本文将从以下几个方面展开讨论。
一、钣金技术钣金是指通过各种冲压、折弯、裁剪、压铸、拉伸等工艺对飞行器金属薄板进行成形。
飞行器钣金在制造过程中需要考虑多种因素，如轻量化、大小、强度等。
常见的钣金材料有铝合金、钛合金、锌合金、镁合金等。
其中，铝合金由于重量轻、耐腐蚀、加工性能好等特点，成为了航空工程领域中使用最广泛的材料之一。
钣金过程可分为以下几个步骤：1.设计：根据零部件的功能和彩图，设计出对应的模具，并结合材料特性和其他相关影响因素，进一步完善设计方案。
2.裁剪：将原材料按照尺寸要求进行切割，并计算出合适的裁剪量和裁剪方式。
3.冲压：将钣金加工成需要的形状，采用压力为材料施加外力，使其沿着模具形状变形而成。
冲压是钣金工艺中最常见的方法之一，可用于形状简单的零部件和大量生产的零部件。
4.折弯：将冲压好的零部件按照要求在指定位置折弯成形。
折弯通常需要在钳子、压辊或机械卷曲器中进行。
5.进一步加工：涵盖了打孔、切割、铣削等加工过程，根据零部件的需求将其进一步加工成所需的形状。
二、铆装技术铆装技术是将钣金成品组成的过程。
在飞行器钣金制造完成后，需要将各个零部件通过铆钉等连接件连接起来，形成整个飞行器的机身或部分机身。
铆钉作为连接件使用时需要经过以下几个步骤：1.钻洞：在需要连接的钣金零部件上钻相应的洞。
钻孔通常在整个过程中是最关键的环节之一。
专业的钻孔设备可以保证孔径尺寸和距离的精确量度。
2.调整：将所有零部件加工完成后，需要将其进行调整。
调整主要是通过螺栓、螺母进行的。
调整后的零部件可以保证在铆装过程中的位置相对稳定。
3.铆接：将铆钉插入洞中，然后在反面用铆钉枪将铆钉固定或穿过所有零件并固定。
铆钉连接通常具有以下几个特点：1.强度高：铆钉连接可以提供强大的力学性能，确保飞行器零部件的固定和连接。
§1-6飞机钣金成形中的模线与样板.
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§1-6 飞机钣金成形中的模线与样板
Design：宋斌
CAD技术的发展，使得产品设计和模线设计正在逐步靠拢。
在新机研制中，已广泛采用统一的飞机外形数学模型。模线CAD 数据库已愈来愈多地为数控加工和数控测量提供各类数据。模线 设计已可直接调用产品设计的图形信息。国际上广为流行的“无 尺寸图”技术(即图纸-模线合一)正逐步为人们所重视，在我国设
模线是按1:1的尺寸在专门的图板上准确地画出飞机的真实外 形与结构形状。在生产中，模线就作为飞机外形与结构形状的原始 依据。 样板是根据模线加工出具有工件真实外形的平板。在生产中， 样板作为加工或检验各种工艺装备及测量工件外形的量具。
模具教研室 《飞机钣金成形原理与工艺》
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§1-6 飞机钣金成形中的模线与样板
模具教研室
《飞机钣金成形原理与工艺》
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§1-6 飞机钣金成形中的模线与样板
结构模线和外形 样板(还有其它样板) 上所用符号标记和 说明文字规格很多， 难以列举，这里只 举一例来说明怎样 通过外形样板上的 符号标记和说明文 字，获得框—肋类 零件的立体概念。
模具教研室 《飞机钣金成形原理与工艺》
计“无尺寸图”的技术和条件已逐步成熟。随着CAD技术的进步，
模线样板技术正迎来一个新的发展阶段。
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《飞机钣金成形原理与工艺》
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§1-6 飞机钣金成形中的模线与样板
Design：宋斌
作业： 1.什么是样板？钣金零件中使用的样板分为几 类？ 2．什么是模线样板工作法？试述理论模线与 结构模线的特点以及样板的种类和用途。
(二)结构模线
Design：宋斌
飞机制造技术流程.doc
飞机制造技术流程飞机机体制造要经过工艺准备、工艺装备的制造、毛坯的制备、零件的加工、装配和检测诸过程。
下面是为大家分享飞机制造技术流程，欢送大家阅读浏览。
飞机机体制造要经过工艺准备、工艺装备的制造、毛坯的制备、零件的加工、装配和检测诸过程。
飞机制造中采用不同于一般机械制造的协调技术(如模线样板工作法)和大量的工艺装备(如各种工夹具、模胎和型架等)，以保证所制造的飞机具有准确的外形。
工艺准备工作即包括制造中的协调方法和协调路线确实定(见协调技术)，工艺装备的设计等。
飞机机体的主要材料是铝合金、钛合金、镁合金等，多以板材、型材和管材的形式由冶金工厂提供。
飞机上还有大量锻件和铸件，如机身加强框，机翼翼梁和加强肋多用高强度铝合金和合金钢锻造毛坯，这些大型锻件要在300～700兆牛(3～7万吨力)的巨型水压机上锻压成形。
零件加工主要有钣金零件成形、机械加工和非金属材料加工。
金属零件在加工中和加工后一般还要热处理和外表处理。
飞机的装配是按构造特点分段进行的，首先将零件在型架中装配成翼梁、框、肋和壁板等构件，再将构件组合成部段(如机翼中段、前缘，机身前段、中段和尾段等)。
最后完成一架飞机的对接。
装配中各部件外形靠型架保证，对接好的全机各部件相对位置，特别是影响飞机气动特性的参数(如机翼安装角、后掠角、上反角等)和飞机的对称性，要通过水平测量来检测。
在各部件上都有一些打上标记的特征点，在整架飞机对接好后，用水平仪测出它们的相对位置，经过换算即可得到实际参数值。
总装工作还包括发动机、起落架的安装调整，各系统电缆、导管的敷设，天线和附件的安装，各系统的功能试验等。
总装完成后，飞机即可推出外场试飞。
通过试飞调整，当飞机各项技术性能指标到达设计要求时即可交付使用。
飞机制造从零件加工到装配都有不同于一般机器制造的特点。
飞机生产的批量小，生产中还要经常修改，所以飞机钣金零件(蒙皮、翼肋、框等)的制造力求用简单的模具。
广泛应用橡皮成形、蒙皮拉形、拉弯等钣金成形技术，尽量采用塑料制造成形模具。
国外航空钣金专用制造技术与装备发展
国外航空钣金专用制造技术与装备发展飞机钣金制造技术是航空制造工程的重要组成部分，是使飞机能同时获得高结构效率和优良性能的基础制造技术之一，也是飞机制造工程的支柱工艺之一。
飞机钣金制造技术水平是一个国家飞机制造技术水平和能力的主要标志。
钣金零件构成飞机机体的框架和气动外形，零件尺寸不一、形状复杂、选材各异、品种繁多，有严格的重量控制和一定的使用寿命要求。
航空制造业对成形后零件的机械性能有确定的指标要求，与其他行业的钣金零件相比技术要求高，制造难度大。
航空钣金零件的制造除采用通用的方法外，还有本行业独特的工艺技术，随之产生了相应的钣金专用制造装备。
本文给出了蒙皮拉形、柔性多点切边、镜像铣削型材拉弯、橡皮成形、喷丸成形、蠕变时效成形、充液成形、热冲压成形、超塑成形/ 扩散连接等航空钣金专用制造技术与装备的国外最新进展。
各种钣金制造技术与装备1 拉伸成形技术与装备拉形工艺主要用于成形飞机外表双曲蒙皮零件。
拉形工艺主要分为两种：包覆拉形和拉包成形。
前者主要用于成形简单曲率蒙皮零件，具体工艺过程如下：将毛料包覆在模具上，然后进行补拉。
后者主要用于成形型材和复杂形状蒙皮。
这种情况下，毛料首先预拉，然后恒力包覆，等零件完全包覆模具后，施加补拉。
国外数控蒙皮拉形机基本可以分为4 类：横拉机、纵拉机、纵横合一综合拉形机以及转臂式拉形机。
典型的如法国ACB 公司生产的FET 型横拉机，其最大成形力可达到2500t，它有4 个独立水平油缸和4 个独立垂直油缸，控制一对夹钳进行板材拉伸。
法国ACB 公司FEL 纵拉机的最大成形力达到2×1000t，其夹钳包括多个夹钳块，每个夹钳块可以相对转动，以使夹钳顺应零件端面外形，设备如图1 所示。
美国Cyril-Bath 公司VTL 型纵横合一综合拉形机除既可进行横向拉伸成形，又可进行纵向拉伸成形外，还可以通过更换夹钳实现型材的拉弯成形。
L&F 公司生产的转臂式拉形机如图2 所示。
飞机制造技术 知识点
飞机制造特点与协调互换技术1、飞机结构的特点：外形复杂，构造复杂；零件数目多；尺寸大，刚度小。
2、飞机制造的主要工艺方法：钣金成形、结构件机械加工、复合材料成形、部件装配与总装配3、飞机制造的过程：毛坯制造与原料采购、零件制造、装配、试验4、飞机制造工艺的特点：单件小批量生产、零件制造方法多样、装配工作量大、生产准备工作量大、需要采用特殊的方法保证协调与互换5、互换性互换性是产品相互配合部分的结构属性，是指同名零件、部（组）件，在分别制造后进行装配时，除了按照设计规定的调整以外，在几何尺寸、形位参数和物理、机械性能各方面不需要选配和补充加工就能相互取代的一致性。
6、协调性协调性是指两个或多个相互配合或对接的飞机结构单元之间、飞机结构单元及其工艺装备之间、成套的工艺装备之间，其几何尺寸和形位参数都能兼容而具有的一致性程度。
协调性可以通过互换性方法取得，也可以通过非互换性方法（如修配）获得，即相互协调的零部件之间不一定具有互换性。
7、制造准确度实际工件与设计图纸上所确定的理想几何尺寸和形状的近似程度。
8、协调准确度两个相互配合的零件、组合件或段部件之间配合的实际尺寸和形状相近似程度。
9、协调路线：从飞机零部件的理论外形尺寸到相应零部件的尺寸传递体系。
10、三种协调路线：按独立制造原则进行协调、按相互联系制造原则进行协调、按相互修配原则进行协调11、模线模线是使用1：1比例，描述飞机曲面外形与零件之间的装配关系的一系列平面图线。
模线分为理论模线和构造模线。
12、样板：样板是用于表示飞机零、组、部件真实形状的刚性图纸和量具。
13、样机：飞机的实物模型14、数字样机：在计算机中，使用数学模型描述的飞机模型，用以取代物理样机。
15、数字化协调方法通过数字化工装设计、数字化制造和数字化测量系统来实现。
利用数控加工、成形，制造出零件外形。
在工装制造时，通过数字测量系统实时监控、测量工装或者产品上相关控制点的位置，建立产品零部件的基准坐标系，在此基础上，比较关键特征点的测量数据与数字样机中的数据，分析测量数据与理论数据的偏差，作为检验与调整的依据。
钣金件的结构设计图
目录
CONTENTS
• 钣金件概述 • 钣金件设计流程 • 钣金件结构设计要点 • 材料选择与处理 • 钣金件结构设计实例
01 钣金件概述
钣金件的定义
01
钣金件是指通过冲压、弯曲、拉 伸等工艺制成的金属薄板或薄壁 结构件，广泛应用于汽车、家电 、航空航天等领域。
02
钣金件通常由金属板材（如低碳 钢板、不锈钢板、铝板等）加工 而成，具有重量轻、强度高、成 本低等优点。
材料处理工艺
切割
采用激光切割、等离子切割或机械剪切等方式将材料切割成所需 形状和尺寸。
折弯
通过折弯机将材料弯曲成所需的形状，以满足设计要求。根据材 料类型和厚度选择合适的折弯工艺和折弯机。
焊接
将多个钣金件连接在一起，以提高整体强度和稳定性。根据材料 类型和厚度选择合适的焊接工艺和焊接方法。
材料性能要求
03
根据细化设计和校核计算结果，绘制出详细的施工图，包括各
个零件的尺寸、材料、工艺要求等。
03 钣金件结构设计要点
结构稳定性
01
02
03
结构稳定性
确保钣金件在各种使用条 件下都能保持稳定，不发 生变形或失效。
强度分析
对钣金件进行强度分析， 确保其能够承受预定的载 荷和应力。
刚度要求
满足刚度要求，防止钣金 件在使用过程中发生过大 的变形。
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优化内部布局，减少空间浪费。
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考虑安装和维护的便捷性，合理设置开口和可拆卸部件。
实例二：支架结构设计
总结词：高强度、轻量化 具体要求 优化结构形式，减少不必要的材料和重量。
详细描述：支架结构设计应追求高强度和轻量化，以确 保支架在承重和稳定性方面表现优异，同时减轻整体重 量。 选择合适的材料和厚度，以满足强度要求。
飞机框肋类钣金件成形性数字化评估技术
产业科技创新 Industrial Technology Innovation78Vol.2 No.13产业科技创新 2020，2（13）：78~79Industrial Technology Innovation 飞机框肋类钣金件成形性数字化评估技术王惜晨，丁 蔚，高艳丽（中航飞机股份有限公司，陕西 西安 710089）摘要：数字化技术迅猛发展，在航空制造业中也得以体现，传统的二维工程图纸已被三维数字化模型替代，数模化贯穿于产品全过程中，依靠传统的工艺性评估知识已经不能满足现代飞机研制周期要求。
文章将以飞机框肋类钣金零件为例，以橡皮液压成形工艺评估为主导，论述如何在数字化产品定义的条件下，快速、有效的开展工艺性评估，实现降低工艺评估过程中对工艺人员技术水平的要求，缩短简单零件工艺评估时间，提高复杂零件工艺评估的准确性，缩短飞机钣金零件研制周期。
关键词：工艺性评估；橡皮液压成形；数字化中图分类号：TP391.72 文献标识码：A 文章编号：2096-6164（2020）13-0078-02飞机框肋零件有框、框缘、通风口、剪切片、角材、加强肋等典型零件，常常用做翼肋、机身隔框或其他骨架零件，直接影响飞机的外形准确度和结构承载能力，在飞机的整体框架中起着重要作用。
通常存在着大量的相似性设计，平面带弯边，变斜角，外缘变曲率及多减轻孔和加强埂结构，此类零件航空企业多采用橡皮液压成形。
为有效的避免、减少产品难以制造、反复更改和试制等问题，缩短产品研制周期、降低产品成本，在飞机产品的并行研制过程中，在充分考虑制造资源、多种工艺因素的前提下须进行钣金零件工艺性评估（又称工艺性审查）。
飞机钣金工艺是航空宇航制造的支柱工艺之一，是一种对经验知识很强依赖的传统制造技术，零件品种繁多、工装数量大、生产周期长、制造过程变数多、不稳定，将直接影响产品的质量、周期和成本。
因此，工艺性评估是一项经验依赖性很强的工作，参与的工艺人员不仅需要有丰富的生产经验，同时要对钣金车间的设备参数，同一类结构可用的各种加工方法的适用性，零件设计中使用的各种标准都要有十分清楚的把握，以上这些经验知识需要大量工作实践积累。
飞行器制造提纲附答案(伪)
第一章飞机结构1飞机结构组成。
机体、飞机操作系统、飞机动力装置、机载设备机体包括机翼、机身、尾翼2机翼的作用和组成；机翼结构属薄壁型结构形式，构造上主要由蒙皮和骨架结构组成；蒙皮和骨架结构的功用；骨架结构有哪些构件。
机翼是产生升力和滚转力矩的主要部件、也是现代飞机存储燃油的地方。
机翼组成：机翼主盒、襟翼、扰流片、副翼、前缘襟翼、发动机吊挂等部分组成。
机翼结构形式：蒙皮骨架式翼面，整体壁板式，夹层结构式机翼结构组成：有蒙皮、桁条、翼梁、纵墙、翼肋。
蒙皮的功用：是保持机翼外形和承载骨架的功用：是形成和保持翼面外形，承受和传递外载荷骨架的结构：纵向构件有翼梁，长桁和墙；横向构件有普通肋和加强肋。
3机身的作用和组成，机身结构构造上的组成；内部骨架的种类和作用。
机身作用：装载和承力，连接飞机其他部件，安置人员、设备、货物。
机身组成：机身、短舱、尾撑等筒形结构。
结构组成：蒙皮、纵向骨架、横向骨架。
内部骨架种类和作用：桁梁式结构，桁架只承受拉压力，蒙皮起维型作用，小轻型飞机采用；桁条式结构，长桁与蒙皮组成壁板承受弯曲轴力，蒙皮承受剪力和扭矩引起的剪流；桁梁式结构，桁梁承受弯曲轴向力，蒙皮长桁承受小部分轴力，蒙皮承受剪力；梁式结构，大梁承受主要载荷，蒙皮只承受剪力；硬壳式结构，蒙皮承受结构总体弯曲、剪切和扭转载荷。
4飞机制造工艺的特点。
采用新的保证互换协调的方法生产准备工作量大批量小、手工劳动量大零件加工方法法多样，装配劳动量比重大第二章飞机互换与协调1互换和协调的定义互换性：指成批或大量生产中同一产品任取其一，不需任何修配补充加工就能在装配之后完全满足设计所规定的技术要求。
协调性：指两个相互配合的工件之间或工件与工装之间的对应尺寸和形状的一致性。
2互换与协调的关系具有互换性的零件一定是协调的，反之，协调的零件不一定具有互换性3飞机制造中互换性的要求使用互换、生产互换、厂际互换4基本样板的分类基本样板、生产样板5制造准确度与协调准确度的关系制造准确度只与各个部分的本身制造过程有关，取决于飞机各部分单独制造过程中的生产误差，而协调准确度取决于有关的两个部分单独制造过程中产生误差的综合数值，也就是说与两个相配合部分制造过程之间的相互联系有关。
飞机钣金加工工艺
飞机钣⾦加⼯⼯艺飞机钣⾦加⼯⼯艺钣⾦⼯艺就是把板材、型材、管材等⽑料，利⽤材料的塑性，主要⽤冷压的⽅法成形各种零件，另外还包括下料和校修。
飞机钣⾦制造技术是航空航天制造⼯程的⼀个重要组成部分，是实现飞机结构特性的重要制造技术之⼀。
现代飞机的壳体主要是钣⾦铆接结构，统计资料表明，钣⾦零件约占飞机零件数量的50%，钣⾦⼯艺装备占全机制造⼯艺装备的65%，其制造⼯作量占全机⼯作量的20%。
鉴于飞机的结构特点和独特的⽣产⽅式决定了飞机钣⾦制造技术不同于⼀般机械制造技术。
⼀．飞机钣⾦零件的基础知识1.1 钣⾦零件分类1.1.1按飞机钣⾦零件结构特征分类飞机钣⾦零件有蒙⽪、隔狂、壁板、翼肋、导管等。
1.1.2 按飞机钣⾦零件材料品种分类飞机钣⾦零件基本上可分为型材零件、板材零件和管材零件三⼤类，每类材料零件⼜可进⼀步细分：（1）型材零件：压下陷型材、压弯型材、滚绕弯型材、拉弯型材、复杂形型材；（2）板材零件：平板零件、板弯型材零件、拉深零件、蒙⽪成形零件、整体壁板、落压零件、橡⽪成形零件、旋压零件、热成形零件、爆炸成形零件、超塑性成形零件、超塑性成形和扩散连接零件、局部成形零件。
（3）管材零件：⽆扩⼝弯曲导管、扩⼝弯曲导管、滚波卷边弯曲导管、异形弯曲导管、焊接管。
因为飞机钣⾦零件形状复杂，数量庞⼤，板材零件相对较多，现做飞机钣⾦零件分类图如图1.1所⽰。
图1.1 飞机钣⾦零件分类1.2 钣⾦零件加⼯路线成千上万的钣⾦零件，制造⽅法多种多样，但它们的加⼯路线基本相同，⼀般都要经过如图1.2⼏个环节：图1.2 钣⾦件加⼯路线下料：裁剪（剪床）、铣切（铣床）、锯切和熔切。
成形：弯曲、拉深、旋压等。
热处理：粉末喷涂、表⾯氧化等。
1.3 钣⾦零件变形的基本特点钣⾦零件的种类繁多，形式各异，成形⽅法多种多样，但最基本的变形⽅式不外乎是弯曲、翻边、拉深、局部成形（或膨胀）。
板料成形时，材料的变形区往往是以上⼏种基本变形⽅式的复杂组合。
航空复杂钣金构件冲压成形的研究与应用
航空复杂钣金构件冲压成形的研究与应用◎周原冰（作者单位：哈尔滨飞机工业集团有限责任公司）引言在航空航天领域，“轻量化”一直收到了研究者的重视，航空器大都使用薄壁钣金材料，同时为了减少飞机飞行时的阻力，这些材料多被流线型的外皮所包裹，所以航空器的结构需要多种多样不同外形且外形复杂的钣金材料。
在航空工业中，因为钣金构件至少占飞机构件总数量的70%，对钣金构件的需求量巨大。
在以往的生产中，这些钣金构件多采用橡皮成形、落压成形或基于落压成形的复合工艺，橡皮成形多用于简单构造的直线形弯曲构件加工，而复杂形面构件的加工无法避免使用落压成型技术。
落压成型技术虽然作为使用较广的钣金加工工艺，但是生产时声音巨大、加工成品质量参差不齐而造成较高的返修率、加工速度低下。
为逐渐取代落压成型的工艺，以往研究采用多用于汽车生产加工行业的冲压成型技术对航空复杂钣金构件进行加工，发现此技术对复杂钣金构件的加工具有良好的适用性。
因此本文拟对以往航空复杂钣金构件冲压成型的的相关研究与应用进行回顾，为航空钣金构件的生产加工的工艺优化提供参考。
一、使用冲压工艺加工航空复杂钣金构件的可行性航空钣金零件的原加工材料多为2A12、LY12、2024铝合金。
王巍等（2014）研究表明，2024铝合金拉伸性能良好，当受5000N 压边力作用的情况时，有较明显的起皱现象，当受30000N 压边力作用的情况时，有较明显的强拉现象，当受到两种不同的压边力作用的情况时，会出现较明显的回弹现象。
赵毕妍等（2013）研究表明，可采用镜像拉伸成形工艺对2A12铝合金材料进行加工制造，成功使用该技术对运载火箭整流罩进行了加工制造，采用镜像拉伸成形工艺的整流罩，具有较高精准度的型面，构件表面皱褶的产生得以避免，因此构件的质量大幅度提升，且质量非常稳定。
由此可见，通过冲压成形技术对航空钣金构件进行加工具有一定的可行性。
二、航空复杂钣金构件冲压成形的研究与应用1.冷冲压成形加工钣金件的研究。
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本章内容
4.1 飞机钣金工艺概述
4.2 平板零件和毛料制造方法
4.3 飞机型材零件的制造方法 4.4 飞机回转体零件制造方法 4.5 框肋类零件的制造方法 4.6 飞机蒙皮零件的成形方法 4.7 飞机复杂壳形零件的成形方法 4.8 飞机钣金零件制造的新工艺新方法 4.9 钣金成形的计算机模拟
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4.2 平板零件和毛料的制造方法
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飞机制造厂常用龙门剪的最大宽度可达7m，剪裁板料厚度由2～
20mm，按照板料厚度及宽度选用不同型号的剪床．龙门剪床下料时，
其经验准确度一般±0.5mm 左右。
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剪裁过程
理想的剪裁过程是使材料由于纯剪切而断裂为二， 但实际上，情况较复杂，可以将其分为三个阶段：
１）弹性变形阶段———这时上剪刃下降，使板料发生压缩和弯 曲，材料中应力尚未超过弹性极限。
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4.2.1 剪裁
剪裁是下料方法中最经济的一种方法。因此， 钣金件应尽可能设计成能用剪切下料法来制造。用 于制造平板零件及毛料的剪裁设备有：
—— 龙门剪床（包括平口剪床和斜口剪床） —— 闸刀剪床 —— 圆盘剪床 —— 振动剪床
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龙门剪是利用上下 刀片作为刃具，将板料 裁成条料或直线外形组 成的简单零件和毛料。
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圆滚剪与斜滚剪
滚剪剪裁原理与龙门剪相似，但机床结构完全不 同。根据滚刃位置不同，可分为圆滚剪和斜滚剪两种。
圆滚剪主要用于裁剪直条料（长度可不受限制）。条料滚 剪宽度容差比龙门剪裁料时小，一般可保持在±0.127mm 左右。
斜滚剪适用于剪裁曲线外形毛料。P 0.5h来自t tghn-剪刃挤入料深
飞行器制造技术基础
第4章 飞机钣金零件制造工艺
徐岩
南京航空航天大学 航空宇航制造工程系
本章内容
4.1 飞机钣金工艺概述
4.2 平板零件和毛料制造方法 4.3 飞机型材零件的制造方法 4.4 飞机回转体零件制造方法 4.5 框肋类零件的制造方法 4.6 飞机蒙皮零件的成形方法 4.7 飞机复杂壳形零件的成形方法 4.8 飞机钣金零件制造的新工艺新方法 4.9 钣金成形的计算机模拟
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4.1 飞机钣金工艺概述
飞机钣金工艺
下料
成形
手模 工具 下下 料料
机数 械控 下下 料料
飞
基
机
本
钣
工
金
艺
工
艺
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4.1 飞机钣金工艺概述
飞机钣金零件分类及其制造方法： 平板类零件 —— 剪裁、铣切、冲裁 蒙皮类零件 —— 闸压、滚弯、拉形、落压； 框肋类零件 —— 橡皮成形、闸压、滚弯、拉弯、绕弯、 落压； 管子类零件 —— 弯管、扩口、缩口； 整体壁板零件 —— 化学铣切、数控铣切、喷丸成形； 其他成形方法 —— 旋压、爆炸成形（校形）、胀形、钛 板热成形；
剪裁、铣切及冲裁
平板零件在飞机结构中所占比重并不大，但考虑到由金属 板料制成的零件，有80%以上皆需先经过裁成毛料工序， 所以改进裁料工作，提高材料利用率对于飞机制造具有重 大意义。
飞机结构中平板零件、零件展开料或毛料按其外形轮廓可 分为三类：直线轮廓件、曲线或线性组合件与小冲压件。 不同类型平板零件可采用不同的设备和工艺方法成形。
剪裂区，无光泽，属剪裂 揉压区，下剪刃压迫板料产生的塑性变 形
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剪裁质量指标
剪裁质量指标主要有三个： ——截面光滑无毛刺 ——尺寸准确 ——外表平整
上下刃间隙对剪裁后毛料断面质量、尺寸精度和剪裁 力都有影响，不同材料厚度选用不同的间隙，剪刃的间隙随 厚度的增加而增加，通常选取1％～5％。
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—— 剪切时作用在板料上的力
蒙皮 隔框
占飞机零部件的50％以上， 大型飞机约3～5万项钣金零件。
飞机钣金工艺是航空制造 工程的重要组成部分。
壁板 翼肋 导管
4
飞机钣金零件
挤压型材零件
板材零件
管材零件
压压 下弯 陷型 型材 材
滚拉复
绕弯杂
弯型形
型材型
材
材
无扩滚异焊
扩口波形接
口弯卷弯管
弯曲边曲
曲导弯导
导管曲管
管
导
管
平 板 拉 蒙 整 落 旋 热 橡 爆 SPF和 局
2
4.1 飞机钣金工艺概述
钣金成形（sheet metal forming）：钣金零件成形是对薄 板、薄壁型材和薄壁管材等金属毛料施以外力，使毛料在设 备和模具作用下产生变形内力，此变形内力达到一定数值后， 毛料就产生相应的塑性变形，从而获得一定形状、尺寸和性 能的零件的加工方法。
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飞机钣金零件
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圆滚剪与斜滚剪
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多盘剪 22
常用剪切形式及适用范围
形式 平口剪
适用范围 各类直线零件
直圆盘剪
条料或圆形料
斜滚剪
各种曲线形毛料
多盘剪
同时剪切几种条料；修正条 料宽度
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4.2.2 铣
铣裁是用金属切削的方法来分离板料和制成平板 零件或是毛料的。它适合于曲线轮廓的工件及批 量不大的成组加工工件。铣裁用的工具是立铣刀。 飞机工厂常用的钣金立铣有定轴式及动轴式两种， 后来采用大型自动靠模铣床、数控钣金下料铣 床．
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—— 剪切力计算
直口剪 P Lt L－剪切长度
斜口剪
P
1.3F 0
0.65 2 0 tg
F—板料和剪刃接触时的受
剪面积
τ0—材料的抗剪应力，对
于大多数材料τ0＝ （0.6~0.75)δb
δ—板料厚度
Φ—剪刃斜角
1.3—修正系数，考虑剪刃 间隙、钝化，及材料厚 度和表面情况不一致等。
板 弯 深 皮 体 压 压 成 皮 炸 SPF/D 部
零 型 零 成 壁 零 零 形 成 成 B成形 成
件 材 件 形 板 件 件 零 形 形 零件 形
零
零
件 零零
零
件
件
件件
件
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4.1 飞机钣金工艺概述
飞机钣金工艺有别于一般机械制造的钣金工艺，这是 由飞机的结构特点和生产方式所决定： 钣金零件构成飞机机体的框架和气动外形，零件尺寸大小不 一，形状复杂，选材各异，产量不等，品种繁多。大型飞机 约3～5万项钣金零件，而其中的个别项目只有一两件。 零件有较复杂的外形，严格的重量控制和一定的使用寿命要 求。对成形后零件材料的机械性能有确定的指标，与其他行 业的钣金零件相比技术要求高，加工难度大。
２）塑性变形阶段———这时上剪刃进一步压入板料，材料的纤 维发生强烈的弯曲和拉伸。在这阶段，刃口附近的应力逐渐 达到材料的极限抗剪强度。
３）剪离阶段———这时上、下刃口附近材料出现微小裂纹，当 裂纹迅速扩张，以至上下相交时，材料就断裂为二。
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剪 裁 过 程
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圆角区，剪刃压迫板料，使之发生弯曲 变形 剪断区，表面光亮，说明当上剪刃挤压 板料时，曾迫使板料发生塑性变形