白亚玲,胡阿林,李振源
（中航飞机股份有限公司长沙起落架分公司，陕西汉中 723200）
摘 要：通过对3种常用典型结构航空密封保护圈的冲压工艺性进行分析，确定最佳冲压加工方案，设计系列冲压模具，达到保护圈模具标准化设计，形成企业标准并固化。
关键词：典型结构；航空保护圈；冲压工艺性；固化
起落架生产中，各种油缸、作动筒的液压、气压、燃油和润滑系统都需要密封，在交付使用前都要进行保压、气密试验，密封是起落架生产中瓶颈问题之一。在活动密封中或通常情况下的矩形槽固定密封中，应当使用保护圈。保护圈是用来阻止橡胶密封圈被挤入密封筒与轴的配合间隙中，提高密封圈的使用寿命。密封圈一面受工作压力作用时，在工作压力作用相反的一面装一个保护圈；密封圈两面受工作压力时，则在密封圈的两侧各装一个保护圈，这就是各种密封形式的密封组合。保护圈在航空制造中使用广泛，多种类型、各种规格保护圈的加工制造中，模具冲压加工的保护圈质量稳定，互换性高。本文对几种典型结构保护圈进行分析，确定合理的模具设计方案，形成企业标准固化，达到工艺装备标准化设计，提高企业核心竞争力。
1.1 传统加工方法
小批量、厚度较厚的用常规车削、铣削加工；小批量、外形复杂、厚度较薄的采用线切割加工。这两种加工方法加工的保护圈质量不稳定，效率低，废料较多，不适于大批生产。
1.2 冲压模具加工保护圈的优势
公司有100 t、60 t、40 t压力机，能用于各种尺寸规格保护圈的冲压加工。冲压模具加工保护圈是少、无切削加工方法之一，是一种低耗、高效加工方法；保护圈的尺寸公差由模具保证，模具寿命期冲压的保护圈具有“一模一样”的同一性特征，产品质量稳定；保护圈的加工靠压力机和模具，生产效率高，操作简单，无论在技术上还是经济方面，具有独特的优点。
航空类保护圈典型结构有如图1～图3所示3种：圆形保护圈、外齿保护圈、内外齿保护圈。厚度一般在0.5～3 mm之间；形状规则，没有悬臂和长狭槽，壁厚≥1.5t（t为料厚）；常用材料为20钢、聚四氟乙烯、1Cr18Ni9Ti等，具有良好的冲压工艺性、耐热性、耐寒性。
图1 圆形保护圈
图2 外齿保护圈
图3 内、外齿保护圈
2.1 圆形保护圈
图1所示，圆形是航空保护圈最常用的一种结构形式。厚度较厚、小批量的采用常规车削、铣削加工；厚度薄、批量大、软材料的采用复合模冲压加工或连续模冲压加工都能满足质量要求。
2.2 外齿保护圈
图2所示的外齿保护圈是航空保护圈的典型结构之一：齿形有严格的公差要求，各齿之间有角度公差，齿宽较小。内孔到齿根距离小，生产批量大，对模具的设计、使用寿命来说，采用复合模冲制困难，单工序模公差不易保证，这种情况采用连续模冲压方案最合适。连续模主要特点是：条料按一定方向送进，先冲内孔，再以内孔定位冲制外齿，得到完整外齿保护圈，高效的连续模冲裁具有操作安全的显著特点。
2.3 内、外齿保护圈
图3所示内、外齿保护圈，是航空类保护圈常用的典型结构：内、外齿有对称度要求，齿之间有角度公差：如果采用连续模的设计方案，较难保证内、外齿形相对位置的一致性，其原因是内、外齿形是逐次冲出的，每次定位都会有定位误差，产品互换性很难保证，所以内、外齿保护圈复合模冲裁是最佳设计方案。复合模的主要特点：结构紧凑，内外形相对位置各件一致，不受送料误差影响；冲制出的产品平整，质量稳定，可以充分利用短料和边角余料。
冲压件的工艺性对模具设计的要求：若冲压件厚度t＜0.3 mm，连续模的设计就要采用侧刃定距，否则会使定位孔翻边；复合模的设计就要采用弹压推件器。经分析公司常用航空保护圈的厚度t>0.5 mm，所以连续模的设计用导正销定位，复合模采用刚性推件、弹压卸料。
3.1 外齿保护圈连续模的设计
图4为设计完成后冲外齿的带固定卸料板和导正销的连续模。这种连续模的结构是最适合公司外齿保护圈的加工。主要工作部件由凹模、卸料板、挡料销、导正销、冲外齿凸模、冲孔凸模、模夹板等组成。
1）工作过程。工作时条料由右向左沿卸料板2的导槽送进，由挡料销3初步定位，冲孔凸模6和凹模1完成第一次冲孔；继续送进条料，冲外齿凸模5下降，导正销4首先插入条料孔中导正条料，冲外齿凸模5完成第二次冲裁，从凹模中得到一个完整的外齿保护圈，冲压加工一个循环结束。
图4 冲外齿连续模结构简图
1.凹模 2.卸料板 3.挡料销 4.导正销5.冲外齿凸模 6.冲孔凸模 7.模夹板
2）设计要点。
a.挡料销的位置设计。图4连续模条料的定位是依靠挡料销3来控制条料的进距。条料的正确送进由导正销决定，导正销和挡料销配合使用，以减小定位误差。该模具用挡料销右端定位，所以挡料销的位置尺寸：
式中:A为进距即两凸模（冲孔凸模和冲外齿凸模）中心距，mm；D1为冲外齿凸模直径（即落料凸模直径），mm；D为挡料销头部直径，mm；L为挡料销与冲外齿凸模即落料凸模中心距，mm。
b.冲外齿凸模的设计与安装。冲外齿凸模外形复杂，为了便于加工，设计为整体直通式，采用配制法，用凹模实际尺寸减掉最小双面间隙得到凸模尺寸，从而降低模具制造难度；直通式凸模采用基轴制过渡配合N7/h6或M7/h6安装于模夹板7中,再用吊装螺钉固定到垫板上,保证冲裁中心。
3.2 内、外齿保护圈的复合模设计
图5所示是内、外齿保护圈的倒装复合模设计简图。主要工作部件由定位销、卸料螺钉、顶销、冲内齿凸模、打杆、打板、凸模夹板、组合推件器、冲外齿凹模、弹压卸料板、聚氨酯、下模夹、凸凹模、下模板等部分组成。冲内齿凸模4和冲外齿凹模9装于上模，凸凹模13装于下模，凸凹模有冲内齿凹模和冲外齿凸模的双重作用，是该模具的重要特点。
图5 冲内、外齿复合模结构简图
1.定位销 2.卸料螺钉 3.顶销 4.冲内齿凸模 5.打杆 6.打板 7.凸模夹板 8.组合推件器 9.冲外齿凹模 10.弹压卸料板 11.聚氨酯 12.下模夹 13.凸凹模 14.下模板
1）工作过程。条料放在卸料板10上，由定位销1（共3个）定位；为了防止内、外齿变形，下模具有弹压卸料板10、聚氨酯11和卸料螺钉2，上模有顶销3、打杆5、打板6和组合推件器8；条料在弹压卸料板10、组合推件器8反向压紧下，由冲内齿凸模4、冲外齿凹模9和凸凹模13同时完成内、外齿冲裁；组合推件器8和弹压卸料板10完成卸料。冲裁过程中，组合推件器8和弹压卸料板10具有卸料和压料双重作用。
2）设计要点。
a.组合推件器的设计。推件器的设计改变了传统设计方法，采用分体结构，螺钉连接承力板和工作部分。承力板考虑受力均衡分布，能平稳地将冲齿废料或工件推出，设计为圆形。工作部分外形与冲外齿凹模9成间隙配合，此产品要求平整，外形尺寸按f7制造；推件器内齿与冲内齿凸模4呈松动间隙配合。为了保证推件器的强度，承力板和工作部件的螺钉连接设计在内、外齿交界位置。
b.凸凹模的设计与安装。凸凹模的复杂内、外形决定了凸凹模采用整体直通式设计结构。实际生产中，凸模刃口尺寸越冲越小，凹模刃口尺寸越冲越大；凸模、凹模尺寸都与凸凹模配制，保证冲裁间隙。凸凹模的设计内孔尺寸都加0.2，公差±0.02；外形尺寸用实际尺寸减掉0.2，公差± 0.02；在内、外齿空间最大地方设置两M5×25的螺钉将凸凹模固定于下模板14中，下模夹12型孔与凸凹模成压紧配合，保证凸凹模在模具中的正确安装位置。
本文通过对公司常用航空保护圈的分析，确定了最优冲压加工方案，经现场使用验证，质量稳定，互换性好；公司已将常用尺寸规格的保护圈设计成系列冲压模具，形成企业标准，达到模具的标准化设计并固化，对提高公司竞争力具有重要意义。
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（编辑 昊 天）
Stamping Process Analysis and Mould Design of Aerial Protective Loop
BAI Yaling,HU Alin,LI Zhenyuan
（AVIC Landing-gear Advanced Manufacturing Corporation，Hanzhong 723200，China）
Abstract：By analyzing the stamping processing property of three kinds of typical-structure aerial protective loop,the best processing plan of stamping is established.Serial stamping mould is designed to realize the standardized design of protective loop mould,and form the company standard and confirm it.
Key words：typical structure;aerial protective loop;stamping process property;confirm
中图分类号：TB 42；TG 385.2
文献标志码：B
文章编号：1002-2333（2017）07-0130-03
作者简介：白亚玲（1972—），女，工程师，从事航空工装设计及非标准设备设计工作。
收稿日期：2016-12-12
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