1 引言
    
       在航空工業(ye) 中，鈑金零件是組成現代飛機機體(ti) 的主要部分，約占飛機零件總數量的70%，製造工作量約占整架飛機勞動量的15%，並有品種多數量少，結構複雜、外廓尺寸大、剛性小等特點，直接影響飛機整機質量和生產(chan) 周期。
   
       鈑金件分為(wei) 直線型彎曲件和複雜型麵零件。對於(yu) 直線型彎曲件目前采用多處理機數控係統的壓彎機已占主流，可自動而連續地對後擋架和滑塊位置進行測量，與(yu) 給定值進行比較以便校正，並可利用數控係統預選油缸油壓，可調節後擋架的運動速度且可自動編程。對於(yu) 複雜型麵零件的成形較為(wei) 複雜，其成形設備有蒙皮拉形機、型材拉彎機和噴丸成形機。蒙皮拉形機的固有難題是確定適量的預拉力，其值應在材料屈服強度和極限強度之間，否則會(hui) 過早地出現金屬疲勞。
   
       精密鈑金成形技術常用的方法有橡皮囊液壓成形、數控蒙拉、型拉、滾彎成形技術、超塑成形/擴散連接技術及衝(chong) 擊成形技術。這些技術已被廣泛應用於(yu) 飛機製造中並成為(wei) 鈑金成形的傳(chuan) 統成形方法。其中超塑成形技術的應用是鈑金成形的一個(ge) 飛躍，其應用機種有F-15B,EAP,EFA,ATF,F-SEIF,B-1B及狂風戰鬥機等，其應用的材料也從(cong) 欽合金發展到鋁鏗合金和鋁合金。70年代起，英國Alcan，美國Acoa和法國的Penchiney等公司以及前蘇聯投人大量人力和物力研製並開發鋁鏗合金成形技術。在國外，鋁銼合金構件從(cong) 80年代中、後期開始小批量在飛機上試用，應用範圍逐漸擴大，應用機型有F-15B, EAP,EFA,F-22,F-SE/F,B-1B等等，應用的部位有機身框架、襟翼翼肋、電子設備蓋板、飛機前艙、垂直安定麵、整流罩、發動機通道門、飛機檢修艙門及一些壁板件，獲得了顯著的經濟效益。

    
    2 精密鈑金成形技術
   
       精密鈑金成形技術是將金屬板料、型材、管材等半成品，利用材料的可塑性，在不產(chan) 生切削的情況下製成各種薄壁零件的加工技術。成形工藝是與(yu) 成形時所用機床設備和工藝裝備(模具等)密切相關(guan) 的。該技術的開發不僅(jin) 提高鈑金工藝技術水平，而且提高鈑金零件成形質量和提高鈑金機械化自動化水平，減少手工勞動量。其研究範圍包括:飛機鈑金成形變形量自動控製技術研究;超塑成形/擴散連接結構工藝和檢測方法研究;機翼整體(ti) 壁板噴丸強化技術研究;鈑金柔性製造係統的研究等。鈑金零件加工的特點主要是飛機的結構特點和生產(chan) 方式決(jue) 定的。鈑金零件構成飛機機體(ti) 的框架和氣動外形，零件尺寸大小不一，形狀複雜，選材各異，產(chan) 量不等，品種繁多。大型飛機約3}5萬(wan) 項鈑金零件，而其中的個(ge) 別項目隻有一兩(liang) 件。另外，零件有較複雜的外形，嚴(yan) 格的重量控製和一定的使用壽命要求，並且對成形後零件材料的機械性能有確定的指標，與(yu) 其它行業(ye) 的鈑金零件相比技術要求高，加工難度大。其加工方法除采用傳(chuan) 統方法外，還有本行業(ye) 獨特的工藝技術。就技術水平而言，從(cong) 手工操作、半機械化直到柔性製造係統，加工難度差異很大。

    
    2.1超塑成形技術(SPF)
    
       按照實現超塑性的條件(組織、溫度、應力狀態等)分類，主要有3類超塑性:細晶超塑性、相變超塑性和其它超塑性。而實際生產(chan) 中應用最廣泛的是細晶超塑性，獲取這種超塑性除了要求材料具有等軸細晶組織和優(you) 異的熱穩定性以外，還須滿足兩(liang) 個(ge) 條件:變形溫度T＞Tm(Tm為(wei) 材料熔點溫度，以絕對溫度表示);應變速率低(10-0} 10-'s協。SPF技術有3種基本成形方法，即陰模成形、區域成形和陽模成形，其中應用最普遍的是陰模和區域成形。陽模成形需要專(zhuan) 用設備，其生產(chan) 的零件壁厚比較均勻。陽模成形方法實際仁是將超塑性氣壓成形的方法與(yu) 拉伸成形的工藝結合起來，得到的深腔板成形件腔底與(yu) 腔壁的壁厚差很小，對氣瓶類零件的成形加工具有獨特的技術優(you) 勢。

    
    2.2 超塑成形/擴散連接組合工藝
   
       擴散連接的標準定義(yi) 為(wei) :被連接的表麵在不足以引起塑性變形的壓力和低於(yu) 被連接工件熔點的溫度條件下，使接觸麵在形成或不形成液相狀態下產(chan) 生固態擴散而達到連接的方法。隨著SPF/ DB組合工藝應用的發展，擴散連接涵義(yi) 又擴展為(wei) 大變形/有限擴散的連接方法。用於(yu) SPF/ DB組合工藝的擴散連接方法主要有3種:小變形固態擴散連接、過渡液相擴散連接和大變形/有限擴散連接。在擴散連接過程中應采用惰性保護氣體(ti) 或真空，以防止氧化層的形成和生長。
   
       對於(yu) 欽合金而言，SPF和DB技術條件和工藝參數具有兼容性，因此有可能在構件研製中把兩(liang) 種工藝組合在一個(ge) 溫度循環中，同時實現成形和連接。欽合金SPF/DB構件主要有3種形式。在采用SPF/DB組合工藝進行多層結構的生產(chan) 中，可以先DB後SPF(DB/SPF)，也可以先SPF後DB(SPF/DB)o DB/SPF工藝過程中.構件的芯板結構由板麵的止焊劑圖案而定，構件生產(chan) 可在一次加熱循環中完成，也可分為(wei) 兩(liang) 道工序。一道工序的特點是零件在生產(chan) 過程中無需開模;兩(liang) 道工序則有以下優(you) 點:DB可用氣壓或機械壓力，也可選用其它連接技術;SPF前可對DB質量進行檢測;DB和SPF的溫度可各自優(you) 化，氣壓更易控製;可同時連接幾個(ge) 部件，提高加工經濟性。
   
       而在SPF/ DB工藝過程中，首先根據構件加強要求形式塗止焊劑或焊接，然後外層板和芯板沿周邊DB並氣壓成形，最後在超塑溫度和壓力條件下，完成芯板之間以及芯板和外層板之間的DB。該工藝的主要問題是輔助DB比主要DB困難，DB隻能靠氣壓提供壓力，另外，氨氣中的雜質和經過SPF後脫落的止焊劑容易導致DB連接質量下降。

    
    2.3 激光衝(chong) 擊
   
       激光衝(chong) 擊是一種將激光束以脈衝(chong) 形式衝(chong) 擊金屬表麵形成一種平麵波，穿過工件並同時使材料產(chan) 生塑性變形的技術，其塑性變形深度以及形成的壓應力深度明顯比其他大多數表麵處理的大，從(cong) 而大幅度改進了疲勞性能、斷裂韌性以及應力腐蝕抗力。激光衝(chong) 擊大約是在1965年在Batell實驗室開發的，當時由於(yu) 缺少可靠的、高脈衝(chong) 頻率、高平均功率的激光器而未能工程化。直到1997年才在通用電氣公司(GE)首次獲得商業(ye) 應用，用來減輕軍(jun) 用發動機風扇葉片前緣的外物損傷(shang) 。最近兩(liang) 年，生產(chan) 用激光衝(chong) 擊能力顯著提高。在這方麵，MIC(金屬改進公司)與(yu) L1NL(勞倫(lun) 斯利弗莫爾國家實驗室)有獨特的貢獻。MIC公司使激光衝(chong) 擊技術得以工程化，LINL公司則提供可靠的脈衝(chong) 激光源，脈衝(chong) 重複頻率比以前提高了10倍，從(cong) 而縮短了處理時間，提高了生產(chan) 率，並降低了成本。 MIC公司和LINL公司資助一項合作研究與(yu) 開發計劃，其重點是衝(chong) 擊的應用。MIC公司激光衝(chong) 擊分部新近又安裝了2台LINL公司的商用激光係統，用於(yu) 處理渦輪發動機零件。現代激光衝(chong) 擊係統L1N L-MIC的衝(chong) 擊係統采用的新型的玻璃、閃光燈泵浦激光器。#p#分頁標題#e#
   
    ①係統參數係統的平均功率為(wei) 125 W，脈衝(chong) 寬度10-100ns，脈衝(chong) 能量20J，脈衝(chong) 重複頻率SHz,矩形激光器光點。
   
    一般說，典型的激光衝(chong) 擊參數為(wei) :脈衝(chong) 寬度10-30ns，脈衝(chong) 能量10~20J，脈衝(chong) 重複頻率3Hz,激光點尺寸為(wei) 3~5mm的矩形。
   
    ②表麵準備將激光源指向金屬工件仁經準備的表麵。設定工件內(nei) 有一平麵段處於(yu) 衝(chong) 擊位置。衝(chong) 擊處理前在該表麵施加一層不透明的"可燒熔的油或帶"，在燒熔層上還有一層透明的流動水的"夯實層"。
   
    ③激光脈衝(chong) 將激光器脈衝(chong) 向下件表麵衝(chong) 擊。脈衝(chong) 的光子穿過透明的夯實層，被燒熔層吸收，並迅速出現擴大的等離子雲(yun) 。等離子雲(yun) 被水層夯實在表麵上。夯實的等離子雲(yun) 的膨脹，供工件表麵在10~100ns內(nei) 壓力增到1~10GPa.
   
    ④塑性變形表麵形成的平麵激波然後穿過工件，從(cong) 而形成塑性變形的材料表麵。激光衝(chong) 擊中的高塑性變形率產(chan) 生的塑性變形區遠比其他衝(chong) 擊技術深得多。但冷作硬化程度小於(yu) 1%。

    
    2.4 液壓成形
   
       以液壓囊為(wei) 彈性凹模(或凸模)，以油為(wei) 傳(chuan) 壓介質，使金屬板材在凹模(或凸模)上成形的方法稱為(wei) 橡皮囊液壓成形，簡稱橡皮液壓成形或液壓成形。液壓成形工藝早在50年代就被航空工廠采用。但是由於(yu) 設備條件的限製，壓力隻有80~400k·N/cm2，屬於(yu) 低壓橡皮成形，零件成形後需手工校形。成都飛機工業(ye) 公司從(cong) 瑞典ABB公司引進了一台7.7萬(wan) 噸液壓機，具有壓力高、台麵大的特點，零件成形後手工校形量較小，為(wei) 提高液壓零件的成形質量提供了良好的條件。

    
    2.5激光技術
   
        近年來出現的激光技術可以說是給鈑金加工帶來了又一次革命，激光切割和激光成形應運而生。采用激光切割加工板料，"模具更換"等價(jia) 於(yu) 在NC(數控機床)係統中插人新的加工(切割或成形)程序，所以模具管理問題被NC程序的裝卸問題所代替。而且CAD/CAM技術和現代激光技術相結合為(wei) 尖端生產(chan) 技術(如FMS)提供了新的柔性生產(chan) 工具。激光切割與(yu) CAD/CAM技術相結合，可實現加工各種複雜幾何形狀自動化過程，其中需要采用許多先進技術，如產(chan) 品設計與(yu) 工藝設計的專(zhuan) 家數據庫等。現代生產(chan) 大都是多品種小批量生產(chan) ，為(wei) 提高生產(chan) 率，鈑金衝(chong) 裁應采用成組套裁，即在一塊板料上同時加工出多種零件。產(chan) 品的幾何形狀輸人計算機係統後，CAD/CAM係統對其進行處理，自動計算圖形的周長和麵積，並且自動地進行組合排樣，然後由計算機專(zhuan) 家數據庫產(chan) 生出生產(chan) 過程文件，最後進行NC編程，將生產(chan) 過程文件變成控製信息，如加工參數、切割路線等。激光切割可克服對於(yu) 材料厚度和零件尺寸以及精度要求不同時需要重新製造和更換模具的缺點。現代鈑金加工多采用衝(chong) 床與(yu) 激光切割相結合的組合式加工中心。
    
       激光成形技術是一種新型鈑金成形工藝，是通過激光束對工件進行局部加熱，而後用水或氣體(ti) 急劇冷卻，從(cong) 而成形零件。激光成形技術不需要夾具、模具和外力，因而大大降低了成本，縮短了生產(chan) 準備周期。通過對激光束加熱和冷卻的精密控製，可以有效地控製材料變形。采用激光成形技術，可以彎曲板材、成形錐體(ti) 和球體(ti) 形狀;並可以在管子的特定區域作凸緣、膨脹或收縮。激光成形技術尤其適合於(yu) 傳(chuan) 統方法難以或不可能成形的硬質材料和脆性材料成形。激光成形工藝由兩(liang) 步組成:①激光束沿材料表麵移動;②材料受熱區進行適合的快速冷卻。這兩(liang) 步工序-加熱和冷卻產(chan) 生局部、瞬時、立體(ti) 的應力應變場，使材料發生變形。零件的形狀(材料的變形方式和變形程度)可通過計算機程序來控製。由於(yu) 材料局部溫度的驟增是短時間的，所以工件的材料性能不受影響，材料強度通常不會(hui) 降低，有時還能增大。