導(dǎo)讀：制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，金屬成形是制造業(yè)的重要組成部分，鈑金成形屬于金屬成形領(lǐng)域；航空鈑金成形技術(shù)是鈑金成形技術(shù)的一個(gè)重要方面，也是航空制造工程支柱技術(shù)之一，能夠使航空產(chǎn)品同時(shí)獲得高結(jié)構(gòu)效率和優(yōu)良性能的基礎(chǔ)制造技術(shù)之一，對航空產(chǎn)品制造質(zhì)量、周期和成本影響顯著，作用與地位十分重要。
航空工業(yè)始終面臨世界范圍激烈而殘酷的競爭，一貫追求航空產(chǎn)品性能更高、壽命更長、競爭力更強(qiáng)及經(jīng)濟(jì)性更佳，因此航空鈑金成形技術(shù)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(shù)。如可以提高難變形材料塑性和成形精度的（加）熱成形技術(shù)、能夠獲得復(fù)雜外形與結(jié)構(gòu)并顯著減少工序數(shù)量的超塑成形／擴(kuò)散連接技術(shù)、用于復(fù)雜回轉(zhuǎn)體零件成形的旋壓成形技術(shù)及實(shí)現(xiàn)大型復(fù)雜整體壁板低成本和高性能成形的噴丸成形技術(shù)等。設(shè)備是工藝的載體，航空鈑金特種成形設(shè)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(shè)備，而*設(shè)備又促進(jìn)工藝的發(fā)展與應(yīng)用；同時(shí)，*航空鈑金特種成形設(shè)備開發(fā)能力是一個(gè)國家航空制造工程實(shí)力的重要標(biāo)志之一，世界航空工業(yè)強(qiáng)國競相開發(fā)*航空鈑金特種成形設(shè)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(kuò)散連接、旋壓成形及噴丸成形等4類成形技術(shù)，該4類特種成形工藝使用設(shè)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(tài)、主要成形零件、工藝優(yōu)點(diǎn)及國內(nèi)外水平對比等見表1，成形典型鈑金零件見圖1，其中國產(chǎn)壁板利用北京航空制造工程研究所負(fù)責(zé)開發(fā)的噴丸成形技術(shù)研制，其余國產(chǎn)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(yīng)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(gè)工藝影響因素往往會(huì)使工藝過程復(fù)雜程度成倍、成數(shù)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(gè)工藝因素，但是因此而產(chǎn)生的工藝問題則遠(yuǎn)不止一個(gè)：加熱與有效冷卻的矛盾、加熱平臺(tái)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(nèi)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(diǎn)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(fù)雜而產(chǎn)生的諸多工藝問題，必須逐個(gè)予以有效解決，否則工藝難以獲得良好的應(yīng)用。通常，一項(xiàng)航空鈑金特種成形工藝由開發(fā)到基本成熟的過程復(fù)雜、漫長且充滿困難，耗時(shí)短則數(shù)年、多則十?dāng)?shù)年甚至數(shù)十年，如國內(nèi)開發(fā)鈦合金超塑成形／擴(kuò)散連接技術(shù)花費(fèi)了20余年時(shí)間。
作為國內(nèi)*從事航空制造技術(shù)研發(fā)的專業(yè)研究機(jī)構(gòu)，北京航空制造工程研究所在國內(nèi)長期開發(fā)（加）熱成形、超塑成形／擴(kuò)散連接、旋壓成形及噴丸成形等技術(shù)，并且奠定了良好的技術(shù)和應(yīng)用基礎(chǔ)，技術(shù)水平處于國內(nèi)水平與*水平；通過合作，在以上航空鈑金特種成形技術(shù)領(lǐng)域基本滿足了過去和現(xiàn)階段國內(nèi)航空產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)需要，也可部分滿足今后的實(shí)際應(yīng)用需要。
與國外相比，國內(nèi)雖然在技術(shù)水平、應(yīng)用深度及廣度上仍然存在一定差距，但是已經(jīng)具備與*同行一爭高下的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
特種成形設(shè)備
航空鈑金特種成形設(shè)備，與以上4類特種成形工藝相對應(yīng)，包括分別用于（加）熱成形、超塑成形／擴(kuò)散連接、旋壓成形及噴丸成形的熱壓機(jī)、超塑機(jī)床、旋壓機(jī)及噴丸機(jī)。
1熱壓機(jī)
熱壓機(jī)相當(dāng)于液壓機(jī)與加熱冷卻系統(tǒng)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(jī)類似普通液壓機(jī)，只是較普通液壓機(jī)的閉合高度多出大約等于上、下加熱冷卻系統(tǒng)（平臺(tái)）厚度之和的高度。熱壓機(jī)加熱冷卻系統(tǒng)是一對矛盾的統(tǒng)一體，加熱系統(tǒng)必須與冷卻系統(tǒng)配套使用。冷卻系統(tǒng)一般采用水冷，阻斷加熱平臺(tái)與床體之間的高溫傳導(dǎo)與交換，以保證整個(gè)機(jī)床長時(shí)間持續(xù)正常工作。
熱壓機(jī)可分為開式和閉式，也可分為單動(dòng)和雙動(dòng)，各種熱壓機(jī)特點(diǎn)與普通液壓機(jī)類似。一般帶頂料系統(tǒng)以方便取件卸料。此外，也可配套測壓系統(tǒng)以便成形出形狀更加復(fù)雜的零件。
工作溫度、加熱平臺(tái)工作區(qū)范圍及噸位是熱壓機(jī)的3個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)，國產(chǎn)與國外熱壓機(jī)技術(shù)指標(biāo)正在拉近，但是現(xiàn)實(shí)需求等因素決定了國產(chǎn)與國外的熱壓機(jī)之間總體差距在一定時(shí)期內(nèi)仍將繼續(xù)存在（圖2）。
2超塑機(jī)床
超塑機(jī)床類似熱壓機(jī)，當(dāng)前主要用于鈦合金零件超塑成形與擴(kuò)散連接。超塑機(jī)床與熱壓機(jī)相比，工作溫度高出約200~400℃，加熱冷卻系統(tǒng)要求更高，機(jī)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(tǒng)。超塑成形／擴(kuò)散連接高度較大的鈦合金鈑金零件時(shí)，需要額外配備四周加熱系統(tǒng)，以保持超塑成形／擴(kuò)散連接模具溫度沿高度均勻分布（圖3）。
超塑機(jī)床其他方面的情況也與熱壓機(jī)類似。
3旋壓機(jī)
旋壓機(jī)類似車床，主要由床體、滾輪機(jī)構(gòu)、液壓進(jìn)給系統(tǒng)及操作系統(tǒng)等構(gòu)成，用于各類金屬回轉(zhuǎn)體鈑金零件的成形。
旋壓機(jī)可分為臥式和立式，也可分為單輪、雙動(dòng)及三輪。多輪旋壓機(jī)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(zhì)量與精度的零件。
目前，在機(jī)床噸位、旋壓件直徑及高度（或長度）等重要技術(shù)指標(biāo)方面，國產(chǎn)與國外旋壓機(jī)仍存在一定差距（圖4）。
與傳統(tǒng)帶芯模旋壓工藝相比，無芯模旋壓技術(shù)具有顯而易見的優(yōu)越性，因此在國外一種新式旋壓機(jī)——無芯模旋壓機(jī)近年來開始進(jìn)入人們的視野。
4噴丸機(jī)
噴丸機(jī)與龍門銑床近似，由噴丸室、壁板送進(jìn)機(jī)構(gòu)、彈丸噴射回收篩分循環(huán)系統(tǒng)、壓縮空氣風(fēng)選除塵系統(tǒng)及操作控制監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成，主要用于大中型飛機(jī)金屬機(jī)翼和機(jī)身整體壁板的噴丸成形。
噴丸機(jī)可分為氣動(dòng)式和離心式。氣動(dòng)式便于控制，適用于復(fù)雜外型結(jié)構(gòu)整體壁板的成形。離心式彈丸流量大、工作效率高，適合于結(jié)構(gòu)較簡單的整體壁板成形。
目前，在機(jī)床控制系統(tǒng)、打擊力及可噴丸成形壁板長度等主要技術(shù)指標(biāo)方面，國產(chǎn)與國外的噴丸機(jī)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(jīng)在國外呈現(xiàn)出大型數(shù)控設(shè)備化的勢頭（圖5）。
自20世紀(jì)60年代以來，緊隨航空鈑金特種成形工藝技術(shù)研究與應(yīng)用步伐，國內(nèi)先后開發(fā)和制造并提供國內(nèi)航空企事業(yè)單位多種航空鈑金特種成形設(shè)備，圖2~圖5中的國產(chǎn)航空鈑金特種成形設(shè)備均為北京航空制造工程研究所自主研制聯(lián)合開發(fā)或生產(chǎn)，有效促進(jìn)了國內(nèi)航空鈑金特種成形工藝、航空制造技術(shù)以及設(shè)備自身顯著進(jìn)步，在一定程度上滿足了國內(nèi)迫切需求，取得了有目共睹的成績，也為今后研制、開發(fā)及生產(chǎn)具有*水平的航空鈑金特種成形設(shè)備奠定了一定的技術(shù)基礎(chǔ)。
設(shè)備存在問題
近20年來，國內(nèi)航空鈑金特種成形設(shè)備落后現(xiàn)象已經(jīng)明顯改善。但是，相對特種成形工藝而言，國內(nèi)航空鈑金特種成形設(shè)備存在問題更多、更嚴(yán)重一些。倚重進(jìn)口、性能偏低、理念乏新和模式欠佳等是國內(nèi)航空鈑金特種成形設(shè)備主要問題的4個(gè)方面。
（1）倚重進(jìn)口。近些年來，特種成形設(shè)備特別是大型設(shè)備主要依靠進(jìn)口，利用進(jìn)口設(shè)備生產(chǎn)航空產(chǎn)品已不是個(gè)別現(xiàn)象。如果這一現(xiàn)象繼續(xù)發(fā)展下去，相關(guān)設(shè)備行業(yè)將嚴(yán)重萎縮，zui終將市場拱手讓人，難免受制于人，后果嚴(yán)重。目前，尷尬狀況已顯，當(dāng)進(jìn)口設(shè)備出現(xiàn)較嚴(yán)重故障時(shí)，只能求助國外設(shè)備供應(yīng)商到生產(chǎn)現(xiàn)場排除故障，快則數(shù)天，慢則數(shù)周，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)秩序，且不利于技術(shù)等保密。
（2）性能偏低。國產(chǎn)航空鈑金特種成形設(shè)備性能、穩(wěn)定性及可靠性較差且問題與故障較多，嚴(yán)重影響了設(shè)備使用企業(yè)正常生產(chǎn)，導(dǎo)致國產(chǎn)設(shè)備受歡迎程度不高。忽視核心技術(shù)開發(fā)和儲(chǔ)備，缺乏開發(fā)新型*設(shè)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(shè)備性能指標(biāo)一壓再壓，zui終盡管設(shè)備被制造出來了，但更多的是在低水平徘徊，因此錯(cuò)失技術(shù)水平上臺(tái)階的難得機(jī)遇。
（3）理念乏新。國內(nèi)迅速發(fā)展的航空制造業(yè)及其鈑金特種成形技術(shù)，迫切需要研制新型鈑金特種成形設(shè)備，然而研制或生產(chǎn)的*設(shè)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(xí)以為常。實(shí)際上，航空鈑金特種成形設(shè)備必須研制或制造一臺(tái)合格一臺(tái)，否則將耽誤周期、浪費(fèi)機(jī)會(huì)、扼殺希望以至喪失發(fā)展空間。
（4）模式欠佳。國內(nèi)更多的是以跟蹤*為主，因此,國產(chǎn)設(shè)備一開始便處于不利競爭位置。此外,國內(nèi)缺乏模塊化設(shè)計(jì)與制造、專業(yè)化分工協(xié)作、市場化利用與獲取資源的自覺意識(shí)，喜好大包大攬，小到螺絲母大到床體與整機(jī)，結(jié)果是開發(fā)設(shè)備質(zhì)量不高故障不少、制造與維護(hù)成本高、開發(fā)周期長。
針對上述問題，應(yīng)當(dāng)重視核心技術(shù)開發(fā)與積累，采用模塊化設(shè)計(jì)制造，專業(yè)化分工協(xié)作，市場化配置資源，信息化武裝特種成形設(shè)備，嚴(yán)格滿足客戶技術(shù)指標(biāo)等要求，以少量引進(jìn)促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步，通過技術(shù)與管理創(chuàng)新加速技術(shù)升級(jí)，以運(yùn)行穩(wěn)定可靠、維護(hù)間隔長、操作方便的*航空鈑金特種成形設(shè)備zui大限度滿足航空鈑金特種成形需要。
設(shè)備發(fā)展趨勢
未來，國內(nèi)航空鈑金特種成形設(shè)備將呈現(xiàn)出專業(yè)化、國產(chǎn)化、化、大型化及信息化5大發(fā)展趨勢。專業(yè)化意味著高品質(zhì)、高質(zhì)量、率及低成本，要求設(shè)計(jì)、制造、控制、裝配、調(diào)試、售后服務(wù)專業(yè)化，設(shè)計(jì)制造模塊化，唯有專業(yè)化國內(nèi)航空鈑金特種成形設(shè)備開發(fā)才會(huì)有希望。國產(chǎn)化力求國內(nèi)自主開發(fā)航空鈑金特種成形設(shè)備，但是并不意味著保護(hù)落后和禁止進(jìn)口，相反允許合理進(jìn)口并保護(hù)公平競爭；航空鈑金特種成形設(shè)備必須堅(jiān)持國產(chǎn)化，這是使命和責(zé)任使然。化是指航空鈑金特種成形設(shè)備用途更趨單一甚至僅針對某種特定零部件，可產(chǎn)生率；融合工藝與工裝，為特定零件成形提供工藝及設(shè)備整體解決方案。大型化反映航空鈑金特種成形設(shè)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(wù)必重視設(shè)備大型化趨勢，應(yīng)當(dāng)提早預(yù)測、規(guī)劃及實(shí)施，以應(yīng)對當(dāng)設(shè)備規(guī)格大到一定程度時(shí)，一些關(guān)鍵零部件因尺寸大在市場上難以獲得，國內(nèi)企業(yè)又不具備制造能力，而國外個(gè)別企業(yè)雖具備生產(chǎn)能力但其產(chǎn)品對中國禁運(yùn)的可能困局。信息化已經(jīng)成為一種不可抗拒的巨大潮流，國內(nèi)航空鈑金特種成形設(shè)備必須自覺適應(yīng)信息化潮流，與數(shù)字、智能及無紙制造接軌。
（文章來源：航空制造技術(shù)）