多点成形技术简介

多点成形技术及设备介绍

吉林大学无模成形技术开发中心

长春瑞光科技有限公司

一、多点成形技术简介

多点成形是金属板材三维曲面成形的全新技术，是对传统板料生产方式的重大变革。其原理是将传统的整体模具离散成一系列规则排列、高度可调的基本体（或称冲头）。在整体模具成形中，板材由模具曲面来成形，而多点成形中则由基本体群冲头的包络面（或称成形曲面）来完成，如图1-1所示。

相当于重新构造了成形模具，由此体现了多点成形的柔性特点。

调节基本体行程需要专门的调整机构，而板材成形又需要一套加载机构，以上、下基本体群及这两种机构为核心就构成了多点成形压力机。一个基本的多点成形装备应由三大部分组成，即CAD软件系统、控制系统及多点成形主机，如图1-2所示。CAD软件系统根据要求的成形件目标形状进行几何造型、成形工艺计

图1-2 多点成形系统的基本构成

算，将数据文件传给控制系统，控制系统根据这些数据控制压力机的调整机构，构造基本体群成形面，然后控制加载机构成形出所需的零件产品。

二、技术先进性与应用领域

在多点成形装备中，基本体群及由其形成的“可变模具”是多点成形压力机的主要组成部分。从这个意义上讲，“多点成形”也可称为“无模成形”。这种成形装备具有很多传统成形方式无法比拟的优点，其先进性主要表现为：

1）实现无模成形，不需另外配置模具。因此，不存在模具设计、制造及调试费用的问题。与整体模具成形方法相比节省了大量的资金与时间；更重要的是过去因模具造价太高而不得不采用手工成形的单件、小批零件的生产，在此系统上可完全实现规范的自动成形。无疑，这将大大提高成形质量。

2）该技术由基本体群的冲头包络面成形板材，而成形面的形状可通过对各基本体运动的实时控制自由地构造出来，甚至在板材成形过程中都可随时进行调

整。因而，板材成形路径是可以改变的，这也是整体模具成形无法实现的功能。结合有效的数值模拟技术，设计适当的成形路径，即可消除板材的成形缺陷，提高板材的成形能力。另外，根据成形面可变的特点，还能实现反复成形的工艺过程，消除回弹，减小残余应力。

3）利用成形面可变的特点，可以实现板材的分段、分片成形，在小设备上能成形大于设备成形面积数倍甚至数十倍的大尺寸零件。

4）这种成形装备的通用性强，适用范围宽。通常整体模具成形方法只适用于指定厚度的板材，而该系统可成形最大厚度与最小厚度之比达到10的各种材质板料。

5）多点成形的几何造型等处理都是由CAD 软件系统完成的，多点成形压力机又是采用计算机进行控制，因而容易实现自动化。

总之，多点成形技术不仅适用于大批量的零件生产，而且同样适用于单件、小批的零件生产。采用该技术可以节省大量的模具设计、制造及修模调试的费用。所加工的零件尺寸越大，批量越小，这些优越性越突出。这种成形方法在轮船、舰艇、航空、航天、车辆、化工、压力容器以及城市雕塑等许多行业的覆盖件三维曲面成形中具有广阔的应用前景。

三、多点成形主要原理

1．基本原理

多点模具成形

图3-1 多点模具成形过程 多点模具成形法是在成形前把基本体调整到所需的适当位置，使基本体群形成制品曲面的包络面，而在成形时各基本体间无相对运动。其实质与模具成形基本相同，只是把模具分成离散点。这种成形方法的整个成形过程如图3-1（a ，b ，c ）所示。多点模具成形的主要特点是其装置简单，而且容易制作成小型设备。

2．技术特点

与传统模具成形相比，多点成形具有如下特点：

（b）成形过程中

（c）成形结束

（a）成形开始

●实现无模成形

通过对各基本体运动的控制来构造出各种不同的成形曲面，可以取代传统的整体模具，节省模具设计、制造、调试和保存所需人力、物力和财力，显著地缩短产品生产周期，降低生产成本，提高产品的竞争力。与模具成形法相比，不但节省巨额加工、制造模具的费用，而且节省大量的修模与调模时间。与手工成形方法相比，成形的产品精度高、质量好，并且显著提高生产效率。

● 优化变形路径

通过基本体调整，实时控制变形曲面，随意改变板材的变形路径和受力状态，提高材料成形极限，实现难加工材料的塑性变形，扩大加工范围。

● 实现无回弹成形

可采用反复成形新技术，消除材料内部的残余应力，并实现少无回弹成形，保证工件的成形精度。

● 小设备成形大型件

采用分段成形新技术，可以连续逐次成形超过设备工作台尺寸数倍或数十倍的大型工件。

● 易于实现自动化

曲面造型、工艺计算、压力机控制、工件测试等整个过程都可以采用计算机技术，实现CAD/CAM/CA T一体化生产，工作效率高，劳动强度小，极大地改善劳动者作业环境。

四、多点成形设备

1．多点成形主机

目前已开发出十余个品种YAM与SM两个系列的多点成形设备，已开发的部分设备技术参数表如表4-1所示，若用户需要其他规格与参数的设备，可以根据需求进行设计，并可根据用户需求选配接送料装置、测试装置。

表4-1 已开发的多点成形设备规格及性能参数

型号 YAM-1 YAM-3 YAM-4 YAM-5 YAM-8 YAM-10

YAM-20 （SM-150）

一次成形尺寸(mm) 210×210 400×320 500×400 840×600 1000×720 800×600 1350×1350 基本体布置方式 30×30 40×32 25×20 28×20 25×18 16×12 9×9

基本体调整量(mm) 50 100 100 200 300 200 300

可加工板料厚度(mm) 0.5～2 0.5～5 2～8 2～10 3～16 4～20 10～70 额定成形力(KN) 50 630 1000 2000 3150 2000 20000 多点成形主机的设计可采用多种方式。它主要由如下几部分组成：