蒙皮拉伸的实施方案-new

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1、蒙皮拉伸的实施方案项目设立背景仁现状回弹问题一直是蒙皮拉伸成形的关键问题，关系着零件的最终形状。通过优化拉形方案等办法，可以减小回弹量的大小，但由于发生回弹的原因是板厚方向应力分布不均，这在拉形过程中是不可避免的，所以回弹是很难被消除的。除了改善拉形方案外，对拉形模进行修模同样也可以减小因回弹造成的成形误差。在冲压工艺中，特别是比较复杂的冲压件成形，比如汽车的覆盖件的成形，修模是很常见的。但在飞机蒙皮零件的拉形成形中，国内还没有得到应用，主要是因为采用拉形工艺的蒙皮零件多是自由曲面，而且在零件的大部分区域曲率比较小，而口目前对冋弹规律的研究又不是

2、非常的透彻，不能明确拉形模具该怎样修止，不能预测修模之后的拉形零件又会回弹到什么程度，换句话说，不能明确地控制零件的形状误差。而蒙皮零件形状精度的要求乂相对较高，有的机型要求蒙皮零件和具有理论形状的拉形模Z间的贴模度小于0・5mm,凭借以往的生产经验，不能控制修模后的蒙皮零件在这一精度范围之内。如果进行生产性试验，由于没有明确的修模方案，人力、时间、资金等成本难于估算，所以在传统的生产方式中修模没有可操作性。但如果将有限元分析的方法引入到对蒙皮零件拉形工艺的分析中，就可以提出一个明确的修模方案。如果在实际生产之前就对拉形模的数模进行分析、虚拟修模

3、及虚拟验证，并应用于工装设计制造，那么修模的可操作性大大增加，并可能在生产中发挥作用。国外已开始了关于这方面的研究，如空中客车公司曾资助过类似的项目，利用有限元软件对机翼蒙皮的成形回弹进行预测并对模具进行调整。近年来，多点柔性模具蒙皮拉形技术发展迅速(如图3所示)。柔性模具的可重构性，能快速生成拉形模型面，大大缩短了生产周期；模具的可调性对于蒙皮拉形中的多工步成形和补偿回弹有着重要的作用。但是，由于采用多点模具拉形时必须在多点的模具上垫一块一定厚度的橡皮垫，只能解决曲率平缓的蒙皮成形，不能解决制约新一代飞机研制的复杂蒙皮成形问题，如翼身融合处的S

4、形和马鞍形蒙皮、前缘处的弯扭蒙皮、进气道处的变曲率小圆角蒙皮等；同吋，拉形轨迹设计和数控拉形机的控制等问题仍是其技术关键。因此，目前解决复杂蒙皮拉形冋弹问题的办法主要有：一是通过数值模拟优化工艺参数，尤其是优化加载轨迹，以减小回弹；二是通过数值模拟计算回弹量，以修改模具型面补偿回弹。近年来国内航空制造企业普遍引进先进的数控拉形设备，为提高飞机蒙皮拉形制造水平以及改善产品质量奠定了良好的硬件环境，但由于缺乏配套的工艺参数设计和优化比较解决方案，目前生产中仍然是通过反复试拉大致确定工艺程序及参数，靠人工控制或仅利用数控拉形设备的示教功能确定最后的生产

5、工艺方案，这使得数控拉形设备对变形的精确控制功能未能发挥，难以满足新型飞机零件的生产要求,同时也严重制约了我国飞机制造总体水平的提高。2、存在问题(1)拉形轨迹的设计问题对于拉形这种围传成形工艺，夹钳的运动轨迹对拉形过程的质量有直接的影响。拉形过程中轨迹不好，可能引起成形缺陷出现和贴模度不良等问题。拉仲量过大或不均会引起破裂、起皱、滑移线和粗品等等问题，如当拉伸变形量达到一定数值，材料表面极易出现“滑移线”，这在优质破料铝合金上特别明显，严重影响零件的外观质量和抗疲劳性能；拉伸量不够可能引起冋弹量大等问题。因此，通过控制拉伸量和选用合理的加载轨迹

6、可以减少甚至避免这些缺陷的出现。对一些硬料铝合金和钛合板零件，变形量的控制范围较小，要求的精确度很高，加载轨迹设计更加困难。目前为止未见成熟的拉形轨迹设计系统发表。(1)有限元数值模拟问题(a)蒙皮拉形的有限元前置处理涉及空间轨迹的位移边界条件处理，工作量很大，必须开发专门的前置处理软件以提高边界条件准确度、处理效率和应变能力。冃前为止未见成熟的蒙皮拉形前置处理软件发表。(b)蒙皮拉形过程的有限元模拟需耍等效描述，以提高模拟的准确度。蒙皮拉形的有限元模型存在一些很难与实际等效的因素，比如摩擦问题，实际拉形时毛料与模具之间的摩擦分布不均，并且生产中

7、有时还会采用模具的分区润滑。因此在有限元中准确描述摩擦相当困难。(2)工艺参数优化问题根据经验设计的加载轨迹可能不是较合理或最优的轨迹，因此需要进行优化。将最优化方法引入有限元数值模拟，可以提高加载轨迹优化的效率。对蒙皮拉形而言，加载轨迹是夹钳的空间运动轨迹，单个夹钳的6个自由度不是独立的，不能作为设计变量，所以必须采用某种方法定义合理的设计变量。优化的目标函数也需要科学设计。(3)模具设计问题模具对蒙皮拉形的影响很大。在国内航空工厂蒙皮零件拉形模具的设计基本按照经验设计，型面和零件型面一致，工艺人员基本不参与工装设计，这使得拉形模的工艺性难以保

8、证。有限元数值模拟可以用来指导模具的设计，但是目前这方面的工作述没有成果。对于某些回弹量很大或者型面要求特别严格的蒙皮零件，优化加载轨迹