1.2　研究背景

蒙皮是飞机的外形零件，飞机在飞行过程中直接与气流接触，其表面光顺度和形状精度直接影响着飞机的飞行性能［2］。蒙皮成形工艺众多，常用的有弯曲成形、拉深成形、橡皮成形、旋压成形、落压成形和拉伸成形［3］。拉伸成形［4］（stretch forming），因只需要凸模，且具有模具成本低、制造工艺简单和成形件回弹小等优点，而被主要用于航空航天领域中曲率变化平缓，特别是用传统冲压成形难以加工的大型蒙皮件，如飞机机身、整流蒙皮和前缘蒙皮等。

目前，实际生产中常用的拉伸成形工艺主要包括横向拉伸成形和纵向拉伸成形。在使用横向拉伸成形板料时，由于采用整体夹钳对板料进行刚性位移加载，夹持区板料的位移基本相同，易产生不完全贴模、变形不均匀、起皱甚至拉裂等成形缺陷，因此需要在夹钳与模具之间预留较大长度的工艺余量，即过渡区（常用单边长度为200～500mm），导致材料的利用率极低。在使用纵向拉伸成形板料时，由于采用数个空间位置可调的夹钳夹持板料，成形前或成形过程中的某一时刻需要人为或通过计算机控制将夹钳调整到相应位置，因此成形效率较低；此外，由于各夹钳之间相对位置固定，夹持区板料在成形过程中的位移基本相同，因此仍需要预留较大长度的过渡区，降低了材料利用率。

为保证蒙皮件成形质量，长期以来，国内大部分飞机制造厂的拉伸成形设备主要依赖于进口，设备造价昂贵且维修不便。我国航空工业传统的拉伸成形机多是20世纪五六十年代从苏联引进或自行设计制造的，这些设备一般采手动控制，自动化程度低、劳动强度大、生产效率低，对操作人员的技术水平要求较高。目前国外拉伸成形机的生产厂商主要集中在欧美等发达国家，比如法国的ACB公司和美国的Cyril Bath公司等，图1.1为ACB公司研制的拉伸成形设备。这些公司生产的数控拉伸成形机具有性能稳定可靠、操作方便、液压系统稳定、故障少等优势，此外还具有专业化程度高、呈系列化等特点，但是由于伺服控制系统较为复杂，导致设备造价十分昂贵，远远超出一些企业的经济能力接受范围，并且长期以来国外对拉伸成形设备和工艺进行核心技术垄断，因此开发具有自主知识产权的拉伸成形设备及工艺对提升我国制造业水平和提高国防实力具有重要意义。(https://www.daowen.com)

图1.1　ACB公司研制的拉伸成形设备