引言：航空钣金结构件的传统加工方式，更多依靠人工，生产时间长，且精度无法保障，导致成型结构件的质量起伏明显。而在自动化手段的加入后，航空工业的总体技术水平随之上升，借助液压成型，在克服传统工艺难题的同时，还压缩加工成本。
一、液压成型技术
如今使用的液压成型技术，是在板材制作期间，通过液体方式完成代替成型，借助液压拉伸，对液凹槽内的液体完成充加，而液压室施加于液体中的压力，能让板材毛坯与凸模更好地贴合起来，提高成型的品质。同时，液体本身还具有润滑的效果，能减轻板材成型期间出现的摩擦力，使成型达到质量极限，而且也有助于控制拉伸前产生的局部问题，让结构件整体的品质能实现明显提高。在液体加入后，让成型处理中，由于摩擦带来的阻力减轻，同时提高整体的润滑度，继而控制生产中出现意外的概率，提升铸件加工的成本，合理压缩制作成本。由于结构件的加工精度显著优化，能够满足现代柔性生产的要求，使用的复合材料，处于成型室的合适温度条件下，能提升焊接的处理质量。而在结构件比较复杂的生产活动中，成型加工期间，会因为凹槽型腔中存在的液压压力，导致凸模下行会受到阻碍，因而对设施吨位规格有严格的标准。除此之外，采取液压成型，会导致密封工艺对成型过程产生明显的影响，加工期间要求补充液体的操作不间断，而该项要求却会降低加工的效率[1]。
二、结构件液压拉伸处理
在结构件成型期间，液室压力及液体流动两项参数会引起成型应力的变化。对于此项质量把控上，结合相关学者的现有研究成果，选择利用在复合材料对于结构件成型稳定性影响方面上的分析，借助构建毛坯材料的变形方程，提高对参数设置的科学性，改进成型工艺。而对于较为复杂的航空结构件，因为受到航空领域的总体发展趋势影响，结构件复杂程度持续加深，使得成型加工期间，产生若干不可控的部分。结构件拉伸处理中，会发生过度加压的情况，使结构件表面出现褶皱。或者因为拉力过大，直接造成板材破裂。所以能得出，把握好压力与拉力是结构件高质量成型的重要技术性参数。
结构件起皱的位置通常出现在法兰区，产生此病害的影响因素为生产期间压力偏小，也可能是压缝较宽，导致板坯流进凹模里。对于此种病害的处理，通常会直接采取提高压力以及缩小缝隙参数的解决方式。但如果是悬空区发生起皱的问题，有可能是由于液压施加的压力不足，导致切向的压应力偏高。生产者可通过提高液室的压力值以及压边力的方式消除上述现象。
破裂也是结构件成型处理中可能出现的病害现象，一般在凸模圆角的位置比较常见。如果遇到此类问题，应当直接在成型加工初期阶段，利用强制性提高液室的压力，也调整比例溢流阀的开度，以稳定液压室的生产条件。同时扩大凸模圆角的尺寸，以控制板材局部所承受的拉应力，降低破裂的出现概率[2]。
三、航空钣金薄壁结构件的成型技术分析
生产加工中，基于应用材料本身的特性，按照航空轻量化的要求，根据结构件薄壁设计，改进生产的技术范畴。在常温条件中，确定受限的比例关系，把握好拉伸结构件时的设置标准。如今在生产复杂的薄壁结构件方面，成型技术有明显的不足，但并非是完全不能避免的，应巧妙采取液体成型技术，探讨结构件的实际功能，以改变测试冲压板材的衡量指标。确定板材各局部可能发生变形问题的程度，从而得出制造的复杂程度，满足现有模具的使用标准。
（一）构建有限元模型
假设加工项目是曲面的罩型结构件，选择材质是铝镁合金，要求厚度不能超过，属于典型薄壁，结构件的设定长度是。按照结构件端面的设计，采取混合曲面加工方式。利用拉伸零件的操作，改变成型期间的部分参数。板材应当实行延展处理，并确定转角成型中的处理难度，根据容易发生的起皱及破裂病害，制定详细的设置标准。笔者采取立体曲面的设计方式，改善试验过程的拓展效果，兼顾加工成本压缩及生产周期，满足业务活动的基本要求。根据薄壁钣金制作生产标准，优化构建数据模式。在冲压模式下，应当采取有限元的方式，借助计算机软件，完成模拟仿真，确定可用的结构件材料模型，以及板料单元。
基于设计的制造方案，研究凹凸模及立板等相关模具的形式及参数。利用数字化的指令，形成立体模型的点坐标系，保证结构件对应平面的壁厚标准。在板料的冲击液压处理期间，应当基于现实压力值的波动情况加以分析，科学改变压力间隙，保证实际加工操作满足设定的压力指标。利用各部件对应间隙大圆角位置，评估压力间隙，通过数次的有限元处理，完成仿真模拟调试，以得出最后的制造数值。基于技术参数以及压力间隙，确定板料厚度比。顺着液压加载的过程，评估应用计算机软件后，组织进行的模拟环节，划定仿真强有力区间。基于模拟结果，改进压力路径。在液压室中，应当保持标准的环境条件，稳定成型工序，并优化结构件成型部分与标准。基于圆角边缘的位置状态，保存发生起皱病害的信息，尽量消除对成型的干扰问题，提高铸件的成功率，保证成型环节无事故、无质量问题。如果结构件设计厚度最小的位置处于曲面区域，实践中，为确保结构件整体稳定，应适当修改主型面厚度参数，并把控此类板材本身具有的偏差度与灵动性，以免发生体积不均的情况，改变板料厚度。根据设计成型规划的范畴，明确板料延展性的极限值，以构建筑出满足应用材质的最大范畴。
（二）设计模具的结构
在仿真设计磨具期间，应当考虑压力值本身的固定比例，并绘制出凹凸模的压力分布及施加方向。结合双动力的压力设备单元标准，设置结构件的成型标准。基于液体的凹模压力值，合理化调节，观察毛坯入凹模状态的过程，并滑动对应模块，让加工板料可以均匀受力，完整紧压在凸模表面。而对于凸模加工设计规格，应按照零件初始设定的标准参数加以确定，确保凸模本身的可用价值。另外，钣金结构件的规格一般较小，而凹模形式则采取整体缩口进行制作，和结构件加工的各项条件要求相同。整体模具拥有比较显著的抗压力，为控制凹模规格区间，使内腔规格处于以内，并选用号钢，保证在压强高的环境中，也不会出现渗漏的问题。压力圈的制作材料要根据凹槽及硬度参数综合考虑，设置粗糙度的区间。最后要设计压力缝隙，生成完整详细的结构件范围参数值[3]。
（三）加工实例分析
航空领域使用的国产材料中，铝镁合金是其中比较典型的一类，因为该材料的可用性能较好，并且自重小，目前在曲面的薄壁钣金复杂结构件项目上，有较好的使用态势。但该材料也存在缺陷，在常温环境中，成型条件会有所制约，通常用在拉伸程度较小的结构件加工生产中。而对于该材料无可消除的不足及成型技术等方面的考量，采用软件完成分析仿真模拟，此环节的重点是是检测在成型处理后，板料各面的变形程度，通过分析对比结果，设定具体的加工参数及制作计划。
1.成型技术分析
结构件是曲面的保护罩，应用材料是铝镁合金，加工厚度参数是，其设计长度是，宽度是，加工深度是，法兰长度是，并且其端面是混合曲面。因为零件对应拉伸高度是。在通过总体分析后，整理出成型处理期间会遇到的主要问题，即由于板料厚度偏小，导致延展性不好；转角区域一次成型的难度较高，容易发生起皱及破裂等情况；混合曲面的使用模具形式参数设定难度高，立体曲面的参数设置还要经过大量的试验调整，对于加工成本及交货期的控制难度较大，并且焊接工序也有一定难度。
2.构建有限元模型
此类钣金结构件的成型工艺复杂程度较大，应在开展前先实施整体的可行性评估，由此成立数据模型。在冲压成型的仿真模拟中，会选择有限元方式实现。该结构件选用软件完成，模拟环节进行期间采取屈服材料，同时布置板料单元。基于初步完成的加工计划，使用，生成板料及凹凸模对应数字化型面模型。按照功能操作指令，制作立体的模型坐标。此外，为保证结构件各面均完整，需要适当超过底面，根据结构件各点的相对位置录入到坐标系上。把软件设置成自动模拟状态，压边采取固定间隙处理，凹模的冲压速度是。
因为选用板料在成型期间有明显的缺陷，假设压边力与充液的压力起伏不显著的条件下，压边间隙状态会对成型效果负面干扰。该保护罩设置的压力间隙参数是与。通过模拟仿真分析后，当间隙是的情况下，会因为间隙偏大，导致形成明显的褶皱。结构件的另一个参数状态中，压力缝隙偏小，出现破裂的情况。通过大量的模拟调试，纠正部分参数，确定结构件的成型技术参数，设定压力间隙是倍的使用板料厚度，同时也制定出液压室上的压力加载。借助专业的计算软件，完成二次开发，进行数字化的模拟，同时根据模拟试验的结果，进行结构件初始膨胀环节与和合模进给的分析。液压室对应参数提升至，而后维持基本成型过程。基于结构件液压室的边缘极限情况，发现在其重要的成型区域内未发生起皱的情况，但在圆角位置有起皱的迹象，而且法兰边缘直接形成明显的起皱问题。经过分析后，认为法兰边缘出现的变形点，大部分在周围的补充面区域，不会干扰到最后结构件的成型效果，并且在划定的成型区域内没有破裂问题。混合曲面区域有设计厚度最小的部分，大多数的主型面厚度在区间内。因为板材原本的流动性不好，导致体积分配不平衡，最小厚度仅有，在设定成型参数的变薄区间里，板料延伸率有，同样满足生产的需要[4]。
3.确定模具结构
在仿真试验中生成的模具框架，有压边圈与凹凸模。把压边圈与凸模放置于规格是的液压机对应位置上。结构件成型处理中，把液体充进凹模的液压室里，而后覆盖上毛坯，调整压边模块，提升施加压力的均匀程度。凸模制作规格是按照初步的尺寸参数确定，应用号钢，硬度是。如果结构件规格不大，整体式的缩口形式制作凹模，而此项选择原因是在同等条件下，该形凹模结构的抗压能力更强，为控制工作量，可把内腔控制在以下。材质同样是号钢，能有效避免液体渗漏的问题。压力圈材质预制相同，保证硬度参数基本一致。在模具的型面区域，粗糙度需控制在，建构建压边间隙设置成。
笔者选择有限元的模拟方式，并讨论拉伸成型，通过参数调节，规避起皱及破裂的问题。值得注意的是，局部压边力关系到材料流动、成型病害及法兰区域材料拉入等加工结果。利用有限元，能设计出较为完善的参数，保证结构件生产质量。
结束语：航空钣金机构件在加工标准上有明显提升，而且相应的制作手段也在不断改良中。结合有限元，预测结构件成型情景，增强对各参数的把握精度。巧妙运用充液成型，突出其选择价值，提升现代结构件模具设计制作的合格率。
参考文献：
[1]周旭娇,吕文权,安朴艳.薄壁钣金件柔性支撑专利技术[J].中国科技信息,2021,(08):21-22+13.
[2]石绍秋,张凌云,王永健,等.一种飞机钣金橡皮囊成形模具维护保养装置的设计[J].机械工程师,2021,(03):53-54+57.
[3]武永,陈明和.航空发动机钣金件制造的科研项目讨论式翻转课堂探索[J].工业和信息化教育,2020,(02):32-36+42.
[4]乔迈,韦文涛,解丽娟，等.钣金件成型过程中止裂孔优化设计[J].锻压装备与制造技术,2019,(03):101-103.
作者简介:肖家源（1987.09），男，汉族，湖北麻城人，本科，工程师，研究方向:金属塑性成成形（航空钣金零件制造）
