国内航空钣金装备技术现状与发展

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1、国内航空钣金装备技术现状与发展航空钣金装备技术是一项重要的国防关键技术，是航空制造技术升级的重要基础，对于促进航空产品的升级换代，提高产品性能，缩短研制周期具有重要支撑作用。国内航空钣金装备技术经过几十年的发展，其设计与制造水平有了长足的进步，形成了一套完整的体系，为航空工业关键零部件的生产提供了重要支撑，但我国航空钣金装备在设计与制造方面仍与国外有较大差距，还不能完全满足航空工业发展的需求。航空钣金零件的显著特点是大型化、集成化和轻量化，主要包括板类零件和回转类零件，板类零件主要是蒙皮、壁板以及一些多层结构，用来达到保证飞机的气动性能和降低

2、重量的目的；回转类零件主要是发动机机匣、导管等。航空钣金结构零件对于提高飞机和发动机性能发挥了重要的作用，其制造技术强烈依赖于航空钣金装备的研发水平，航空钣金装备为钣金成形技术的实现提供了平台，同时，航空钣金新工艺、新技术也促进了装备的发展。航空钣金装备服务于钣金成形技术的要求，航空钣金零件的特点也决定了其装备具有大型化和专用化特点，航空钣金装备主要有蒙皮拉形设备、喷丸成形设备、超塑成形设备、热蠕变成形设备、旋压成形设备以及管件成形与连接设备等。随着航空技术的发展，现代飞机对可靠性、效费比、服役性能等提出了更高的要求。一方面，钣金结构件的整体

3、化和复杂化趋势越来越明显，新结构不断涌现；另一方面，新材料的应用也呈增加的趋势，这不仅给钣金成形技术本身提出了新课题，而且也为航空钣金装备的发展提供了源动力。航空钣金成形装备在新材料与新工艺研究、新结构与新机研制过程中发挥着越来越重要的作用。航空钣金装备技术的发展1蒙皮拉形设备蒙皮拉形设备是飞机蒙皮成形的关键设备，按其作用原理可分为台动式拉形机和台钳双动式拉形机两类。台动式拉形机用于横向拉形，台钳双动式拉形机则主要用于纵向拉形。蒙皮加工的成形力主要由拉形机钳口的运动产生，同时还涉及模具的垂直运动，相对于其他冲压工艺来讲，拉形参数及运动方式更为

4、复杂。我国航空工业传统的蒙皮拉形机多是20世纪五六十年代从原苏联引进或自行设计制造的。前苏联的PO-250型蒙皮纵拉成形机可以成形单、双和变曲度蒙皮件，最大拉力2700kN，加工板材尺寸为8000mm×2200mm×6mm。这些设备控制方式一般为手动，存在着自动化程度低、控制精度差、生产效率低以及操作人员工作强度大等问题，蒙皮零件的成形质量不仅受各种工艺条件因素的影响，与操作人员的技术水平和熟练程度关系也很大，因而零件的一致性、重复性差，质量难于保证。20世纪80年代中后期以来，我国陆续从法国阿尔斯通－ACB、美国RYRIL-BATH公司引进

5、了一些蒙皮拉形机，如FET600T、FET1200T、FEL2×350T、VTL1000等。从法国引进的FET-1200蒙皮拉形机的最大拉力为12000kN，采用计算机数控技术和电液伺服技术实现自动控制。国外的拉形机性能稳定可靠，操作方便，液压系统稳定，故障少，且专业化程度高，呈系列化，并具有良好的人机界面，可以对台面和夹钳的运动进行连续控制，可以成形复杂蒙皮零件，为提高蒙皮制造水平和改善蒙皮质量创造了良好的硬件环境。北京航空制造工程研究所在六七十年代先后研制了ML-1、ML-2系列的蒙皮拉形机，装备于一些航空主机厂并应用于飞机蒙皮的研制与生

6、产。随着国内设计、制造和控制水平的提高，一些研究院所和高校一方面自行设计制造蒙皮拉形机，以满足实际生产的需要；另一方面，针对传统蒙皮拉形机进行了数控改造，以期在生产中发挥更大的作用。北京航空航天大学在拉形机的结构设计、运动仿真和系统控制方面开展了大量的研发工作，研制了国内首台数控蒙皮拉形试验机，最大拉形力为1000kN，拉形零件毛坯最大尺寸1600mm×800mm，蒙皮拉形过程中实现了拉伸油缸和上顶油缸的位移和速度精确控制，系统采用电液伺服阀控制，并且通过光栅返回油缸的运动位移，通过拉线式编码器测量夹钳的摆动和俯仰角度，应用力传感器测量拉伸力

7、和上顶力的大小，系统通过对电液伺服阀、电气系统和液压系统的控制驱动试验机各油缸运动，同时将采集到的位移和力的数据传送给上位机，构成一个闭环控制系统，实现对数控蒙皮拉形试验机的位移控制和力控制。针对国产的ML-2蒙皮拉形机，华中科技大学采用可编程序控制器和示教/再现技术对传统蒙皮拉形机实现了数字化控制。2喷丸成形设备喷丸成形设备是成形飞机大型整体壁板的专用装备，按照弹丸的加速方式可分为喷丸和抛丸两种，前者利用压缩空气加速弹丸，后者则利用电、气、液等驱动的叶轮系统离心力加速弹丸。喷丸设备和抛丸设备的特点见表1。由于抛丸技术在加工飞机整体壁板时的有

8、效性，在某些场合甚至是唯一有效的方法，欧美等国先后研制了专用的抛丸成形设备，用于壁板的成形加工。第一批抛丸成形设备是在喷丸强化设备基础上稍加改造而成的，随着各国研究