【中國機床商務網】導讀：制造業是國民經濟重要基礎產業，金屬成形是制造業的重要組成部分，鈑金成形屬于金屬成形領域；航空鈑金成形技術是鈑金成形技術的一個重要方面，也是航空制造工程支柱技術之一，能夠使航空產品同時獲得高結構效率和優良性能的基礎制造技術之一，對航空產品制造質量、周期和成本影響顯著，作用與地位十分重要。
　　
　　航空工業始終面臨世界范圍激烈而殘酷的競爭，一貫追求航空產品性能更高、壽命更長、競爭力更強及經濟性更佳，因此航空鈑金成形技術也不斷被深化與拓展，形成特色鮮明的航空鈑金特種成形技術。如可以提高難變形材料塑性和成形精度的（加）熱成形技術、能夠獲得復雜外形與結構并顯著減少工序數量的超塑成形／擴散連接技術、用于復雜回轉體零件成形的旋壓成形技術及實現大型復雜整體壁板低成本和高性能成形的噴丸成形技術等。設備是工藝的載體，航空鈑金特種成形設備與工藝也不例外，而且兩者歷來相輔相成，新型工藝往往催生新型設備，而*設備又促進工藝的發展與應用；同時，*航空鈑金特種成形設備開發能力是一個國家航空制造工程實力的重要標志之一，世界航空工業強國競相開發*航空鈑金特種成形設備。
　　
　　特種成形工藝

　　
　　在這里航空鈑金特種成形工藝主要是指（加）熱成形、超塑成形／擴散連接、旋壓成形及噴丸成形等4類成形技術，該4類特種成形工藝使用設備、成形方式、模具形式、成形溫度、主要成形對象、材料（熱處理）狀態、主要成形零件、工藝優點及國內外水平對比等見表1，成形典型鈑金零件見圖1，其中國產壁板利用北京航空制造工程研究所負責開發的噴丸成形技術研制，其余國產零件均由北京航空制造工程研究所研制或成形加工。

　　
　　航空鈑金特種成形工藝，與相應的普通鈑金成形工藝相比，看似僅僅是工藝影響因素的簡單增加或改變，然而每增加或改變一個工藝影響因素往往會使工藝過程復雜程度成倍、成數倍地增加或改變。如鈦合金（加）熱成形，盡管僅在普通沖壓工藝中引入溫度這一個工藝因素，但是因此而產生的工藝問題則遠不止一個：加熱與有效冷卻的矛盾、加熱平臺材料耐熱性和熱硬性與其加工工藝性之間的矛盾、模具急冷急熱破裂、模具表面及內腔高溫氧化、模具熱漲、零件冷縮、零件表面氧化、模具與毛坯表面潤滑、低熔點金屬接觸腐蝕、材料吸氫、材料與模具粘黏等。面對因工藝過程更加復雜而產生的諸多工藝問題，必須逐個予以有效解決，否則工藝難以獲得良好的應用。通常，一項航空鈑金特種成形工藝由開發到基本成熟的過程復雜、漫長且充滿困難，耗時短則數年、多則十數年甚至數十年，如國內開發鈦合金超塑成形／擴散連接技術花費了20余年時間。
　　
　　作為國內*從事航空制造技術研發的專業研究機構，北京航空制造工程研究所在國內長期開發（加）熱成形、超塑成形／擴散連接、旋壓成形及噴丸成形等技術，并且奠定了良好的技術和應用基礎，技術水平處于國內水平與*水平；通過合作，在以上航空鈑金特種成形技術領域基本滿足了過去和現階段國內航空產品的研制和生產需要，也可部分滿足今后的實際應用需要。
　　
　　與國外相比，國內雖然在技術水平、應用深度及廣度上仍然存在一定差距，但是已經具備與*同行一爭高下的堅實基礎。
　　
　　特種成形設備
　　
　　航空鈑金特種成形設備，與以上4類特種成形工藝相對應，包括分別用于（加）熱成形、超塑成形／擴散連接、旋壓成形及噴丸成形的熱壓機、超塑機床、旋壓機及噴丸機。
　　
　　1熱壓機
　　
　　熱壓機相當于液壓機與加熱冷卻系統的組合體，目前主要用于鈦合金鈑金零件的成形。其中液壓機類似普通液壓機，只是較普通液壓機的閉合高度多出大約等于上、下加熱冷卻系統（平臺）厚度之和的高度。熱壓機加熱冷卻系統是一對矛盾的統一體，加熱系統必須與冷卻系統配套使用。冷卻系統一般采用水冷，阻斷加熱平臺與床體之間的高溫傳導與交換，以保證整個機床長時間持續正常工作。
　　
　　熱壓機可分為開式和閉式，也可分為單動和雙動，各種熱壓機特點與普通液壓機類似。一般帶頂料系統以方便取件卸料。此外，也可配套測壓系統以便成形出形狀更加復雜的零件。
　　
　　工作溫度、加熱平臺工作區范圍及噸位是熱壓機的3個重要技術指標，國產與國外熱壓機技術指標正在拉近，但是現實需求等因素決定了國產與國外的熱壓機之間總體差距在一定時期內仍將繼續存在（圖2）。

　　
　　2超塑機床
　　
　　超塑機床類似熱壓機，當前主要用于鈦合金零件超塑成形與擴散連接。超塑機床與熱壓機相比，工作溫度高出約200~400℃，加熱冷卻系統要求更高，機床制造更困難，且必須配套惰性氣體氣源、管路及氣壓控制系統。超塑成形／擴散連接高度較大的鈦合金鈑金零件時，需要額外配備四周加熱系統，以保持超塑成形／擴散連接模具溫度沿高度均勻分布（圖3）。
　　
　　超塑機床其他方面的情況也與熱壓機類似。
　　
　　3旋壓機
　　
　　旋壓機類似車床，主要由床體、滾輪機構、液壓進給系統及操作系統等構成，用于各類金屬回轉體鈑金零件的成形。
　　
　　旋壓機可分為臥式和立式，也可分為單輪、雙動及三輪。多輪旋壓機適用于變形抗力更大零件的旋壓成形，可以旋壓成形更高質量與精度的零件。
　　
　　目前，在機床噸位、旋壓件直徑及高度（或長度）等重要技術指標方面，國產與國外旋壓機仍存在一定差距（圖4）。

　　
　　與傳統帶芯模旋壓工藝相比，無芯模旋壓技術具有顯而易見的*性，因此在國外一種新式旋壓機——無芯模旋壓機近年來開始進入人們的視野。
　　
　　4噴丸機
　　
　　噴丸機與龍門銑床近似，由噴丸室、壁板送進機構、彈丸噴射回收篩分循環系統、壓縮空氣風選除塵系統及操作控制監控系統構成，主要用于大中型飛機金屬機翼和機身整體壁板的噴丸成形。
　　
　　噴丸機可分為氣動式和離心式。氣動式便于控制，適用于復雜外型結構整體壁板的成形。離心式彈丸流量大、工作效率高，適合于結構較簡單的整體壁板成形。
　　
　　目前，在機床控制系統、打擊力及可噴丸成形壁板長度等主要技術指標方面，國產與國外的噴丸機仍存在不小的差距。
　　
　　此外，類似噴丸成形工作原理與效果的超聲和激光兩種沖擊成形手段，已經在國外呈現出大型數控設備化的勢頭（圖5）。
　　
　　自20世紀60年代以來，緊隨航空鈑金特種成形工藝技術研究與應用步伐，國內先后開發和制造并提供國內航空企事業單位多種航空鈑金特種成形設備，圖2~圖5中的國產航空鈑金特種成形設備均為北京航空制造工程研究所自主研制聯合開發或生產，有效促進了國內航空鈑金特種成形工藝、航空制造技術以及設備自身顯著進步，在一定程度上滿足了國內迫切需求，取得了有目共睹的成績，也為今后研制、開發及生產具有*水平的航空鈑金特種成形設備奠定了一定的技術基礎。
　　
　　設備存在問題
　　
　　近20年來，國內航空鈑金特種成形設備落后現象已經明顯改善。但是，相對特種成形工藝而言，國內航空鈑金特種成形設備存在問題更多、更嚴重一些。倚重進口、性能偏低、理念乏新和模式欠佳等是國內航空鈑金特種成形設備主要問題的4個方面。
　　
　　（1）倚重進口。近些年來，特種成形設備特別是大型設備主要依靠進口，利用進口設備生產航空產品已不是個別現象。如果這一現象繼續發展下去，相關設備行業將嚴重萎縮，zui終將市場拱手讓人，難免受制于人，后果嚴重。目前，尷尬狀況已顯，當進口設備出現較嚴重故障時，只能求助國外設備供應商到生產現場排除故障，快則數天，慢則數周，嚴重影響正常生產秩序，且不利于技術等保密。
　　
　　（2）性能偏低。國產航空鈑金特種成形設備性能、穩定性及可靠性較差且問題與故障較多，嚴重影響了設備使用企業正常生產，導致國產設備受歡迎程度不高。忽視核心技術開發和儲備，缺乏開發新型*設備的積極性與信心，仍停留在我能做什么，而未上升到客戶需要什么便做什么，面對客戶提出的、較高的設備性能指標一壓再壓，zui終盡管設備被制造出來了，但更多的是在低水平徘徊，因此錯失技術水平上臺階的難得機遇。
　　
　　（3）理念乏新。國內迅速發展的航空制造業及其鈑金特種成形技術，迫切需要研制新型鈑金特種成形設備，然而研制或生產的*設備常常問題較多甚至無法正常使用。有問題并不可怕，可怕的是長期以來人們對此卻習以為常。實際上，航空鈑金特種成形設備必須研制或制造一臺合格一臺，否則將耽誤周期、浪費機會、扼殺希望以至喪失發展空間。
　　
　　（4）模式欠佳。國內更多的是以跟蹤*為主，因此,國產設備一開始便處于不利競爭位置。此外,國內缺乏模塊化設計與制造、專業化分工協作、市場化利用與獲取資源的自覺意識，喜好大包大攬，小到螺絲母大到床體與整機，結果是開發設備質量不高故障不少、制造與維護成本高、開發周期長。
　　
　　針對上述問題，應當重視核心技術開發與積累，采用模塊化設計制造，專業化分工協作，市場化配置資源，信息化武裝特種成形設備，嚴格滿足客戶技術指標等要求，以少量引進促進技術進步，通過技術與管理創新加速技術升級，以運行穩定可靠、維護間隔長、操作方便的*航空鈑金特種成形設備zui大限度滿足航空鈑金特種成形需要。
　　
　　設備發展趨勢
　　
　　未來，國內航空鈑金特種成形設備將呈現出專業化、國產化、化、大型化及信息化5大發展趨勢。專業化意味著高品質、高質量、率及低成本，要求設計、制造、控制、裝配、調試、售后服務專業化，設計制造模塊化，唯有專業化國內航空鈑金特種成形設備開發才會有希望。國產化力求國內自主開發航空鈑金特種成形設備，但是并不意味著保護落后和禁止進口，相反允許合理進口并保護公平競爭；航空鈑金特種成形設備必須堅持國產化，這是使命和責任使然。化是指航空鈑金特種成形設備用途更趨單一甚至僅針對某種特定零部件，可產生率；融合工藝與工裝，為特定零件成形提供工藝及設備整體解決方案。大型化反映航空鈑金特種成形設備重要乃至重大方向，不過大型化很容易被輕視和簡單化；務必重視設備大型化趨勢，應當提早預測、規劃及實施，以應對當設備規格大到一定程度時，一些關鍵零部件因尺寸大在市場上難以獲得，國內企業又不具備制造能力，而國外個別企業雖具備生產能力但其產品對中國禁運的可能困局。信息化已經成為一種不可抗拒的巨大潮流，國內航空鈑金特種成形設備必須自覺適應信息化潮流，與數字、智能及無紙制造接軌。
　　
　　（文章來源：航空制造技術）