某机翼肋模具设计说明书.docx
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某机翼肋模具设计说明书
模具课程设计说明书
某机机翼翼肋模具设计说明书
院系航空航天工程学部
专业飞行器制造
班号84030102
学号2008040301076
姓名赵亮
指导教师邓忠林
沈阳航空航天大学
2010 年 11 月 13 日
沈 阳 航 空 航 天 大 学
钣金成形课程设计任务书
航空航天工程学部飞行器制造工程专业
班级84030102姓名赵亮
课程设计题目：
某飞机机翼翼肋零件成形模具设计
课程设计时间：
2012年1月2日起
至 2012年1 月13日
课程设计的内容及要求：
（一） 基本要求：
1、学会查阅资料和有关手册；
2、能够进行成形件的工艺分析，进行工艺设计、计算、编制工艺
流程图（用 3＃图纸一张）；
3、能够正确地选择模具结构，进行有关的结构设计和计算；
4、能够正确地进行凸、凹模工作尺寸计算和尺寸标注；
5、能够正确地选择压力机设备，进行有关使用参数的校核和计算；
6、能够按照有关国家标准正确地绘制模具图（不少于 1 张 0＃图
纸）：
7、能够按照有关规定正确编写设计说明书（不少于 6000 字）；
8、能够编制模具零件工艺。
（二）模具设计内容：
1、 消化产品零件图，进行工艺分析，借阅参考资料；
2、 成形工艺的设计、计算；
3、 确定模具结构类型，模具尺寸计算，绘制模具装配图；
4、 绘制模具图纸（含装配图及非标准零件图）；
5、 编写设计说明书；
6、 答辩。
（三）主要参考书：
1、田嘉生，冷冲模设计基础，航空工业出版社，1994.
2、虞传宝，冷冲压及塑料成型工艺模具设计资料，机械工业出版社，
1993.
3、 许发樾，模具标准应用手册，机械工业出版社，1994.
4、 郑大忠，模具结构图册，机械工业出版社，1995.
5、 王孝培，冲压手册，机械工业出版社，1990
（四）评 语
（五）成 绩
指导教师
负责教师
学生签名
摘要
模具的类型较多，按照成形件的材料不同，可分为冲压模具、塑料模具、
锻造模具、压铸模具、橡胶模具、粉末冶金模具、玻璃模具和陶瓷模具等，其
中应用最广泛的是冲压模具和塑料模具。
现代飞机主要是由钣金材料制成的薄壳式结构组成。
在现代飞机结构中，
飞机钣金零件的数量占飞机总体结构件总量的比例较大。
飞机钣金零件的加工除采用通用设备和相应的工装外，更多地采用专用成
形设备和工装，它对飞机钣金零件的成形质量起着决定性作用。
而从制造手段
来看，既有手工操作、半机械化操作、机械化操作也有少量的现代柔性制造技
术，他们都在航空工厂综合地运作着。
本次课设要成形的是某机翼翼肋部分，采用橡皮囊液压机成形。
第一章 零件工艺性分析 .............................................................................................1
第二章 钣金成形机的选择 .........................................................................................2
第三章 协调路线的制定 .............................................................................................4
3.1 协调的基本概念 ............................................................................................4
3.2 协调路线 ........................................................................................................4
第四章 工艺计算 .........................................................................................................6
4.1 成型极限计算 ................................................................................................6
4.2 展开件的确定 ................................................................................................6
4.3 弯曲力计算 .....................................................................................................7
第五章 弯曲模具工作部分尺寸 .................................................................................8
5.1 凸模圆角半径 ................................................................................................8
5.2 凸模高度确定 ................................................................................................8
第六章 总结 .................................................................................................................9
参考文献 .....................................................................................................................10
第一章 零件工艺性分析
本次课程设计的钣金件为某型飞机机翼翼肋，属于飞机上得金属薄板材所
制的弯曲类和翻边类零件，其弯曲边尺寸不大，为 15mm，是用来安排与蒙皮件
连接时所用铆钉的地方，零件属于 U 形弯曲类零件，可一次成型，有以下特点：
凸曲线弯边时，由于毛料的轮廓长度大于成型后的零件轮廓长度，因此，
在成型过程中弯边的部分毛料受到挤压。
由于材料处在受挤压状态，容易产生
褶皱，因此凹弯边一次成形也是有限的，所许可的最大弯边高度取决于材料的
种类和厚度、零件的弯边高度和曲率半径、毛料的边缘状况和冷作硬化请况等
因素。
图 1.1 翼肋成品件
第二章 钣金成形机的选择
橡皮压制是飞机钣金零件成形的主要方法之一。
它的生产效率高，而且成
本低，尤其适合于生产经常改变的情况下，制造一些较大尺寸的以及内外轮廓
要求同时压制的低弯边零件，如翼肋、隔框、腹板等。
飞机工厂钣金零件制造车间常用的橡皮成形压床有两大类三种类型：
一类
是柱塞式液压机；另一类是橡皮囊世液压机，它又分为框架式与圆筒世两种结
构。
另外，还有一类可进行橡皮深拉深成形的压床，通常称为橡皮垫式液压机。
2.1 柱塞式液压机
它是橡皮成形早起所有的液压机，其机构和传动原理与锻造液压机类似，
只是其台面面积较大，橡皮容框固定在液压机的活动梁上，由机床的液压油缸
驱动。
液压机台面上安装工作垫板，毛料和成型模放在垫板上，活动下降时，
容框罩住垫板，橡皮在封闭容积内压缩，并向模具四周流动，毛料就能在橡皮
压力的作用下与成型模贴合。
为了提高机床的工作效率，这类机床可以装有两
个能水平移动的工作台，是机床不因装料、卸料、更换成型模而延误时间，使
其连续工作。
2.2 橡皮囊液压机
橡皮囊液压机是提高飞机钣金制造工艺技术水平的关键设备，利用橡皮囊
液压机加工出来的飞机钣金零件：
质量高，零件和模具的符合性好，无须补充
加工，可减少零件用榔头敲打留下印痕及零件内部的残余应力，提高飞机寿命，
减轻劳动强度，提高工作效益，可进行零件批量生产。
我国飞机工厂多熟都拥有框架式橡皮囊液压机，从外观上看它的床身像一
个方匣子，是由铸钢制成的装配件，内里安装有橡皮囊与橡皮垫。
床身两侧附
有左、右两个可移动的工作台。
工作时，先将成型模和毛坯放在一侧的工作台
上，然后操作按钮，使其进入机匣工作区内，此时工作台下的梳妆齿板顶靠，
使荣框四周全部处于封闭状态，随后启动按钮向橡皮囊内充入高压流体。
充压
后的橡皮囊即刻膨胀，压迫位于其下的橡皮垫，使其逐渐充满容框，产生高压，
迫使毛料贴附成形模而形成零件。
保压一定时间后，可抽出高压液体，是橡皮
囊复原。
操纵工作台下的梳妆齿板错位离开，工作台旋即退出，卸下零件；另
一个装好的毛料和成型模的工作台随之进入工作区进行压制工作。
本次课设钣金零件为某小型机翼肋，生产批量较大，且要符合未来的趋势，
所以选择橡皮囊液压机。
第三章 协调路线的制定
3.1 协调的基本概念
协调是指相配合的两种零件在尺寸和形状方面的一致性。
互换包括完全互换和不完全互换。
而对飞机钣金零件，不一定要求完全互
换，有些地方是要求局部互换，但要求完全协调。
互换不仅要体现协调准确度，还要求制造准确度；而协调只体现协调准确
度，因而具有互换性的零件， 必将是协调的，所以协调是保证。
协调原理
任何产品或零件的制造，其几 何形状和尺寸的形成，一般都是根 据图纸
所确定的理论形状和尺寸，在生产过程中通过一定的量具、工装或机床而获得
的。
在这一过程中，首先需要根据标准的尺度量具制造出生产中使用的各种测
量工具 或仪器，然后用这些量具制造各种 工夹模具，最后通过工装模具或机
床加工出所需的形状或尺寸，这一过程中包含尺寸传递的过程。
3.2 协调路线
17 框上半框由模线样板按照传统协调路线制造，所以有如下的协调路线
图，如图 3.1 所示
图 3.1 协调路线
第四章 工艺计算
4.1 成型极限计算
飞机翼肋材料为 LY12M（新淬火状态）,查询《航空制造工程手册》得到凹
曲线弯边的极限弯边系数为在单位压力 7.5-40Mp 时 Kt=15﹪-20﹪。
由 K=H/（R-
H）﹪，板厚为 2mm，
4.2 展开件的确定
由于 t=2 r=4
所以，
r/t=4/2=2>0.5
有色金属 C=（1--1.1）t,取 1.1t=4.4
根据《冲压工艺学》的公式得
LU=L1+L2+L3-2C=420+15+15-8.8=441.2
LW=[（R+h）2-0.86Rr-0.14r2-h2]1/2-R
= 13.2
LD=（441.2-420）/2=10.6
式中L1,，L2，L3——为直边长度
t——弯曲件厚度
C---单边间隙
然而，翼肋外缘属于曲率较大的弯边钣金零件，由模线样板制造，外形尺
寸很难准确计算，零件在成型过程中，有部分区域收缩或拉伸，因此容易造成
弯边高度达不到零件规定的公差范围，展开样板很难计算准确，因此，采取如
下措施：
用铝板（M 状态）下毛料制造一件合格零件后，将局部拉伸或收缩不被剪
开并展平，作为制取展开样板的依据，由此样板制成展开样板来成形零件。
经
过几次试压后直至成型出合格零件，就将此样板确定为正是样板而用于生产。
图 4.1 展开件草图
圆孔翻边计算
d0 = D - 2（h - 0.43r - 0.72t ）
d0=66.32
d0/D=66.32/90=0.737<0.8
故可以一次成形。
4.3 弯曲力计算
弯曲力收材料力学性能，零件形状尺寸，弯曲方式，模具结构形
状与尺寸等诸多因素的影响，很难用理论分析的方法进行准确计算。
因此，在生产中均采用经验公式估算弯曲力：
F=（0.65～0.8）Bt2δb/（rp+t）
=0.7*390*42*780/（4+2）
=567840N
式中：
B——弯曲线长度（mm）
T——板料厚度（mm）
δb——材料抗拉强度（Mpa）
rp——弯曲凸模圆角半径（mm）
第五章 弯曲模具工作部分尺寸
5.1 凸模圆角半径
弯曲件的相对弯曲半径 r/t 较小时，凸模圆角半径 rp 可取弯曲件的内弯
曲半径 r，但不能小于允许的最小相对弯曲半径，应先完成较大的圆角半径，
然后再用整形工序达到要求的圆角半径。
当弯曲半径 r/t 较大且精度要求较高
时凸模圆角半径应根据回弹值进行修正。
由于本次钣金课设利用液压成型机完成，不考虑这些，可用内弯半径。
5.2 凸模高度确定
图 5.1 模具整体
第六章 总结
在两周的课设过程中，我主要研究了飞机钣金类零件成型中橡皮囊液压机
成形，通过这次课程设计实习，我有如下几方面的感触：
首先，在这次课程设计实习中，通过自己的努力和请教老师和同学，我收
获很大，不但比较系统的复习了以前所学习的所有关于冲压工艺学，机械制图
以及相关制图软件操作的知识而且加深了对以前那些枯燥公式的理解。
其次，以前我总是以为我什么东西都懂了，但到了实际设计过程中才发现
自己是那么的肤浅，所以设计过程中我逐渐克服了自己眼高手低的缺点。
通过
此次实习，把自己所学习的知识运用到实际中解决实际生产中的问题，增强了
我的理论联系实际的观念，提高了自己理论联系实际的能力。
理论是对实际操
作的一个提炼和升华，是一个被理想化了的实际操作的模型，将实际操作简单
化了。
而实际操作却是比理论更复杂的，因为在实际操作过程中会遇到许许多
多人为因素和社会因素。
参考文献
1.殷国富，Solidworks2004 模具设计精解，机械工业出版社，2005。
2.许发樾，模具标准应用手册，北京：
机械工业出版社，1980。
3.王孝培，冲压手册，北京：
机械工业出版社，1986。
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