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摘要：本文通过对盆形件零件落压成形工艺中的改进，主要介绍了落压成形的技术原理，落压成形的特点、落压零件回弹的修复及该零件落压成形的试验过程，结合盆形件零件特点，通过对这些环节的改进、优化、完善，成功改进此零件的成形精度
关键词：落压成形；盆形件；外形精度
1 引言
落压成形能够加工出因外形复杂而其它工艺方法不能或难以成形的飞机钣金零件，零件成形的表面质量相较冲压成形差，但可成形更复杂、难度更大的零件，是常规冲压工艺方法的一种补充。
2 落压成形的特点、及其设备、模具
2.1 落压成形特点
落压成形的零件多为复杂的立体空壳零件，而落压模又无压边装置，因此零件在成形过程中经常会出现拉裂、起皱等缺陷，为防止集中变薄和失稳起皱就变得十分突出。落压成形有以下特点：
1）落锤冲击力的大小可根据成形需要在机床额定范围内灵活控制。
2）成形过程中，可视具体情况逐次，渐进的成形。
3）模具结构简单，费用低，制模周期短；适合飞机“品种多、批量小、变化快”的生产特点。
2.2 设备介绍
制造落压零件的主要设备是落锤，其次是振动剪、点击锤、收缩机等辅助设备。
落锤主要有三种型式：夹板式、绳索式和空气式，常用的是空气式落锤；
2.3 成形模具——落压模
落压模下模与所成型零件的形状相吻合，一般将标准型面放在硬度较高的下模上，可以保证标准型面在锤击中不发生变形，从而保证零件形状的精确度。
3 典型零件分析
3.1 零件介绍
材料：LY12-M-δ1.5mm，尺寸：1250×1250mm，材料规范：GJB2053-2008.外形如图一：
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图一
据材料性能最小弯曲半径计算，零件材料最小弯曲半径R为：
R= 1.5δ=1.5×1.5=2.25
由于弯曲半径R=2.25小于设计要求半径R5，成形时可以不考虑这方面因素。
零件材料最小变薄量：
δ实际=δ公称-［δ公称×20%+＜Δ＞］
板材公差Δ=±0.1
成形前的最小厚度：1.5×20%=0.3
1.5-0.1=1.4
成形后的最小厚度：1.4-0.3=1.1
零件尺寸：1250×1250，落压模的外形尺寸：1600×1600，零件下料尺寸为1500×1500。
使用的设备为5吨落锤，辅助设备为震动剪和点击锤。
3.2 存在问题
此零件在生产中长期存在顶部翻边R不能满足图纸要求（图二所示），图纸要求成形完后R5±0.8；实际零件落压成形后的值为R8。为了保证R部位的尺寸，要求工人对此部位进行校形，但修整会导致边缘松懈、起皱，不贴胎，内径尺寸φ852无法保证，R根部材料拉伸变薄，甚至拉裂，使成形的零件无法满足设计要求。
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图二
在装配过程中，成品件与该零件在R根部无法紧密贴合，导致φ5铆钉孔中心距零件边缘只有4.0mm，铆钉无法排列，难以铆接。该零件在装配时每架机都需现场敲修，表面质量得不到保证，装配现场零件只能目视检查，存在一定的安全隐患。
零件的检查依据是检验模，检验模依据反切内样板制造，由于公差累积，最终检验模的最大公差达到 ±0.4mm，落压模的制造过程为：检验模（凸）—石膏模（凹）—落压下模（凸）—+δ—落压上模（凹），在翻制过程中每次公差为±0.5mm，所以从检验模到落压下模，最大的公差积累为±1.0mm，零件的最终的贴胎度为≤0.5mm，这样，零件的最后最大的公差积累就是1.9 mm，在不考虑回弹的情况下R5成形完后最好的结果是达到R6.9。实际状况其实回弹是不可避免的，造成落压模与检验模误差会远远大于±1.0mm。
由制造过程看出，影响R5的主要因素是检验模和落压模的制造公差，落压模在翻制过程中，进行三次浇注，目的是使落压模下模型面和检验模的型面完全一致，保证落压模型面的准确度。
3.3 零件分析
采用落压成形无法制出合格的零件，我们考虑用液压或冲压的办法成形该零件。
无论是液压或冲压成形，计算毛料都是其中重要的一环。毛料的大小及形状对于拉深零件来说至关重要，如果毛料太大，零件容易起皱或拉裂；如果毛料小零件外形则保证不了。我们先根据计算估算零件的展开料，
D0=
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D0：毛料直径
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：底部弯曲中心直径
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：底部筒形直径
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：零件拉深高度
D0 =
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= 1150
拉伸极限系数mj=d/D0=（898+908）/2/1150≈078
查表得知：有凸缘筒形件材料极限拉伸系数
m4j=0.78
此零件的拉伸次数为4次。
由计算结果可以看出，该零件可以液压和冲压成形出，要成形出此零件，需要4套工装，零件在半成品时需进行中间退火，该零件1套拉深大概需要80万元，4套需320万元，工装制造周期约半年。且工装到位后需要试压，如果试压不合格，工装返修周期约3个月。
如果采用改进检验模和落压模的办法，有可能能成形出合格的零件，且只需要1套落压模，费用约50万元，制造周期约25天，返修周期约15天，
从以上对比可以看出，如采用落压成形方法，可节约费用如下：
模具费用节约：320-50=270万元，
模具制造周期：180天-25天=155天
模具返修周期：90-15=75天。
同时，落压模的原材料可以重复使用，节约一部分成本。
以上数据看出，无论是经费还是制造、返修周期，改进落压成形是比较理性的办法.。
3 4 改进措施
3 4 1 工装的改进
考虑到零件成形过程中有回弹和各种公差积累，采取以下步骤：第一步，样板和检验模只取负差，即检验模R5制造时只有R4.6，第二步，考虑回弹的情况下，最终将落压模R5制成R4.0。
3 4 2 零件成形中的改进过程
零件的成形过程考虑到零件重复落压，增加了1次中间退火。在落压过程中，为了使毛料的变形量逐渐增加，达到逐渐成形的目的，我们采取了垫层板的成形方法，单个层板厚度为5mm，共垫20层，用以限制拉深深度及凸缘起皱。在成形过程中，边锤击边撤层板，且每次撤出层板的数量尽可能少，这样有利于减少因撤层板过多而形成的压痕，保证了零件高度方向的表面质量。
第一件零件落压成形完，R5处得到了很好的改善，对该零件转角部位选取了5个点进行了厚度测量和弯曲半径测试，数值如下：
表一
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测量零件表面贴胎度，最大处间隙为0.6，最小处间隙为0.1。
对以上数据进行分析，材料厚度大于成形后的最小厚度1.1，零件的贴胎度不符合要求≤0.5，顶部R也是没有达到设计要求的R5±0.8。
总结第一件零件成形的经验，在试压第二件零件前，对落压模进行了改进，考虑到回弹和材料在此处的拉伸状况，将落压模的R5处角度改为R4，为了使毛料在成形过程中各个方向受力均匀，将下料尺寸由1500×1500改为按φ1500。
第二件零件在试制成形过程中，考虑到R4角度接近极限材料最小弯曲半径，零件增加了1次完全退火和1次落压校型。为了减少起皱和减小皱纹，改进了进料程序，改为渐进成形的方法。对该零件同样选取了5点进行测试，数值如下：
表二
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对零件上表面的贴胎度进行测量，结果为最大处间隙为0.5，最小处间隙为0.2。
3.5 表面质量控制
在零件试制过程中，对零件表面质量进行了相应的控制，主要表现以下几方面：
1）落压过程中，通过在零件上下表面垫不同厚度、大小的橡皮块 进行落压成形，及时消除皱纹。
2）零件退火和淬火完后，用落锤进行校形、修整，减少手工修整工作量。
3）零件在成形和校形后，及时清洗和擦拭表面油污及附着的表面残留物。
4 改进效果
成形后的零件表面目视检查平滑光顺，零件材料变形处没有撕裂、死皱，边缘无小裂纹现象，零件的整体效果良好。装配时铆钉边距完全满足装配要求。
此盆形件外形精度加工改进，提高了零件的最终质量，解决了敲修难题，将原来通过敲修仅能保证部分铆钉边距可使用的情况，改善为整个边距都得到保证。最主要的消除了现场敲修产生裂纹的隐患。
5 结束语
该零件的成形过程，通过对工艺参数和工艺方法的改进，以及成形过程中对参数不断的修正，最终加工出合格零件。为以后该类型零件的落压成形借鉴了宝贵的经验。
目前，充液成形方法具有零件成型极限高、形状复杂、精度高的优点，在国内已经广泛应用，充液成形替代落压成形方法将成为趋势。
参考文献：
[1]《钣金工艺学》 西北工业大学出版社 2011年
[2]《航空制造工程手册》 航空工业出版社 1998年
[3]《简明铝合金手册》 上海科学技术文献出版社 2002年