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鈑金件成形對(duì)模具的技術(shù)要求
現(xiàn)代飛機(jī)對(duì)氣動(dòng)外形要求嚴(yán)格，對(duì)鈑金件的要求不止是貼合，更要有穩(wěn)定的質(zhì)量和性能狀態(tài)。對(duì)鈑金零件的表面質(zhì)量、形狀精度、成形過程穩(wěn)定性、成形性能以及產(chǎn)品合格率等要求日益提高。如波音747-8項(xiàng)目，其機(jī)翼外形相對(duì)理論外形的偏差一般不小于0.5mm，不平滑度小于0.05~0.15mm，鈑金件彎邊高度的精度要求控制在-0.1~0.2mm。目前鈑金成形航空模具的傳統(tǒng)加工方法主要是按外形樣板+特種角度樣板或正反模形墊料后取過渡模協(xié)調(diào)制造，這種工藝方法制造出的模具外形誤差可達(dá)到0.2~0.3mm,局部達(dá)到0.5mm以上。所以，提升鈑金成形技術(shù)水平，必須要提升鈑金成形模具制造數(shù)字化技術(shù)。
與傳統(tǒng)模具制造技術(shù)相比，鈑金成形模具數(shù)字化制造技術(shù)要求更加復(fù)雜。*，鈑金成形模具外形型面的復(fù)雜程度[1]，塑性變形特點(diǎn)和成形回彈等因素不僅涉及到其零件本身數(shù)字化定義，還包括毛坯、下料、成形工序、成形工藝數(shù)模等定義；第二，鈑金成形模具制造過程中，其塑性變形的非線性所帶來的不*性、不可逆性等引起的工藝上的參數(shù)不確定性，都影響著鈑金成形模具的質(zhì)量和效率。
傳統(tǒng)的航空模具加工方法及存在的問題
以波音747-8項(xiàng)目為例，65B03524-49/50零件是一項(xiàng)鈑金成形件，現(xiàn)有制造工藝方法一般為模擬量技術(shù)傳遞工藝加工技術(shù)（即按外形樣板）和特種角度樣板制造航空模具的方法，具體方法有2種。
?。?）按外形樣板?？磕Ｔ跀?shù)控靠模銑上用靠模頭掃描靠模存盤，然后調(diào)出存盤的數(shù)據(jù)加工模具。
?。?）按飛機(jī)的正、反模形墊料厚取制靠模，按靠模在數(shù)控靠模銑上用靠模頭掃描靠模存盤，然后調(diào)出存盤的數(shù)據(jù)加工模具。
在基于模擬量傳遞為主的鈑金件制造模式中[2]，存在以下問題：
（1）鈑金件設(shè)計(jì)模形雖準(zhǔn)確描述了zui終的形狀和尺寸，但未考慮鈑金件工藝過程的中間狀態(tài)，無法解決設(shè)計(jì)信息向制造延拓的矛盾。
?。?）按樣板制造靠模、靠銑工銑過的航空模具型面一般還留有0.5~3mm余量，且余量不均，鉗修量非常大?，F(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中急需找到一種對(duì)類似模具具有較高精度的加工方法。
總之，鈑金件制造工藝過程各環(huán)節(jié)的幾何形狀缺乏嚴(yán)密的數(shù)字定義，零件制造準(zhǔn)確度難以保證。
數(shù)字量的傳遞加工方法
在航空鈑金成形模具制造中數(shù)字化技術(shù)的核心是數(shù)字量的傳遞加工方法。其主要通過面向工藝過程定義工件模形和工藝模形，移形到模具上生成數(shù)控程序，以數(shù)字量傳遞到數(shù)控設(shè)備這樣一個(gè)并行數(shù)字化制造過程。這個(gè)過程的實(shí)質(zhì)在于毛坯組合排樣模形、成形工藝模形等下料、成形各控形節(jié)點(diǎn)中的CAD幾何模形直接用于成形模具設(shè)計(jì)制造指令設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)設(shè)計(jì)和數(shù)控加工程序建模等環(huán)節(jié)，能在樣板制造、模具制造中始終保持給定的公差。這就消除了模擬量傳遞的若干環(huán)節(jié)引起的累積誤差，減少了人為不確定因素的影響，改變了反復(fù)修錯(cuò)的制造方法，從而實(shí)現(xiàn)精密、快速和低成本的制造。
數(shù)字化制造技術(shù)在閘壓模中的運(yùn)用案列
以波音747-8項(xiàng)目中的框肋成形零件為例，采用基于制造模形的數(shù)字量傳遞方法，閘壓模具型面設(shè)計(jì)依賴于制造模形中的成形工藝模形而不是直接依賴于零件原始數(shù)模。成形工藝模形考慮了零件回彈等因素，并且給出了修正方案及修正參考值，對(duì)于型面和尺寸進(jìn)行了合理的預(yù)修正。
1數(shù)據(jù)測量
1.1用便攜式測量臂測量樣板生成數(shù)據(jù)
?。?）將樣板水平地放在平臺(tái)上，用便攜式測量臂的探頭盡量的貼著樣板的外形側(cè)面及平臺(tái)的水平面檢測樣板的外形，每個(gè)點(diǎn)相距20mm左右，采集數(shù)據(jù)，將樣板的端頭外形按側(cè)面的方法采集數(shù)據(jù)。
?。?）樣板的每個(gè)角度的標(biāo)記處，用探頭在標(biāo)記處采集2個(gè)點(diǎn)，用以確定角度變化的實(shí)際位置，同一塊樣板檢測2次，以確認(rèn)采集的數(shù)據(jù)可靠性。
（3）樣板超過便攜式測量臂的檢測范圍時(shí)，可以用劃針樣板中間的位置輕輕地劃一條直線，用以轉(zhuǎn)換檢測基準(zhǔn)，檢測完一半后，將便攜式測量臂轉(zhuǎn)換到新的基準(zhǔn)上，繼續(xù)檢測。檢測完后，將檢測的數(shù)據(jù)存入文件夾。
?。?）操作人員采集數(shù)據(jù)后，直接將數(shù)據(jù)存入與便攜式測量臂聯(lián)機(jī)的電腦內(nèi)的硬盤中。
1.2利用數(shù)據(jù)生成樣條
便攜式測量臂采集的數(shù)據(jù)多，如何將大量的數(shù)據(jù)導(dǎo)入建模軟件，可以采用以下方法：首先，利用UG軟件上的程編室工具的讀文件點(diǎn)的功能，使這大量的數(shù)據(jù)點(diǎn)較便捷地導(dǎo)入建模軟件成為可能；其次，將采集的數(shù)據(jù)用Excel軟件進(jìn)行處理，將點(diǎn)位數(shù)據(jù)導(dǎo)入Excel軟件，生成文檔文件，將這些點(diǎn)位數(shù)據(jù)按先后次序排序，并生成排位號(hào)，在Excel文件中添加I、J、K，在I、J、K的下面數(shù)據(jù)可以全部是0，將點(diǎn)集成文件存為后綴.MDA的有序文件；再次，用UG的讀入文件的接口，將生成的文檔文件讀入，并由UG的曲線功能將這些點(diǎn)連成曲線，將點(diǎn)集串成樣條、光華流順；zui后，將UG的文件另存為后綴為.igs的文件，樣條生成過程如圖1所示[3]。
（1）CATIA將由UG保存的后綴為.igs的文件讀入[4]。該零件為異形材料，厚度較大，成形時(shí)零件存在反彈。將反彈角設(shè)計(jì)為6°較為合理，建模時(shí)注意下限處的反彈角按一個(gè)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。
?。?）樣板的每個(gè)角度變化處，按角度的變化值做出零件的截面，省略零件的T形值的凸筋，然后將各截面光順地連接起來。
?。?）將各截面拉成零件，零件的成形面建模后的形狀，利用抽取零件下表面形成的面，裁剪實(shí)體，形成閘壓模的下模，并按零件凸筋的厚度將下模一分為二，形成左、右下模,左、右模中間的墊板與右下模做成一體的（圖2）。
?。?）利用抽取的零件上表面形成的面，裁剪實(shí)體，形成閘壓模的上模，上模的頂面開出模柄安裝槽，上、下模的兩側(cè)面開出導(dǎo)板安裝槽，上、下模與零件組合為組合件，安裝上模柄、起吊螺栓、導(dǎo)板，一套完整的閘壓模就完成了建模圖。
3UG軟件編程
?。?）用UG軟件編制加工程序時(shí)，要注意加工出樣板檢查時(shí)使用的基準(zhǔn)面[5]，加工出導(dǎo)板的安裝槽，并且加工出端頭定位面。加工的原點(diǎn)設(shè)在底面與樣板基準(zhǔn)面、端頭定位面交匯處，這樣就可以保證上、下模型面的相對(duì)位置，但編制加工時(shí)的模具的表面光順度還有待提高（圖3）。
?。?）2件下模分別粗加工后，加工側(cè)面的導(dǎo)板滑動(dòng)槽時(shí)，一定要制出下模的合模銷孔，保證下模之間型面的相對(duì)位置正確。
4檢測和修模
3D的建模只是替代了人工制造的靠模，數(shù)控加工只是替代了靠模加工，由于模具的制造依據(jù)仍然是外形樣板，檢驗(yàn)是按外形樣板及特種角度樣板交檢的，數(shù)控加工只是近似加工，近似加工與zui終成形的模具的相似程度，取決于對(duì)樣板的理解及3D建模的水平，還取決于數(shù)控加工的操作者嚴(yán)格按程序單的要求，認(rèn)真地加工出樣板的定位面，只有這樣才能將數(shù)模與樣板結(jié)合起來。這種數(shù)控加工出來的粗坯與實(shí)際需要的狀態(tài)非常接近，減輕了鉗工的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了制造精度[6]。
結(jié)束語
本文以框肋成形零件為例，重點(diǎn)講述了閘壓模數(shù)字化設(shè)計(jì)、制造的整個(gè)過程，同時(shí)提供了相關(guān)的模具成形工藝方面的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。數(shù)字化技術(shù)在航空鈑金成形模具制造中的應(yīng)用對(duì)于提高航空制造企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益具有非常重要的意義。
（文章來源：航空制造網(wǎng)）
