浅论多点柔性模具在飞机蒙皮成形中的应用

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇浅论多点柔性模具在飞机蒙皮成形中的应用范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘 要：多点模具技术是将柔性制造和计算机技术结合为一体的先进制造技术，其核心是将传统的整体拉形模具离散成规则排列的基本单元体矩阵，形成多点式、可数字化控制的模具，配合蒙皮拉伸机，可进行不同形状蒙皮零件的拉形。

关键词：多点模具；数字化；蒙皮拉形；应用

中图分类号：V26 文献标识码：A

1 概述

随着计算机信息技术的飞速发展和三维数字化产品定义在飞机设计中的广泛应用，为各种军用和民用飞机高精度、低成本、短周期的研制需求，以数字量为制造依据的协调方式逐渐成为现代飞机研制的主流。在飞机蒙皮零件制造方面，最主要的成形方法是拉伸成形，它以理论数摸为依据数控加工拉形模，以有限元仿真优化后的拉形轨迹代码为依据进行蒙皮拉形，以数控加工的拉形模为依据检验蒙皮零件。该方法提高了拉形模的制造精度，并采用了数字量拉形轨迹代码，实现了蒙皮零件的精确成形，满足了现代飞机生产中高精度、质量一致性以及批量生产的需要。

2 多点模具蒙皮拉形技术

利用数字化的多点柔性模具代替传统的拉形模进行蒙皮拉形我们通常简称多点模具蒙皮拉形技术。多点模具蒙皮拉形技术是将柔性制造和计算机技术结合为一体的先进制造技术，其核心是将传统的整体拉形模具离散成规则排列的基本单元体矩阵，形成多点式、可数字化控制的模具。模具基本单元体的高度由计算机自动控制，通过调整每个基本单元体的高度，可构造出不同型面的多点模具，在多点模具表面铺上一定厚度的弹性垫，配合蒙皮拉伸机，可进行不同形状蒙皮零件的拉形。

3 工艺特点

由于多点柔性模具的型面在计算机的控制下快速可变，其生产工艺与传统拉形工艺有很大的不同。图1和图2为传统蒙皮拉形与之对比，有以下技术特点：

（1）不需要专用的拉形模；

（2）省去专用拉形模的设计制造时间，缩短工艺准备周期，降低生产成本；

（3）一套多点模具代替多套传统拉形模，解决了模具的储存与管理问题；

（4）采用数字化闭环控制技术，提高了蒙皮成形精度。

4 典型应用

4.1 多点模具的选型

多点模具的型号、参数直接影响多点模具在工厂应用范围和效果，其参数主要有调形范围、基本单元体大小。调形范围主要指多点模具可调形的长度、宽度和高度，可以通过对蒙皮的轮廓尺寸、弦高进行统计分析后得到。基本单元体大小直接影响了蒙皮的成形精度与表面痕迹。对于大飞机，蒙皮零件曲率比较大，选择的基本单元体可以大些；对于小飞机，蒙皮零件曲率比较小，选择的基本单元体可以小些。

4.2 多点模具的型面补偿

采用多点模具成形蒙皮时，影响蒙皮成形精度的主要因素有蒙皮成形回弹、胶垫受压回弹、多点模具的型面等因素。在进行蒙皮拉形前，利用有限元软件建立多点模具蒙皮拉形模型，确定了材料参数和拉伸力、加载轨迹等边界条件，对拉形过程进行仿真分析，获得零件的回弹情况，利用回弹结果反向修正多点模具的型面，得到了补偿后的多点模具的型面。

4.3 多点模具的调形

多点模具的调形由多点模具控制系统的专用软件实现，多点模具的调形方式一般为混合型，既当调形机械手移到一个位置后，多个基本单元体被同时调整到指定高度。通过统计分析，现有多点模具的最大调形时间为30min，平均调形时间为15min，远远低于传统蒙皮生产过程中1h的模具安装时间，缩短了生产准备周期。

4.4 蒙皮拉形

多点模具的蒙皮拉形与传统模具的蒙皮拉形没有本质的区别。需要说明的是，为了提高蒙皮成形质量，需要严格按有限元仿真模型的位置摆放多点模具，蒙皮拉伸机钳口的运动方式按有限元仿真的加载轨迹执行。

对不同厚度铝合金采用不同厚度的弹性垫在多点模具上进行了典型零件拉形试验，典型拉形情况，拉形结果表明：随着弹性垫厚度的增加，压痕缺陷明显减少；成形的蒙皮表面光滑，效果良好。拉形结果同时也表明，使用一块30mm厚的弹性垫比使用两块15mm厚的弹性垫的拉形效果好，原因是在蒙皮拉形过程中，两块弹性垫因受力不同出现鼓包现象，直接影响蒙皮的成形质量。

4.5 蒙皮检验

蒙皮拉伸成形后，采用激光测量系统对蒙皮表面进行扫描，将蒙皮的真实外形与理论外形进行对比，合格后交付。由于采用激光测量技术获得真实蒙皮的外形数据，一旦蒙皮不合格，可以利用测量数据对多点模具再次进行型面补偿，提高蒙皮的成形精度。在缺乏激光测量设备的情况下，可用木质简易的模具检验蒙皮。

结语

通过多年的努力，多点模具蒙皮拉形技术已经逐步从实验室走向工程化应用，也使飞机蒙皮零件实现了真正意义的数字化制造。通过对多点模具蒙皮拉形技术全面的技术研究，解决了多点模具蒙皮拉形过程中的多点模具选型、型面补偿、数字化调形、蒙皮检验等关键技术，实现飞机典型蒙皮零件数字化制造，满足了飞机蒙皮零件高精度、低成本、短周期的研制需求。

参考文献

[1]伍惠.大型双曲度蒙皮精确成形与数字化制造技术[J].航空与航天，2007（3）：24-28.

[2]邹方.新一代飞机蒙皮拉伸成形柔性多点模具[J].航空制造技术，2007（11）：30-33.

[3]白雪飘，曾元松，吴为，等.典型双曲度零件柔性多点模具蒙皮拉形技术研究[J].塑性工程学报，2007，14（6）：105-108.