机翼前缘蒙皮的拉形过程一般分为预拉、包覆拉伸和补拉等步骤，每个步骤中需要设计不同的延伸率、包覆角以及加载模式等参数。由于前缘蒙皮的模具型面相对比较简单，加载模式对成形结果影响不大，补拉终止时的包覆角以贴模为准，故取值固定，变化不大。因此，只考虑以下因素的影响：预拉延伸率δ1、包覆拉伸的延伸率δ2、包覆终止时的包覆角θ2、补拉的延伸率δ3。由于延伸率值为各阶段拉伸长度之和，为了减小延伸率之间的相互影响，正交试验的延伸率参数设定为各阶段延伸率的增量。结合生产经验和前期工艺分析，两个较好方案的设计成形参数如表1所示。两个方案的区别主要在于补拉前的包覆角度位置。

表1 零件方案

使用ASSFCAE FET600软件进行建模、工艺设计和有限元前置处理，采用大型商用非线性有限元软件ABAQUS进行成形过程模拟分析。从模拟结果看，毛料面内变形分布均匀，变形过程平稳，应力和应变都在材料的成形能力内。方案1有限元模拟结果的Mises应力分布、等效最大塑性应变面内分布和卸载自由回弹量分布如图3(a～c)所示。方案2有限元模拟结果的Mises应力分布、等效最大塑性应变面内分布和卸载自由回弹量分布如图3(d～f)所示。

图3 各方案有限元模拟结果

从应力应变分布图看，方案1的变形量略大于方案2，但回弹量方案1却比方案2偏大。究其原因，应该是方案1的拉伸量大于方案2，同时方案1的最终包覆角大于方案2，导致方案1毛料定型变形效果不如方案2。这说明了包覆角位置最好是选择与模具总体相切，过大反而会增大回弹量。因此，补拉前的包覆角位置是前缘类蒙皮零件的关键参数。

从有限元模拟结果可以看出，对于前缘蒙皮这样一类零件，包覆成形是适合的工艺方案，选择适合的包覆角开始拉伸成形是最关键的工艺参数。包覆过多才开始拉伸成形，会使得与模具接触部分材料变形较小，包覆过小就开始拉伸成形会导致回弹后贴模度不好。当包覆角已经过大时，补拉量不能太大，否则可能导致悬空段断裂。从模拟中发现，这个成形规律和实际生产经验比较吻合。

对于前缘蒙皮这样一类零件，还要注意夹钳行程较大，毛料尺寸和垫高要详细设计。毛料过长，可能导致夹钳拉伸不能到位或夹钳碰撞垫高。毛料过短，会导致夹钳碰撞模具。垫高不能过宽，否则影响包覆到位。这些都利用ASSFCAE FET600软件进行了设计校验。

2 生产性试验与测量分析

使用ASSFCAE FET600软件根据试验方案生成数控设备工件文件(.pgm)，导入FET600数控拉伸机控制程序，数控代码正确导入，证明了数控代码接口的准确性。

使用200mm宽的板条作为验证数控代码准确性，装夹板条材料，按照数控代码自动执行，试验过程顺利，拉伸结束时完全贴模，卸载后贴模情况良好。毛料变形长度匹配设计的拉伸量设计，设备拉伸量控制精度完全满足工程应用要求，证明了软件设备求解具有很高的精度。试验件如图4(a)所示。