傳統(tǒng)的航空鈑金制造過程多以人工操作為主，其施工周期慢，制作精度低，質(zhì)量參差不齊。隨著對飛機性能要求越來越高，鈑金零部件的形狀越來越復雜，而且很多是非線性的復雜曲面，對鈑金零部件的表面質(zhì)量和尺寸精度要求也越來越高。得益于先進的自動化技術(shù)和智能制造系統(tǒng)的應用，航空制造開始實現(xiàn)技術(shù)工藝的提升，金屬板坯液壓成形采用液體來代替模具或使用液體輔助成形，降低模具的加工成本，縮短生產(chǎn)周期，達到一模多用的效果。
金屬板坯液壓成形的原理及特點
該技術(shù)是利用一種金屬板坯液壓成形方法，具體是采用液態(tài)油代替剛性凹模，使板坯在液態(tài)油的壓力作用下貼合凸模成形，是一種柔性成形技術(shù)。該種板材液壓拉深成形通用模具主要包括上模部分和下模部分，其中的兩種類型見圖1。
圖1 液壓拉深成形模具的兩種類型
1-上模 2、6、7、13、16、20、25-連接螺栓 3-凸模芯 4-內(nèi)滑板 5-外滑板 8-壓邊圈 9-壓邊圈鑲塊 10-液壓油 11-槽子 12-密封圈 14-凹模鑲塊 15-下模 17-彈簧 19-限位導柱 21-頂件塊 18、22-加熱裝置 23-拉深筋 24-工件 26-導柱 27-導套組成
具體來講，該方法是在凹模中充入液體，凸模下行時，凹模液壓室中的液體被壓縮，產(chǎn)生相對壓力，將毛坯緊緊地貼在凸模上，形成有力的摩擦保持效果，使工件完全按凸模形狀成形。另外，在凹模與板料下表面之間產(chǎn)生流體潤滑，可減少有害的摩擦阻力，這樣不僅使板料的成形極限大大提高，而且可以減少傳統(tǒng)拉深時可能產(chǎn)生的局部缺陷，從而成形出精度高、表面質(zhì)量好的零件。由于液態(tài)油的存在，使得金屬板液壓成形具有摩擦保持、溢流潤滑等特點。
具體實施過程
裝在雙動壓力機上的拉深成形模具具體操作流程如下：
第一步。如圖2 所示，模具的上模、下模處于開模狀態(tài)。首先機器人將已經(jīng)表面涂抹潤滑油的板坯放入下模上平面上，接著與壓力機外滑塊相連接的上模壓邊圈在壓力機外滑塊的帶動下下行，壓邊圈在導柱、導套導向作用下，落在板坯上表面，同時利用拉深筋將其壓實后，內(nèi)滑板、外滑板對上模、下模起到導向作用。注意導向行程設計不低于50mm。
圖2 液壓拉深成形模具的上、下開模狀態(tài)
隨后在壓力機內(nèi)滑塊的帶動下，與壓力機內(nèi)滑塊相連接的上模下行，在凸模芯和液壓油的雙重作用下，隨著板坯逐漸成形拉深而加深，此處要嚴格控制上模的下壓速度，防止液壓油溢出槽板。最后壓力機內(nèi)滑塊剛好達到下止點，板坯下底面最后接觸頂件塊上油膜表面，彈簧壓縮，限位導柱是一種機械限位，其對頂件塊起到限位作用，防止工件過限位被壓傷，頂件塊底部有孔，可以插入臺階形限位導柱上端部，形成導柱導套起到導向作用。最后完成板坯拉深成形過程。
第二步。拉深成形完成后，在壓力機的內(nèi)滑塊帶動下，上模的凸模芯上行脫模。同時在壓力機外滑塊的帶動下，上模的壓邊圈上行抬起。如圖3 所示，在彈簧壓力作用下，板坯被頂起，隨后機器人抓走板坯，完成一次拉深成形工作循環(huán)。
圖3 彈簧將頂件塊頂起時的狀態(tài)
模具調(diào)整時的注意事項
了解模具具體結(jié)構(gòu)
了解設計人員設計意圖，仔細了解工程規(guī)劃圖、對沖壓工藝步驟、模具具體結(jié)構(gòu)、安裝先后順序等內(nèi)容做到了如指掌。
檢查模具具體的安裝條件
⑴檢查模具所能承載的壓力、壓邊力、頂出力等成形要素與壓力機是否相適應，檢查模具的閉合高度、尺寸與壓力機是否相適應。
⑵檢查模具的安裝關(guān)聯(lián)尺寸與壓力機是否一致。
⑶檢查模具安裝用的螺栓、壓板是否齊備，達到要求與否。
⑷檢查上、下模需要安裝的墊板及所需實物是否備全。
模具安裝
要在工藝圖所設定型號的壓力機上對模具進行調(diào)整和安裝。
模具調(diào)整
要根據(jù)工程規(guī)劃圖的要求檢查試驗模具，對模具各工作部分是否達到?jīng)_壓性能要求進行檢查，并且對存在的各項問題要采取措施進行消除，直至能沖壓出合格制件。
試沖
試沖要沖出若干件，以便得出模具檢驗具體合適的最終結(jié)果。
模具的優(yōu)點
這是一套裝在雙動壓力機上的拉深成形模，具有如下優(yōu)點：
⑴成形極限提高，減少了工件的成形次數(shù)以及配套模具的數(shù)量和成本。
⑵成形零件的回彈性小，抑制內(nèi)皺的產(chǎn)生，工件的表面質(zhì)量和尺寸精度得到提高。
⑶模具結(jié)構(gòu)簡單，加工精度要求較低，通用性好，配套數(shù)量少，非常適合于現(xiàn)代小批量、多品種柔性加工的要求。
⑷由于液體的應用，可以成形室溫下一些難以成形的材料，如鋁合金、鎂合金、鈦合金、高溫合金及復雜結(jié)構(gòu)拼焊板等，可以加工形狀復雜的零件。
⑸成形該類零件可采用充液拉深結(jié)合局部關(guān)鍵特征剛性模整形的方法，既發(fā)揮了充液成形坯料變形均勻、成形性能好的優(yōu)點，又發(fā)揮了剛性模成形局部小特征的優(yōu)勢，可實現(xiàn)復雜特征的順序精準成形。
⑹特殊板材對表面質(zhì)量要求高。由于鋁合金較軟，傳統(tǒng)沖壓工藝很容易在零件表面造成劃痕、起皺、滑移線等缺陷，后續(xù)工藝中須增加專門工序用來消除劃痕。充液成形采用高壓流體介質(zhì)代替剛性模具，減少了材料表面與剛性模具之間的摩擦。
⑺凹模、壓邊圈的工作刃面部分均采用鑲塊，以提高模具壽命。
⑻壓邊圈與凸模采用內(nèi)滑板、外滑板之間的導向，采用這種結(jié)構(gòu)的模具，結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，導向效果也好。
⑼在材料容易流動的部位，一般均布置有拉深筋，以控制材料均勻地向凹模內(nèi)流動。
結(jié)束語
第一方面，可根據(jù)需要在模具清理時僅更換部分成形件（凸模芯、凹模鑲塊、限位導柱、頂件塊），即可成形形狀不同的產(chǎn)品，這樣不僅壓縮了模具制作周期，還降低了模具生產(chǎn)成本，也縮短了產(chǎn)品生產(chǎn)的周期，生產(chǎn)中十分值得借鑒，可達到提高模具通用性的目的。
另一方面，可以根據(jù)情況設計加熱裝置，可有選擇地根據(jù)模具使用需要來進行應用。注意在使用加熱功能時，液壓油必須用耐高溫液壓油。這樣就增加了模具使用的靈活性，從而真正達到一模多用的目的。
