[发明专利]一种复合结构的拉形模及其制造方法

说明书

本发明涉及飞机金属蒙皮制造领域，具体是一种复合结构的拉形模及其制造方法，包括上模组件和下模组件，所述上模组件和下模组件通过导向定位装置组件相连，所述上模组件位于下模组件的上方，所述下模组件的上表面设置有蒙皮零件定位孔制孔装置组件，所述下模组件的侧面设置有至少两个耳环形钩子。本发明具有复合结构特点的下模和上模，其基体采用铸铝材料并设有减轻槽、加强筋，因此能显著减轻拉形模总重量；铸铝基体型面上网格状分布的燕尾槽，因此能牢固固持可切削树脂、有效预防可切削树脂层开裂、脱落，延长拉形模使用寿命。

技术领域

本发明涉及飞机金属蒙皮制造领域，具体是一种复合结构的拉形模及其制造方法。

背景技术

由于飞机气动外形及功能布局的需要，有的蒙皮是单曲面形状，有的是双曲面形状，还有的是“S”、局部有鼓包或凹陷的复杂形状。蒙皮零件的型面精度影响飞机装配质量，金属蒙皮零件的表面质量缺陷如压伤、划痕、起皱、桔皮等影响飞机疲劳寿命，因此，如何优质、高效生产复杂曲面蒙皮是飞机制造主机厂一直在研究、改进的重要课题之一。

拉形模是成形飞机金属蒙皮的重要专用工艺装备，其结构、型面材料、几何精度、表面质量决定金属蒙皮的精度、质量。对于单曲面、无鼓包的双曲面蒙皮，拉形模结构只有下模、起吊装置；对于“S”、局部有鼓包或凹陷的复杂曲面蒙皮，拉形模结构由下模、上模、导向定位机构、起吊装置等组成。

从文献资料来看，航空工业出版社1992年出版的《航空制造工程手册——飞机钣金工艺》第12章《蒙皮零件成形》第12.4.7.2节介绍的拉形模结构形式有：木框或竹胶板框环氧胶砂模、金属骨架环氧塑料模、以泡沫塑料为基体的环氧树脂+玻璃钢型面模。实践证明，这些结构的拉形模已经无法满足现代飞机对金属蒙皮的技术、质量、寿命、可靠性等新要求

从国内飞机制造主机厂的实际情况来看，早期的拉形模结构为“木质基体+环氧树脂型面层”，由于其精度低、寿命短，因此从20年前开始就被逐步淘汰；20年前开始研究、试验采用“钢框架+铁丝网+石英砂+环氧树脂”的结构，由于此种结构的表面环氧树脂容易开裂，影响拉形模精度、寿命，因此大约从5年前开始被逐步淘汰；20年前也开始研究、试验采用全铸钢材料、全铸铝材料的结构，由于难以保证蒙皮零件表面质量，因此10年前开始研究、试验以铸钢、铸铝为基体，型面敷环氧树脂层或可切削树脂层的复合结构。

铸钢材料强度高、硬度高、耐磨性好、寿命长，具有可直接在基体上钻孔、攻丝以便连接导向定位装置的优点，但同时有难以克服的诸多缺点，如因为其硬度远远高于铝合金蒙皮，因此会经常造成铝合金蒙皮的表面存在碰伤、划痕等质量缺陷；又如由于上、下模的间隙难以实现与蒙皮厚度完全均匀、一致，因此会经常造成铝合金蒙皮的表面存在局部压伤、压薄，且无法消除拉形过程中的起皱等质量缺陷；再如因为铸钢材料的密度高，制造大型、超大型蒙皮拉形模时其重量往往超过5吨甚至10吨以上，超过了生产现场、运输过程中吊车、设备的承载能力，安全隐患很大。此外，铸钢材料型面上的刻线只有约0.2mm深、0.2mm粗，本来就不易识别，而铸钢材料极易锈蚀、表面粗糙度很难达到Ra0.8，锈蚀不但影响型面粗糙度，而且影响型面上本来就不易识别的各种标记、刻线的清晰度及寿命，影响工人正确、快速识别，极易造成错误识别导致产品故障甚至报废。后来，研究、试验了在铸钢基体型面上直接敷环氧树脂层或可切削树脂层，但发现树脂层与基体粘接性差，树脂容易脱层、脱落，需要经常返修。以上缺点无法满足技术、质量要求越来越高的现代飞机制造。