飞机零件冲压模具设计与研究

张羽

摘 要：在飞机制造过程中，会涉及很多学科，同时也会涉及很多零件加工方法，冲压，这个名词我想很多人都不会陌生，它是对金属板材的一种加工方法，而最常见的是冷冲压，它的好处就是成本非常低，同时加工后的零件表面质量也很好，对于这种加工方法，需要设计者通过零件工艺分析来确定冲压的方式，并需要大量的设计计算，才能设计出使用的冲压模具。

关键词：工艺分析；设计计算；工艺分析

中圖分类号：TG386 文献标识码：A

飞机机身上有很多钣金零件，而这些零件有些是不能通过其他的加工方法得到的，只能用冲压的方法加工，而对于这些零件的要求就是加工过程中保证零件的表面粗糙度，并且加工后零件的表面不能有毛刺和划痕，同时在加工过程中也要保持零件的表面粗糙度，通过查阅资料，我们可以得到普通的冲压模具对零件的精度要求表1。

对于冲压零件的材料也是有要求的，对于零件的力学性能有着非常严格的要求，要求零件的强度要低一些，塑性要好，厚度公差要符合国家的标准。

对于零件的排样方法，一般是根据零件的形状和现代先进的优化方法来排样，一般排样方法分为单排，多排，交叉排（如图1所示），根据零件的不用将零件混合排样也可以。

1.设计计算

在对模具的设计计算过程中，要考虑对每个环节的计算，包括零件的下料，模具关键位置零件的设计计算。

1.1 冲压力

冲压力也就是在冲压过程中对零件的力，它的计算方法是将在冲压过程中对零件每个动作产生的冲裁工艺力相加起来，工艺力包括冲裁力、冲孔冲裁力、落料冲裁力、卸料力、推料力、顶件力。

在这些工艺力的计算公式中，冲孔冲裁力的计算公式最复杂，它的计算方法如下：

而对于一般的冲压力是这么计算的，有些冲压模具也会出现不产生某个工艺力。

1.2 冲压模具刃口尺寸

模具刃口的尺寸设计计算是指冲孔的凸、凹模尺寸计算，冲孔的凸模刃口尺寸计算方法是孔径公差的0.75倍加上冲孔的最小极限尺寸，并取下偏差；冲孔的凹模刃口尺寸计算方法是，凸模刃口尺寸与凸、凹模最小初始双面间隙相加，并取上偏差，如图2所示。

2.模具结构设计

在飞机钣金类零件加工过程中，由于飞机的零部件比较多，形状也很复杂，一般选取冲压模具为复合机构，这样可以做到加工数量多，加工效率高，在冲压模具的结构设计上有几个关键位置需要设计者们确认。

模具的结构形式有很多种，需要设计者去根据生产的需求和零件的要求去选取不同的结构形式，但一般的模具都有几个共同的部件，定位零件、卸料与推料装置、导向装置、联接与固定零件。

（1）定位方法：冲压模具的重要位置之一，它的作用非常关键，冲压件是否到达预定位置，是否可以冲压，都是需要定位装置确认，而冲压模具一般的定位方法为定位销，将定位销安装在凸凹模上。如图3所示。

（2）导向装置：在选取导向装置的时候，有很多种方式，有导板式的、滚珠导柱式的、有滑动式导柱的，而本模具设计上采用滑动式导柱，原因是操作方便，成本低。

（3）卸料装置：卸料分为两种，一种是对加工后成品零件的卸料，另一种是对材料的卸料，也叫调料，一般对零件的卸料方法采用打料装置，而调料的卸料方法为弹簧法。

通过这些位置机构形式的选用，可以将飞机零件的冲压模具设计出来，再结合上述计算方法计算出来的尺寸，可以绘制出具体的图纸，该模具的装配图如图4和图5所示。

结语

通过以上我们可以看出冲压模具设计和研发的流程，需要对飞机零件工艺分析，对模具尺寸进行计算，选用关键位置的结构形式，最后绘制图纸，这是一套飞机零件冲压模具最基础的设计方法，而对于我们设计者，需要在实践中开拓脑筋，研发新的设计流程和结构形式，来满足不断提高的飞机零件精度要求。

参考文献

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[2]王秀风，万良辉.冷冲压模具设计与制作[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005.

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