特種沖壓成形技術其*的優點應用廣泛
鈑金沖壓件以其*的優點在航空發動機中占有非常重要的地位,應用范圍十分廣泛。從發動機zui前端的整流罩到zui末端的尾噴口，隨處都有沖壓件，據統計，沖壓件數量能占到30%以上。新型航空發動機鈑金沖壓件呈現出以下趨勢：形狀更復雜；尺寸和形位精度要求更高；材料更薄；新材料使用多；要求表面完整性好、抗疲勞性能好。這些都對板材沖壓成形技術提出新的挑戰。
隨著數字化技術、信息技術、自動化技術、測控技術等的發展，在新材料、新結構、高技術含量的鈑金沖壓件研發需求拉動下，沖壓成形技術在深度和廣度上都取得了的發展。特別是特種沖壓成形技術取得更大的進步，一些特種成形技術在航空發動機上的應用也取得較大發展。
特種沖壓成形技術
特種沖壓成形技術是相對于傳統沖壓成形技術而言的非傳統沖壓成形技術的統稱，是金屬板材沖壓件非常重要的制造技術。特種沖壓成形技術除了具有一般沖壓成形技術共有的優點外（生產率高；加工的零件壁薄、形狀復雜，可以得到強度大剛性高而重量輕的零件；加工出來的零件質量穩定、一致性好、互換性好；材料利用率高；操作簡單、易于掌握等），還具有各自的特點和優勢。特種成形技術發展、應用，提高了鈑金零件的成形能力和成形質量。
航空發動機上的鈑金沖壓件形狀異常復雜，尺寸大小懸殊，材料各異，產量不同，品種繁多。而且航空發動機上的零件與其他行業的鈑金零件相比技術要求更高，加工難度大。不僅要求零件的形狀及尺寸滿足設計技術要求，航空業*的可靠性還要求零件具備可靠的使用壽命，因而對其成形后的零件性能也有相當嚴格的要求。一些特種成形技術在航空發動機制造領域有了一定的應用，而有的特種成形技術則由于技術本身的特點不太適用于航空發動機鈑金沖壓件或尚未開展相應的應用研究，目前還未在航空發動機上應用。
差溫拉深成形技術
差溫拉深成形技術就是在拉深過程中使毛坯的變形區和傳力區處于不同的溫度，提高傳力區材料的變形抗力，同時減小變形區的變形抗力，使強區更強、弱區更弱，從而更加有利于提高零件拉深成形的極限變形程度的一種成形技術。溫差拉深成形可以分為局部加熱和局部冷卻拉深兩種方法。溫差拉深成形較一般拉深成形能夠降低極限拉深系數0.3～0.35左右，即用一道工序可以代替普通拉深方法的2～3道工序，特別適合于深盒形或筒形零件的拉深成形。由于加熱溫度受模具耐熱能力的限制，所以，目前溫差拉深主要用于鋁、鎂、鈦等輕合金零件的沖壓成形，對鋼板則應用不多。溫差拉深成形技術還未在航空發動機制造領域應用。
徑向壓力拉深成形技術
徑向壓力拉深成形是在拉深凸模對毛坯作用的同時，高壓液體在毛坯變形區的四周施加徑向壓力，使變形區的應力狀態發生變化，并使徑向拉應力的數值減小，使毛坯變形區產生變形所需的徑向拉應力下降，減輕了毛坯傳力區的負擔，同時溢流的液體在零件與毛坯間形成良好的潤滑，從而提高材料的極限變形程度。由于所用模具和設備復雜，該成形技術應用受到限制，目前也未應用在航空發動機制造領域。
高速成形技術
普通沖壓成形工藝中，毛坯產生塑性變形所需要的能量是通過沖壓設備得到的。高速成形技術則利用爆炸、水電、電磁等產生的能量，在短時間內轉化為周圍介質（空氣或水）中的高壓沖擊波，并以脈沖波的形式作用于毛坯，使它產生塑性變形，從而成形出零件。高速成形分為爆炸成形、水電成形和電磁成形等三種方法。高速成形也屬于半模成形范疇，因此其所用模具結構也相對簡單，所加工零件尺寸不受設備限制，適于小批量或單件研制。該技術受安全、精度等影響，還未在航空發動機制造領域應用。
激光熱應力成形技術
激光熱應力成形是日本人在1985年提出的一種新的板材成形技術，通過激光束對零件進行局部加熱，而后用水或氣體急劇冷卻，利用應力變化、控制，實現零件的成形。采用激光熱應力成形技術可以彎曲板材，成形錐體和球體形狀的零件。德國trumpf公司于1997年發明了激光彎曲成形多用機床。該技術也未應用于航空發動機制造領域。
單/多點成形技術
單點漸進成形技術是基于快速原型制造技術中分層制造思想而開發的一種新型成形技術。該技術將復雜的三維實體模型沿高度方向離散成等間距的斷層面，生產一系列加工軌跡環，成形工具頭在數控系統的控制下，沿生成的加工軌跡逐層進行塑性加工，通過多層的累積變形得到zui終的零件形狀。該技術具有高度柔性，適合新品研制或小批量生產。
多點成形技術起源于20世紀60年代的日本，通過對傳統成形模具進行離散化處理，以高度可以調節控制的陣列頂端構成的空間包絡曲線代替傳統的模具實體表面。該技術具有無模、快速、低成本等突出優點。零件可以冷成形，也可以對金屬壓頭加熱實現熱成形的效果。單/多成形技術都還未應用于航空發動機制造領域。
溫熱成形技術
溫熱成形技術是利用材料在加熱后塑性和延伸率顯著提高，屈服強度迅速下降、破裂傾向減小的特性進行板材成形的技術。溫熱成形不但能夠實現冷塑性差的材料的成形，同時在高溫下能夠消除零件變形的殘余應力，減小回量，提高零件成形精度。溫熱成形可以分為耦合溫熱成形和熱介質成形。耦合溫熱成形技術已廣泛應用于航空發動機領域，已成功制造出鈦合金復雜罩子、調節片、密封片，室溫低塑性材料的各種拉深成形板材零件。熱介質成形技術采用某種高溫傳力介質，如高溫橡膠等黏性介質、液態等離子水和高溫高壓油、固態特種粉末等作為軟凸模或凹模而進行的一種熱成形技術。該技術具有溫熱成形和充液成形雙重優點，能夠實現更加復雜零件的成形。熱介質成形還未應用于航空發動機制造領域，但其必將成為航空發動機制造復雜低塑性板材零件的關鍵技術之一。
超塑成形技術
材料超塑性是指特定條件下材料出現異常高的延伸率的特性，一般認為延伸率超過100%即定義為具有超塑性。超塑成形（spf）是利用一些材料在特定條件下具有超塑性的特性，進行零件成形的技術。分為板材超塑成形和鍛壓超塑成形，這里介紹的均為板材超塑成形。該技術的應用，在某種程度上被視為航空航天技術水平發展的象征，對航空航天技術的發展具有非常重大的意義。板材超塑成形技術已廣泛應用于航空發動機制造領域，利用該技術成功制造出航空發動機鈦合金整流罩等零件。超塑成形/擴散連接技術已制造出多層葉片、調節片、壁板等零件。超塑成形/擴散連接技術在航空發動機領域具有非常廣闊的發展應用空間。
充液成形技術
充液成形是利用液體壓力使工件成形的一種塑性加工工藝。按使用坯料形式的不同，可以分為三種類型：板材充液成形、殼體充液成形和管材充液成形。板材和殼體充液成形使用的成形壓力一般較低，而管坯充液成形使用的壓力較高，故也稱內高壓成形。充液成形技術具有以下突出優點：大大提高成形極限，減少拉深次數；抑制內皺產生；提高零件的形狀和尺寸精度；零件表面精度高；厚度分布均勻；簡化模具結構、降低模具成本、縮短模具制造周期；成形零件可以很復雜。該技術非常適應航空發動機零件超復雜、高精度、高性能等要求，因此在航空發動機制造領域具有非常廣闊的發展前景。目前應用該技術已成功制造出航空發動機用薄壁微截面精密鈑金件等。
橡皮成形技術
橡皮成形技術屬于金屬板材塑性成形范疇，是指用橡皮墊或液壓橡皮囊作為通用凸模或凹模，將金屬板材按照剛性凸模或凹模加工成形的方法。橡皮囊成形以其高度的柔性及高精度，已經廣泛應用在飛機制造領域。橡皮復合成形采用聚氨酯橡膠制造凸模或凹模，還可以通過靈活增加或撤銷橡皮墊能夠實現零件的成形。該技術在航空發動機制造領域應用較廣，主要應用于薄壁回轉體零件的精密校形。
航空發動機制造對沖壓技術應用需求
為了滿足航空發動機鈑金沖壓件形狀復雜、超高精度的要求，需要大力發展充液成形、沖壓成形仿真、溫熱成形、超塑性成形等精密沖壓成形技術，并開展各種技術的集成應用研究。
大批量生產需要大力發展沖壓技術，如連續沖壓技術的應用。
為了適應航空發動機零件高性能、高可靠性和長壽命要求，需要開展沖壓成形件抗疲勞制造技術研究。
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隨著數字化技術、信息技術、自動化技術、測控技術等的發展，在新材料、新結構、高技術含量的鈑金沖壓件研發需求拉動下，沖壓成形技術在深度和廣度上都取得了的發展。特別是特種沖壓成形技術取得更大的進步，一些特種成形技術在航空發動機上的應用也取得較大發展。
特種沖壓成形技術
特種沖壓成形技術是相對于傳統沖壓成形技術而言的非傳統沖壓成形技術的統稱，是金屬板材沖壓件非常重要的制造技術。特種沖壓成形技術除了具有一般沖壓成形技術共有的優點外（生產率高；加工的零件壁薄、形狀復雜，可以得到強度大剛性高而重量輕的零件；加工出來的零件質量穩定、一致性好、互換性好；材料利用率高；操作簡單、易于掌握等），還具有各自的特點和優勢。特種成形技術發展、應用，提高了鈑金零件的成形能力和成形質量。
航空發動機上的鈑金沖壓件形狀異常復雜，尺寸大小懸殊，材料各異，產量不同，品種繁多。而且航空發動機上的零件與其他行業的鈑金零件相比技術要求更高，加工難度大。不僅要求零件的形狀及尺寸滿足設計技術要求，航空業*的可靠性還要求零件具備可靠的使用壽命，因而對其成形后的零件性能也有相當嚴格的要求。一些特種成形技術在航空發動機制造領域有了一定的應用，而有的特種成形技術則由于技術本身的特點不太適用于航空發動機鈑金沖壓件或尚未開展相應的應用研究，目前還未在航空發動機上應用。
差溫拉深成形技術
差溫拉深成形技術就是在拉深過程中使毛坯的變形區和傳力區處于不同的溫度，提高傳力區材料的變形抗力，同時減小變形區的變形抗力，使強區更強、弱區更弱，從而更加有利于提高零件拉深成形的極限變形程度的一種成形技術。溫差拉深成形可以分為局部加熱和局部冷卻拉深兩種方法。溫差拉深成形較一般拉深成形能夠降低極限拉深系數0.3～0.35左右，即用一道工序可以代替普通拉深方法的2～3道工序，特別適合于深盒形或筒形零件的拉深成形。由于加熱溫度受模具耐熱能力的限制，所以，目前溫差拉深主要用于鋁、鎂、鈦等輕合金零件的沖壓成形，對鋼板則應用不多。溫差拉深成形技術還未在航空發動機制造領域應用。
徑向壓力拉深成形技術
徑向壓力拉深成形是在拉深凸模對毛坯作用的同時，高壓液體在毛坯變形區的四周施加徑向壓力，使變形區的應力狀態發生變化，并使徑向拉應力的數值減小，使毛坯變形區產生變形所需的徑向拉應力下降，減輕了毛坯傳力區的負擔，同時溢流的液體在零件與毛坯間形成良好的潤滑，從而提高材料的極限變形程度。由于所用模具和設備復雜，該成形技術應用受到限制，目前也未應用在航空發動機制造領域。
高速成形技術
普通沖壓成形工藝中，毛坯產生塑性變形所需要的能量是通過沖壓設備得到的。高速成形技術則利用爆炸、水電、電磁等產生的能量，在短時間內轉化為周圍介質（空氣或水）中的高壓沖擊波，并以脈沖波的形式作用于毛坯，使它產生塑性變形，從而成形出零件。高速成形分為爆炸成形、水電成形和電磁成形等三種方法。高速成形也屬于半模成形范疇，因此其所用模具結構也相對簡單，所加工零件尺寸不受設備限制，適于小批量或單件研制。該技術受安全、精度等影響，還未在航空發動機制造領域應用。
激光熱應力成形技術
激光熱應力成形是日本人在1985年提出的一種新的板材成形技術，通過激光束對零件進行局部加熱，而后用水或氣體急劇冷卻，利用應力變化、控制，實現零件的成形。采用激光熱應力成形技術可以彎曲板材，成形錐體和球體形狀的零件。德國trumpf公司于1997年發明了激光彎曲成形多用機床。該技術也未應用于航空發動機制造領域。
單/多點成形技術
單點漸進成形技術是基于快速原型制造技術中分層制造思想而開發的一種新型成形技術。該技術將復雜的三維實體模型沿高度方向離散成等間距的斷層面，生產一系列加工軌跡環，成形工具頭在數控系統的控制下，沿生成的加工軌跡逐層進行塑性加工，通過多層的累積變形得到zui終的零件形狀。該技術具有高度柔性，適合新品研制或小批量生產。
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溫熱成形技術
溫熱成形技術是利用材料在加熱后塑性和延伸率顯著提高，屈服強度迅速下降、破裂傾向減小的特性進行板材成形的技術。溫熱成形不但能夠實現冷塑性差的材料的成形，同時在高溫下能夠消除零件變形的殘余應力，減小回量，提高零件成形精度。溫熱成形可以分為耦合溫熱成形和熱介質成形。耦合溫熱成形技術已廣泛應用于航空發動機領域，已成功制造出鈦合金復雜罩子、調節片、密封片，室溫低塑性材料的各種拉深成形板材零件。熱介質成形技術采用某種高溫傳力介質，如高溫橡膠等黏性介質、液態等離子水和高溫高壓油、固態特種粉末等作為軟凸模或凹模而進行的一種熱成形技術。該技術具有溫熱成形和充液成形雙重優點，能夠實現更加復雜零件的成形。熱介質成形還未應用于航空發動機制造領域，但其必將成為航空發動機制造復雜低塑性板材零件的關鍵技術之一。
超塑成形技術
材料超塑性是指特定條件下材料出現異常高的延伸率的特性，一般認為延伸率超過100%即定義為具有超塑性。超塑成形（spf）是利用一些材料在特定條件下具有超塑性的特性，進行零件成形的技術。分為板材超塑成形和鍛壓超塑成形，這里介紹的均為板材超塑成形。該技術的應用，在某種程度上被視為航空航天技術水平發展的象征，對航空航天技術的發展具有非常重大的意義。板材超塑成形技術已廣泛應用于航空發動機制造領域，利用該技術成功制造出航空發動機鈦合金整流罩等零件。超塑成形/擴散連接技術已制造出多層葉片、調節片、壁板等零件。超塑成形/擴散連接技術在航空發動機領域具有非常廣闊的發展應用空間。
充液成形技術
充液成形是利用液體壓力使工件成形的一種塑性加工工藝。按使用坯料形式的不同，可以分為三種類型：板材充液成形、殼體充液成形和管材充液成形。板材和殼體充液成形使用的成形壓力一般較低，而管坯充液成形使用的壓力較高，故也稱內高壓成形。充液成形技術具有以下突出優點：大大提高成形極限，減少拉深次數；抑制內皺產生；提高零件的形狀和尺寸精度；零件表面精度高；厚度分布均勻；簡化模具結構、降低模具成本、縮短模具制造周期；成形零件可以很復雜。該技術非常適應航空發動機零件超復雜、高精度、高性能等要求，因此在航空發動機制造領域具有非常廣闊的發展前景。目前應用該技術已成功制造出航空發動機用薄壁微截面精密鈑金件等。
橡皮成形技術
橡皮成形技術屬于金屬板材塑性成形范疇，是指用橡皮墊或液壓橡皮囊作為通用凸模或凹模，將金屬板材按照剛性凸模或凹模加工成形的方法。橡皮囊成形以其高度的柔性及高精度，已經廣泛應用在飛機制造領域。橡皮復合成形采用聚氨酯橡膠制造凸模或凹模，還可以通過靈活增加或撤銷橡皮墊能夠實現零件的成形。該技術在航空發動機制造領域應用較廣，主要應用于薄壁回轉體零件的精密校形。
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為了滿足航空發動機鈑金沖壓件形狀復雜、超高精度的要求，需要大力發展充液成形、沖壓成形仿真、溫熱成形、超塑性成形等精密沖壓成形技術，并開展各種技術的集成應用研究。
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