金属板料数字化渐进成形工艺研究
金属板料数控渐进成形机床设计
Ａ ｅ ｒ ｏ ｎ ａ ｕ ｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ Ａ ｓ ｔ ｒ ｏ ｎ ａ ｕ ｔ ｉ ｃ ｓ ， Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ ２ １ ０ ０ １ ６ ，Ｃ Ｈ Ｎ） Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｃ ｌ ａ ｓ ｓ ｉ ｉ ｆ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ￣ｒ ｍｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｓ ｈ ｅ ｅ ｔ ｍ ｅ ｔ ａ ｌ ； ｔ ｈ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｊ ｏ ｒ
渐进 成形 技术 的研 究 ， 还可 以满 足教 学上 的使 用 ， 提 高
学生对 金 属板 料数 控渐 进成 形机 床 的理解 与认 识 。
渐进 成形 技术 是 指 根据 工件 形 状 的几 何 信 息 ， 在
数 控设 备 上控 制成 形工 具头 沿特定 轨 迹对 板料 进行 局 部 的塑性 加工 ， 使板 料逐 渐成 形为 所需 要 的工件 。 渐 进 成形分 为 正 成 形 和 负 成 形 ＿ ３ Ｊ 。 负 成 形 原 理
金 属 板 料 数 控渐 进 成 形 机 床 设 计
孔 波 周燕飞 高 霖
（ 南京航 空航 天 大学机 电学院 ， 江苏 南 京 ２ １ ０ ０ １ ６ ）
摘 要 ： 首 先 介绍 了金属 板料 渐进 成形 技术 的原 理 和分类 ； 然后 介绍 了一种小 型金 属板 料数控 渐 进成 形机床 的总体 布局 、 伺 服进 给 系统 以及 升 降 台部件 等主 要机械 结构 设计 。该 机床 能够 满足 科研 以及教 学 上 的使 用要 求 ， 有 利于提 高 学生对 金 属板 料数 控渐进 成 形机床 的认 识 。
数控渐进成形零件自动放样的研究
・ １ ３ ５ ・
在获 得制 件模 型 的 法矢 信 息 后 ， 就 可 以判 断 破 裂 点 的大致 位 置 。然 后 依 据 一 定 的方 法 对 模 型 进 行 旋 转， 直 至其 最 大成形 角 达 到 最小 值 或 小 于材 料 的 最 大 成 形 极 限角 （ 终止计算 条件， 可 根 据 实 际 情 况 设
数控 渐进 成 形零 件 自动放样 的研 究
孟 磊 ， 高 霖 ， 史晓 帆 ，张 其龙 ，任 云 星
（ 南京 航 空航 天 大 学 机 电 学 院 ，江 苏 南 京 ２ １ ０ ０ １ ６ ）
摘 要 ：数 控 渐 进 成 形 是 一种 新兴 的板 料 成 形 方 法 ，缺 乏零 件 自动 放样 的专 业 模块 。数 控 渐 进 成 形 放样 面 的 确
０ 引 言
长期 以来 ， 传统 金属板 料成形 加工 工艺 如冲压 ， 需 要预 先设 计 制 造模 具 ， 而模具设计周期较 长， 成 本 较 高， 缺 乏柔性 ， 产品变 化 时就 需 要 重新 设计 制 造 模 具 。 然而 ， 随着客 户需求 的 变化 ， 对 单件 、 小 批 量 钣金 零 件 的需 求 日益增 长 ， 传统 板 料 成形 工 艺难 以满 足这 些 要 求 。２ ｏ 世纪 ９ Ｏ年代 ， 日本 学 者 提 出 了金 属 板 料 数 控 渐进 成形技术 ， 满足 了这方面 的需求 。该技 术借 助“ 分 层制 造” 的思 想 ， 将 数控 铣 床 上 的铣 刀 换 成 成 形 工 具 头， 使 其在数 控系统 的控制下 按照 预定轨 迹运动 ， 将零 件 逐层成形 。此技术 能够在无 模具 的情况 下生 产 出形 状 极为复 杂的钣金 零 件 。但 是 ， 渐 进 成 形制 件 的减 薄 率非常高 ， 严重 时会 导 致 局部 破 裂 ， 因此 ， 如何 预 测破 裂 的发 生并提 出相 应 的避 免方 法 ， 对 该 技术 的发 展 意
金属板材分层渐进成形机理的研究
工具 先走 到 指定 位置 ，并对 板料 压下 设定 的压 下 量 ，
然后根 据控制 系统 的指令 ，按照 第一层 截 面轮廓 的要 求 ，以走等高线的方式 ，对板料施行渐进塑性加工 ，形 成所需 第 一层 截 面轮廓 后 ，成形 工具 压下 设定 高 度 ， 再 按第 二层 截 面轮 廓要求 运 动 ，并 形 成第 二层 轮廓 。 如此 重复 ，直 到整个工 件成形 完毕 。采 用这种 渐进 成 形 的方法 加工金 属板料 ，与 一次 拉伸成 形 的传 统工 艺 相 比，能加工出曲面更复杂 、延伸率更高的成形件 ，加 工精 度和表 面质量 均较好 ，不 仅 可加工一般 的金属 薄
金 属 板 材 分 层 渐 进 成 形 技 术 采 用 分层 加 工 的 原
理 ，其成形 过程如 图 １ 所示 。
上 夹紧材 料 ，托板可 沿导柱 自由上 下滑 动。然 后将该 装置 固定在 三轴联 动 的数控成 形机上 。加工 时 ，成形
收 稿 日期 ：２０ － ３ ２ ０７０－ ３
ｓ ａ ｃ ｅ ｔｔ ａ ｉ ｆｍａ ｕ ａ ｔｒｎ ｒｎ ｉ ｅｏ ｓ ｅ ｒ ｈ ｄ ａ ｂ ｓｓｏ ｎ ｆ ｃ ｕ ｇ ｐ ｃｐｌ ｆｆ ｔｍｏｄ ． ｅｒ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｅｆ ｒ ｉ ｇ ｐ ｎ ｉ ｌ ｒ ｖ ｄ ｓｔ ｅ ｒ ｔｃ ｌ ｈｅ ｉ ｉ ａ ｅ Ｔｈ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｈ ｏ ｍ ｎ ｒ ｃ ｐ ｅｐ ｏ ｉ ｅ ｈ ｏ ｅｉ ａ ｉ ｆ ｕ ｄ ｔｏ ｏ ｅｐ ａ ｔｃ ｌ ｐ ｉａｉ ｎ ｂ ｓａ ｌｓ ｉ ｇ ａｄ ｓｏ ｔｏ ｏ ｅａ ｄ ａ ａｙ ｉ ｈ ｔｅ ｓｃ ｎ ｉｉ ｎ ｉ ｔ ｏ ｍ ｉ ｇ ｏ ｎ ａｉ ｎ ｆ ｒｔ ｒ ｃ ｉａ ｐｌ ｔｏ ｙｅ ｔｂ ｉｈ ｎ ｉｔ ｒｉ ｎ ｍ ｄ ｎ ｎ ｌ ｚｎｇｔ ｅｓｒ ｓ ｏ ｄ ｔｏ ｉｓｆ ｒ ｎ ｈ ａ ｃ ｎ
中厚钢板电磁感应加热渐进成形技术研究
中厚钢板电磁感应加热渐进成形技术研究中厚钢板电磁感应加热渐进成形技术是一项研究中厚钢板加工
的先进技术。
该技术利用电磁感应原理，通过高频电磁场在钢板中产生感应电流，从而使钢板表面受热并达到所需的加热温度。
与传统的加热方法相比，电磁感应加热具有许多优势。
首先，它可以实现快速、均匀的加热，从而提高生产效率。
其次，由于加热过程中只有钢板表面受热，因此可以减少能量损耗并节约能源。
此外，该技术还可以实现局部加热，使得钢板在加工过程中的变形更加可控。
在研究中，需要重点考虑以下几个方面。
首先是电磁感应加热系统的设计与优化，包括频率选择、线圈设计等。
其次是加热温度与时间的控制，以保证钢板达到所需的加热温度并控制加热过程的时间。
同时，还需要研究加热温度对钢板性能的影响，以确保加热过程中不会对钢板的力学性能产生不良影响。
还需要研究电磁感应加热渐进成形技术在中厚钢板加工中的应用。
针对不同的加工要求，可以探索不同的加热方式和工艺参数，以实现最佳的加工效果。
同时，还需要考虑生产成本和设备投资等因素，以确保该技术在实际应用中的可行性和经济性。
中厚钢板电磁感应加热渐进成形技术是一项具有广泛应用前景
的先进技术。
通过深入研究和开发，可以进一步优化该技术，提高钢板加工的效率和质量，为相关行业的发展做出积极贡献。
单点渐进成形原理
单点渐进成形原理IDMEC，研究所高级Tecnico，TULisbon，葡萄牙机械工程学系，丹麦技术大学，丹麦摘要：本文介绍了完整的单点渐进成形的基本原理理论分析模型，解释了过去几年里文献中实验和数值结果的可信性。
该模型是基于平面内双向接触摩擦的膜分析，以单点渐进成形过程中发现的极端的变形方式重点。
本文全部的研究都来自作者的实验，数据来自检索到文献。
关键词：金属薄板成形性能单点渐进成形1.简介单点渐进成形（SPIF）是一种具有高潜力应用的快速原型制造和少量生产经济收益的新型板材成形工艺。
图1介绍了该进程的基本组成部分：（i）金属板坯料，（ii）压板（iii）垫板及（iv）单点旋转成形工具。
该压板是单点渐进成形工艺中用来夹紧和夹住工作板的。
该垫板支持支撑板料其开口确定了单点渐进成形工具的工作区域。
该工具是用来逐步将板料成形为一个工件，其路径是由数控加工中心产生。
在成形工艺中有没有备份模具支撑板料的背面。
大多数关于SPIF的研究结果与工艺的应用和成形极限有关。
到目前为止，研究得出结论认为该工艺的成形性可由四个主要参数来决定[1]：（i）板材厚度，（ii）轴向进给量，（iii）速度（包括转速和进给速度）及（iv）成形工具半径。
第一个参数的影响通常解释为正弦定律。
关于第二个参数，一般认为成形性随着轴向进给量的增大而减小，但是由Ham和Jeswiet （文献[2]）提供的新的结果似乎表明，轴向进给量本身对成形性影响不大。
众所周知，成形工具的速度影响成形性，因为其直接影响成形工具与板料间的摩擦条件。
较小成形工具的半径可以具有更好的成形性，这是由于成形工具下方的板料变形区域存在应变集中。
较大的刀具半径往往使应变分布在一个更为广泛的区域，使这一工艺类似于传统的冲压工艺。
虽然Jeswiet（文献[1]），Fratini（文献[3]）和Allwood（文献[4]）等人不仅对SPIF作出了重大贡献，而且在其他方面（如工业应用的发展和更好地表征进程中的成形极限）也有很多贡献，但是变形的机制仍然鲜为人知。
金属增材制造中的优化设计与工艺控制研究
金属增材制造中的优化设计与工艺控制研究随着制造业的高速发展，金属增材制造成为制造业领域的重要趋势之一。
金属增材制造利用计算机辅助设计（CAD）软件来制造复杂的三维结构，在制造领域中应用广泛。
在这个过程中，优化设计与工艺控制不可或缺。
一、金属增材制造的优化设计优化设计是金属增材制造的关键环节之一。
金属增材制造的优化设计主要分为以下几个方面：1. CAD软件的使用CAD软件是金属增材制造的关键工具之一。
通过CAD软件，设计人员可以将设计想法通过三维建模的方式表现出来。
在这个过程中，设计人员需要了解CAD 软件的特点和使用方法，才能更好地完成复杂结构的设计。
2. 材料的选择材料的选择也是金属增材制造的重要方面之一。
不同的材料具有不同的性质和机械特性，对制造的影响也不同。
因此，在选择材料的同时，需要考虑到材料的性质和应用环境，以便实现最佳的性能。
3. 结构的优化结构的优化是金属增材制造的重要环节，优化结构可以降低制造成本和提高效率，提高产品的性能。
结构的优化需要考虑到材料和结构的特性，并通过数值仿真的方式来实现。
二、金属增材制造的工艺控制金属增材制造的工艺控制是制造过程中最关键的环节之一。
金属增材制造的工艺控制主要分为以下几个方面：1. 控制制造参数控制制造参数是金属增材制造的基本环节之一。
制造参数包括打印速度、喷嘴距离、熔化温度等。
通过调整这些参数，可以控制打印的速度和质量，确保制品的质量和稳定性。
2. 控制气氛环境金属增材制造需要在一定的气氛环境中进行。
气氛环境可以影响制品的质量和性能。
通过控制气氛环境，可以对制品的质量进行有效控制。
3. 控制热源热源是金属增材制造的最重要组成部分。
热源的选择和控制可以影响打印质量和制品的性能。
因此，制造过程中应控制热源的温度和稳定性。
三、优化设计与工艺控制的结合金属增材制造的优化设计和工艺控制相辅相成，两者的结合可以实现制造过程中的最佳效果。
在金属增材制造的设计过程中，需要使用CAD软件来进行三维建模，并同时考虑到制造参数的控制。
复杂钣金零件渐进成形方法
0 前言
1 渐进成形分类及特点
传统的钣金加工工艺是先设计、制造模具，然 后用模具加工出产品。它是一种适合品种单一、大 批量、产品更新换代时间长的生产方式[1-2]；所需的 模具设计制造周期长、费用高，难以适应小批量、 多品种和样品试制的需要。
为了适应市场的需要，各种无模成形方法不断 涌现出来，如成形锤渐进成形、喷丸成形、无模多 点成形、激光热应力成形、旋压成形、CNC 高压水 喷射成形和金属板料单点渐进成形等。近年来，国 内外愈来愈多的学者致力于金属板料单点渐进成形 技术的研究。渐进成形技术是根据工件形状的几何 信息，在数控设备上控制成形工具头沿特定轨迹对 板料进行局部的塑性加工，使板料逐渐成形为所需 工件。渐进成形不需要专用的模具，重复性好，可 控制金属流动，能加工出形状复杂的工件，对于飞 机等多种小批量产品、家用电器等新产品的开发以 及汽车新型样车试制等具有较大的经济价值和广阔 的发展前景。
(2) UG 软件可以生成用于渐进成形的三轴加工 代码，不能完全符合渐进成形正成形过程的要求， 必须通过转换程序对 UG 软件产生的加工代码进行 转换，使托板带动板料实现随着加工工具逐层下降 的功能。
(3) 渐进成形正成形中定位精度非常重要，如 果定位精度误差达到一定程度，就会导致板料的贴 模性不好，从而严重影响成形的质量，甚至不能够 成功成形出零件。
第 43 卷第 12 期 2007 年 12 月
机械工程学报
CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING
Vol.43 No.12 Dec. 2 0 0 7
复杂钣金零件渐进成形方法
崔 震 1 高 霖 1 陆启建 2
(1. 南京航空航天大学机电学院 南京 210016； 2. 南京四开电子企业有限公司 南京 210016)
无模金属板料成形技术(单点渐进式成形)
中国首辆标准校车0001号 无锡市澳富特精密快速成形科技有限公司
轿车部件生产
无模金属板第料1成步形技: 术成(单形点渐进式成形)
第2步 : 切边, 割孔
无模成形
激光切边, 割孔
无模数控成形
激光切割完成
无锡市澳富特精密快速成形科技有限公司
引擎罩外壳
无模金属板料成形技术(单点渐进式成形)
无锡市澳富特精密快速成形科技有限公司
单点渐进式成形的成形方法
无模金属板料成形技术(单点渐进式成形)
无锡市澳富特精密快速成形科技有限公司
单点渐进式成形技术简介
无模无金模金属属板板料料成的形技成术形(单点技渐术进式是成国形)际上一种先进的柔性加工工艺。该工艺不需 要专用模具，具有生产周期短、成本低的优点。特别适合于小批量、多品种、 复杂金属板材零件的生产。
无锡市澳富特精密快速成形科技有限公司
单点渐进式成形的优势
无模金属板料成形技术(单点渐进式成形)
板料厚度：从0.1~4毫米 压头的运行速度：可达100米/分种 成形时间：取决于工件的尺寸和成形参数,通常数小时 材料的延伸率：可高达300%
无锡市澳富特精密快速成形科技有限公司
单点渐进式成形的应用领域
汽无车模制金属造板料业成：形技汽术(车单点样渐进车式覆成形盖) 件生产、限量版汽车生产、汽车覆盖件 的维修备件市场； 模具制造业：风电机舱罩,风电叶片,游艇外壳等玻璃钢产品的模具 制作;EPS、PU等发泡材料模具制作；滚塑成型产品模具制作； 机械制造业：机器设备上复杂造型、曲面的面板生产； 航空航天业：飞机内壳体、内饰件、雷达抛物天线、人造卫星外壳、 火箭导流罩的生产； 建筑业：城市雕塑,个性建筑装修外观； 船舶制造业：金属冲锋舟、摩托艇、救生艇的船身制作； 医学领域：颅骨修补及医用支架的制造；
金属板料三点渐进无模成形实验装置研究
关
键
词 ： 属板料成形 ； 验装置 ； 形工件 ； 金 实 盘 无模 成 形
中图分类号 ：Ｇ ８ Ｔ ３６
文献标志码 ： Ａ
文章编号 ：０ ５２９ （０ ２ ０ －０ ３０ １０ —８ ５ ２ １ ）５０ １ －３
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｐｅ ｉ ｅ ａ ｕｉ ｍ ｅ ｔｆ ｒ Ｔｈｒ ｅ ｓ ａ ｃ ｎ Ｅｘ ｒｍ ｎｔ ｌＥｑ ｐ ｎ ｏ ｅ
ｗａ ｑａ ｇ ｎ ＠ １ ６． ｏ ｎｇ ｉｏ ａ ｇ ２ ｃ ｎ
轻工机械
Ｌｇｔｎ ｕｔ ｉｈ Ｉｄ ｓｙＭａｈｎｒ ｒ ｃｉｅ ｙ
２ １ 年第 ５ ０２ 期
三点 渐进 无模 成形 ， 验证 其可 行性 。 并
１ 三 点渐进 无模成 形原 理
控 制 电机⑥
பைடு நூலகம்
三点 渐进 无 模 成形 方 法 是 基 于 单 点 渐 进
０ 引 言
对 渐进 成形技 术研 究 主要 有 单 点 渐进 无 模 成 形 、 三点 渐 进无模 成形 。单 点 渐进 无 模 成 形 在仿 真 实 验 研
究 方面 都 已经 有很 大 的 突 破 ， 而对 三 点 渐 进 成形 的 研 究 基本 上还 处于起 步 阶段 Ｊ 通 过初 步 研 究发 现 三 点 ，
置， 包括 机 械 结构 设 计 、 动及 动 力 传 递控 制 设 计 等 。 利 用 该 装 置试 制 了盘 形 工件 ， 与 理 论 成 形 进 行 比较 分 析 ， 究 结 运 并 研 果 表 明 ： 实验 装 置 可 以 实现 三 点 渐 进 无 模 成 形 ， 而 验证 了该 实验 装 置 的 可 行 性 ， 以后 的 实验 研 究提 供 一 个 良好 的 该 从 为
无模成形技术简介
无模成形技术简介1.引言无模成形是以计算机为主要手段，利用多点成形或增量成形的方法，实现板料的无模具塑性成形的先进智能化制造技术。
金属板料成形在制造业中有着十分重要的地位，该技术广泛应用于航空航天、船舶工业、汽车覆盖件和家电等生产行业，但传统的金属板料加工工艺都离不开模具，采用模具成形生产周期长，而且缺乏柔性，产品变化时就需要重新更换模具，这就延长了新产品的开发周期。
而现代社会产品的更新换代非常迅速，如何快速、低成本和高质量地开发出新产品，是企业生存和发展的关键。
为此，国内外许多学者都在致力于板料塑性成形新技术的研究，努力实现金属板料快速高效的柔性冲压和无模成形，以适应现代制造业产品快速更新的市场竞争需要。
2.研究概况国内外许多学者都对板料塑性成形新技术进行了大量的研究，从无模多点成形和数字化渐进成形到喷丸成形、爆炸成形、激光热应力成形和激光冲击成形等，并取得了一定的成果。
2.1 无模多点成形无模多点成形是利用高度可调节的数控液压加载单元（基本群体）形成离散曲面，来替代传统模具进行三维曲面成形的方法，是一种多点压延加工技术。
此法特别适合于多品种小批量生产，体现了敏捷制造的理念。
目前已在高速列车流线型车头制作、船舶外板成形、建筑内外饰板成形及医学工程等领域，得到广泛应用。
与传统模具成形方法相比，其主要区别就是他具有“柔性”，可以在成形前也可在成形过程中改变基本体的相对位移状态，从而改变被成形件的变形路径及受力状态，以达到不同的成形效果。
图2-1 为传统模具成形与多点成形的比较。
图 2-2 为多点模具成形的过程。
图 2-1 模具成形与多点成形的比较图 2-2 多点模具成形过程20 世纪 70 年代，日本造船界开始研究多点成形压力机，并成功应用于船体外板的曲面成形。
此后许多学者为开发多点成形技术进行了大量的探讨与研究，制作了不同的样机，但大多只能进行变形量较小的整体变形。
吉林大学李明哲等人对无模多点成形技术进行了较为系统的研究，已自主设计并制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备，2002 年底，李教授组建了产学研实体：长春瑞光科技有限公司。
渐进成形技术
工作原理
类型
渐进成形分为负成形（NIF）与正成形（ PIF）。 1、负成形可以成形一些形状比较简单的 零件，它不需要支撑模型，只需要简单的夹具 即可。板料由夹具夹紧，然后成形压头按设定 好的程序实现分层加工，每加工一层，成形压 头便下降一定距离，进行第二层的加工，如此 直至结束，在加工过程中夹具夹紧板料始终不 动。
负成形
负成形方法中，需要支撑模型，支撑 模型的轮廓形状要与所成形的零件的形状一致 ，在加工中起到支撑的作用，这种支撑模型与 冲压成形中的模具有很大差别，它的精度要求 不是很高，并且材料的选择上比较灵活。在这 种成形方法中，首先要加工支撑模型，支撑模 型加工完毕后再放上板料，与负成形所不同的 是正成形中成形压头每走完一层的路径，托板 都要带动板料与成形压头共同向下移动相同距 离。数控成形装置主要由成形压头、导向装置 （导柱、导套）、顶支撑模型、托板、夹具组 成。
特点、优势
研究现状
问题： 1、破裂(成形角大到一定角度就会发生）； 2、零件精度及回弹。 考虑： 1、从影响成形极限角的因素（板料厚度、 压头直径、模型形状）考虑改进； 2、通过优化压头路径可以提高表面光洁度 ，减小回弹，提高零件精度。
发展前景
目前渐进成形技术在工业领域还没有得到 大规模应用，技术手段和工艺方面还有待继续 深入研究。国内外学者在应用方面也做了很多 的探索。 该方法实现了复杂形状的成形，并且经济 快捷，对于传统的冲压等板材成形方法也是很 大的补充。
正成形
正成形示意图
产品
本田S800跑车引擎盖 金属面具
特点、优势
1、实现柔性制造。不需要专用模具，与传统成形 方法相比，可节省巨额的模具制造费用，对航空航天 领域等多种小批量产品，家用电器等新产品的开发及 汽车新型车试制等具有较大的经济价值和发展前景。 2、重复性好。由数控机床控制成形压头的运动， 可以保证成形零件的重复性好，可控制金属流动。 3、具备快速成形技术和塑性加工技术的优点。 可以极大降低产品的制造成本并缩短开发级制造周期 。 4、实现数字化分层局部制造。可以把形状复杂 的零件分成一系列的二维层进行加工，便于成形且修 改方便。
渐进成形技术
正成形
正成形示意图
产品
本田S800跑车引擎盖 金属面具
特点、优势
1、实现柔性制造。不需要专用模具，与传统成形 方法相比，可节省巨额的模具制造费用，对航空航天 领域等多种小批量产品，家用电器等新产品的开发及 汽车新型车试制等具有较大的经济价值和发展前景。 2、重复性好。由数控机床控制成形压头的运动， 可以保证成形零件的重复性好，可控制金属流动。 3、具备快速成形技术和塑性加工技术的优点。 可以极大降低产品的制造成本并缩短开发级制造周期 。 4、实现数字化分层局部制造。可以把形状复杂 的零件分成一系列的二维层进行加工，便于成形且修 改方便。
特点、优势
研究现状
问题： 1、破裂(成形角大到一定角度就会发生）； 2、零件精度及回弹。 考虑： 1、从影响成形极限角的因素（板料厚度、 压头直径、模型形状）考虑改进； 2、通过优化压头路径可以提高表面光洁度 ，减小回弹，提高零件精度。
发展前景
目前渐进成形技术在工业领域还没有得到 大规模应用，技术手段和工艺方面还有待继续 深入研究。国内外学者在应用方面也做了很多 的探索。 该方法实现了复杂形状的成形，并且经济 快捷，对于传统的冲压等板材成形方法也是很 大的补充。
负成形
负成形示意图
负成形机床
正成形
2、 正成形方法中，需要支撑模型，支撑 模型的轮廓形状要与所成形的零件的形状一致 ，在加工中起到支撑的作用，这种支撑模型与 冲压成形中的模具有很大差别，它的精度要求 不是很高，并且材料的选择上比较灵活。在这 种成形方法中，首先要加工支撑模型，支撑模 型加工完毕后再放上板料，与负成形所不同的 是正成形中成形压头每走完一层的路径，托板 都要带动板料与成形压头共同向下移动相同距 离。数控成形装置主要由成形压头、导向装置 （导柱、导套）、顶支撑模型、托板、夹具组 成。
金属材料短流程、近终形的生产工艺
金属材料短流程、近终形的生产工艺多个进程（如凝固与成形）的综合化，称短流程化，如喷射成形技术、半固态加工技术和持续铸轧技术等。
打破传统的材料成形与加工模式，缩短生产工艺流程，简化工艺环节，实现近终形、短流程的持续化生产，提高生产效率。
近终型、短流程的成形加工技术具有高效、节能等特点，在技术上突出的特点是缩短加工周期，尽可能减少变形量或后续加工环节，由金属熔体直接取得所需的制品或近似的制品，同时，这些制品还具有现有加工方式所生产制品的性能和组织，这可大大减少后续挤压、轧制和压铸等耗能大、投资大、用工多的加工进程。
例如，半固态成形、持续铸轧和持续铸挤等是将凝固与成形两个进程合而为一，实行精准控制，形成以节能、降耗、高效和优质为主要特征的新技术和新工艺。
1半固态成型金属材料的半固态成型是在半液半固的两相状态下进行的，所以与全液体成型或全固体成型相较，具有许多长处。
首先，在凝固进程中有固液两相，同时存在的合金系都可进行半固态成型。
半固态材料浆的粘度比熔融金属的粘度高得多，因此成型时可形成层流，也能更均匀地填充模型。
金属浆的成型温度较低，与常规铸造工艺相较：可节约35%左右的能源；可以延长模型寿命；凝固时间较短；可缩短生产周期；由于有固体存在和温度较低，零件在模内的收缩较小。
用金属浆生产的零件内的宏观气孔与显微疏松比常规铸件中的少得多。
半固态材料填充模型时，材料前端呈层流充满型腔，比熔融金属的流动平稳得多，不会卷入气体。
半固态成型零件的尺寸可与成品零件的相等或几乎相等，极大地减少了机械加工量与切削量，既节约了材料，又可以生产形状复杂的零件或难于加工的薄壁零件。
半固态模锻件与压铸件表面平整滑腻，内部组织致密，晶粒细小，力学性能高。
2近终形轧制技术(1)热连轧技术热连轧技术是将均热后的坯锭同时在几个机架中产生塑形变形的持续轧制进程。
与单机架轧制相较较，热连轧技术具有工艺流程短，生产率高，产品质量高和生产本钱低等长处。
金属成型加工技术的创新与发展
金属成型加工技术的创新与发展随着工业化的发展，金属材料成为了工业生产中不可或缺的重要资源。
而金属成型加工技术的创新与发展，一直是工业发展的重要方向。
除了传统的冲压、铸造等技术，新型的数控加工、3D 打印等技术也正在不断涌现，引领着未来的发展方向。
一、传统金属成型加工技术传统的金属成型加工技术包括冲压、铸造、锻造等。
其中，冲压技术是应用最广泛的一种技术，通过冲压模具将金属板材加工成各种形状的零部件。
铸造技术则是将熔化的金属倒入模具中，形成各种形状的零部件。
锻造技术则是将金属材料加热至一定温度，然后将其放入锻压机中用大锤压制成各种形状的零部件。
这些传统的技术已经得到广泛应用，不断地进行优化升级，但是在一些要求更高的场合下，已经不能满足需求。
二、数控加工技术的应用数控加工技术 (Computer Numerical Control, CNC) 是一种以计算机为核心的现代化机械加工技术。
它是在传统的数控技术基础上发展起来的，利用计算机对加工过程进行全面控制和监测，可以实现各种复杂形状的零部件加工。
应用数控加工技术可以提高零部件的精度和质量，同时可以增加生产效率。
三、3D打印技术的发展3D打印技术是一种将数字模型转化为实体对象的新型技术，可以将原来需要几天时间才能完成的制造工作简化成几个小时，特别适用于小批量、个性化和复杂结构零部件的制造。
通过3D打印技术可以生产出精度高、性能稳定的金属零部件，对于提高生产效率和产品质量有很大的帮助。
此外，3D打印技术还可以帮助解决物资短缺、减少环境污染等问题。
四、创新推动金属成型加工技术进步创新是推动金属成型加工技术进步的重要因素。
今天各个行业的厂商、科研机构都在不断地进行创新。
在传统冲压技术中，采用了新型的高速冲压技术，可在短时间内实现零部件的成型，并且可以在材料变性前成形。
在铸造技术上，采用新型的快速凝固铸造技术，可以大幅度提高生产效率和产品质量。
在锻造技术上，采用热成形技术来代替冷成形技术，同样可以提高生产效率和产品质量。
金属板材数控渐进成形加工轨迹交互修改及优化
厚 变 薄有一 最佳 值 。 （ 本 文 公 式 由 圆管无 芯绕 弯 （ 管 模 旋 转 ） ５） 弯 式 方 法 得 出 ， 否 适 用 于 圆 管 的其 他 弯 曲 方 法 ， 待 于 是 有
验 证 。
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（） 向 尖 角破 裂 ａ横
维普资讯
文 章 编 号 ：６ ２ ０ ２ （ ０ ６） ３ ０ ８ — ４ １ ７ — １ １２ ０ ０ — ０ ８ ０
金属板材数控渐进成形加工轨迹交互修改及优化
方景 春 ，莫健 华 ，赵 忠 。 黄 树 槐
（ 中科技 大 学 塑 性成形 模拟 及模 具技 术 国家 重 点实验 室 ， 北 华 湖
薄 的 影 响 ， 于 表 示 弯 曲 变 形 量 的 。 当 ｔ －．８ ～ 小 ￣００ ３ －
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பைடு நூலகம்
【 考文献 】 参
【】 唐荣锡． ｌ 飞机钣金工艺． 北京 ： 国防工业出版社， ８ ． １ ３ ９ 【】 吴诗淳． ２ 冲压工艺学． 西安 ： 西北工业大学出版社 ，９７ １８． 【】 李林业． ３ 弯管管壁减薄量的计算． 锻压机械 ，９ １２ （ ： ． １９ ， ６） ２ ６ １ 【】 王洪斌． ４ 钢管无 芯弯 曲及其 变形 的计算． 锻压技 术 ，９４， （ ） １８ ９ １ ：
① 成形压头 ② 已成形 部分 ③ 板材
④压板
⑥ 滑动导柱 ⑦ 支柱 ⑧ 工作 台 ⑨支撑模 型 当 的工艺 和轨 迹会 直 接导致 加 工失 败 。这里 主要 研
施 行 拖 动 修 改 ，从 而 绕过 返 回 Ｃ ＡＤ 模 型 修 改 的 步
基于渐进成形数控技术的翼子板成形工艺
基于渐进成形数控技术的翼子板成形工艺板料数控渐进成形技术是一种柔性的成形技术，它根据板料零件的成形要求设计数控程序，然后通过数控机床的进给系统，使成形工具按照一定的轨迹逐步地成形板料，直到得到需要的零件。
这种成形工艺不需要专用的模具，它可以通过修改控制产品形状的数控程序来调节成形工具的成形轨迹，达到成形零件形状的目的。
因此，其开发周期短，产品变化快。
由于加工路径很长，单件生产时间一般需要几个小时，大批量生产同一零部件时，其成形效率很低。
因此，这种工艺非常适合于小批量或单件、多品种和复杂的板料产品或样品。
当前，在大多数研究中，涉及复杂零件的渐进成形比较少。
为此，本课题前期研究了渐进成形机理、数控技术加工工艺及工艺规划，在此基础上，着重介绍了渐进成形的应用——汽车翼子板零件渐进成形技术，并且分析了工艺参数对成形的影响，提出了提高成形质量的方法。
对于完善和发展渐进成形技术有重要作用。
1 板料数控渐进成形原理图1是板料数控渐进成形原理图。
基于渐进成形数控技术的翼子板成形工艺我们需要了解的是，首先，将被加工板料放在支撑模型上，板料四周利用压板和托板夹紧板料，托板可以沿着导柱自由上下滑动。
然后，将装置固定在3轴联动的数控机床上。
加工时，成形工具对板料压下至设定的压下量，并且沿设计的工具路径移动。
在板料成形过程中，计算机控制成形工具在x方向的移动和在z方向的下降运动。
在高度相同的每一层中，成形工具在：x-y平面作轮廓线运动。
在形成所需的第1层截面轮廓后，成形工具在2轴方向下降相同的压下量，再按第2层截面轮廓轨迹运动，并且形成第2层轮廓。
如此重复，直到整个工件成形完成。
图1板料数控渐进成形原理图2 实验条件实验的主要设备是数控机床，利用的主要软件是UG，Pro／E和数控机床的系统控制软件等。
所用材料为厚度1mm的08AI钢板。
在成形过程中，需要与翼子板形状相同的LOM件作为数控渐进成形的支撑模型。
并且，采用专用的渐进成形工具，如图2所示，成形工具的头部为半球形。
单点渐进成形
产品
图1 汽车门外覆盖件
图2 工艺品
图3 汽车翼子板覆盖件
制约因素
1) 单步加工难以达到较大成形角 ——温度控制 2) 出现回弹效应 ——温度控制、优化路径 3) 高应力集中在已加工区域出现自由变形 ——优化路径、工具形状
存在问题
( 1) 成形工艺方面: 目前对金属板材单点渐进成形机理 的研究还不够充分, 对成形过程中发生的拉裂、 起皱、 回弹等一些复杂缺陷还没有找到本质原因。 ( 2) 专用软件方面: 需要开发一些可适用于该技术的专 用软件, 使这些软件具有成形件 C A D 模型修正、 成形轨迹生成、 成形过程虚拟仿真、 工艺参数优化、 工艺参数数据库及专家系统等功能。 ( 3) 支撑方面: 需要研究更能符合成形工艺的支撑 C AD 模型生成方法和经济、 快速、 自动化程度高的支撑 制作方法。 ( 4) 成形运动方式: 目前的研究大多局限于基于等高线 运动的三轴数控成形方式, 今后有必要研究其他运动 方式和多轴成形加工, 如基于螺旋运动和五轴数控成
单点渐进成形发展历史及现状松原茂夫于20世纪90年代提出leszak在1967年获得发明专利2005年以来单点渐进成形获得了极大的发展目前理论不完善工艺不成熟应用不广泛但是具有广阔的发展前景定义单点渐进成形是在数控机床上通过计算机程序控制形状简单的成形工具利用其沿着垂直方向的进给以及水平方向的运动轨迹逐层形成板类件的三维包络面从而实现金属板料连续局部塑性成形的加工方法
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成形能力表征量：成形极限角
影响因素：加工步长程
增量成形
金属板材增量成形
(3)支撑方面：需要研究更能符合成形工艺的支 支撑方面： 支撑方面 模型生成方法和经济、 撑CAD模型生成方法和经济、快速、自动化 模型生成方法和经济 快速、 程度高的支撑制作方法。 程度高的支撑制作方法。 (4)成形运动方式：目前的研究大多局限于基于 成形运动方式： 成形运动方式 等高线运动的三轴数控成形方式， 等高线运动的三轴数控成形方式，今后有必要 研究其他运动方式和多轴成形加工， 研究其他运动方式和多轴成形加工，如基于螺 旋运动和五轴数控成形的加工等。 旋运动和五轴数控成形的加工等。
(1)成形工艺方面：目前对金属板材单点渐进成 成形工艺方面： 成形工艺方面 形机理的研究还不够充分， 形机理的研究还不够充分，对成形过程中发生 的拉裂、起皱、 的拉裂、起皱、回弹等一些复杂缺陷还没有找 到本质原因。 到本质原因。 (2)专用软件方面：需要开发一些可适用于该技 专用软件方面： 专用软件方面 术的专用软件，使这些软件具有成形件CAD 术的专用软件，使这些软件具有成形件 模型修正、成形轨迹生成、成形过程虚拟仿真、 模型修正、成形轨迹生成、成形过程虚拟仿真、 工艺参数优化、 工艺参数优化、工艺参数数据库及专家系统等 功能。 功能。
金属板材单点渐进成形支撑制造的研究
在正向成形方式中， 在正向成形方式中，需要在板材下方放置 支撑来保证工件的顺利成形和一定的成形精度。 支撑来保证工件的顺利成形和一定的成形精度。 由单点渐进成形的性质所决定， 由单点渐进成形的性质所决定，支撑表面承受 着相当大的局部作用力， 着相当大的局部作用力，而且其作用点沿进给 方向变化， 方向变化，同时金属板材变形时沿支撑模接触 面流动产生很大摩擦。因此， 面流动产生很大摩擦。因此，要求支撑具有足 够的强度、刚度、硬度、精度和良好的耐磨性。 够的强度、刚度、硬度、精度和良好的耐磨性。
Al6063管件渐进成形壁厚减薄率研究
Al6063管件渐进成形壁厚减薄率研究
曹文滔;杨晨
【期刊名称】《机械制造与自动化》
【年(卷),期】2024(53)3
【摘要】基于正交试验法定量分析某种管件单点渐进成形机对Al6063铝合金管件的塑性成形工艺;通过有限元软件ABAQUS仿真,探究各工艺参数对Al6063管件成形后最大减薄率的影响规律,找到最佳工艺参数组合。
结果表明:各工艺参数影响顺序由大到小依次为径向进给距离、工具头半径、轴向进给距离、摩擦因数。
在半径60 mm、壁厚1 mm的管件尺寸下,最优工艺参数组合为工具头半径6 mm、径向进给量0.5 mm、轴向进给量1.5 mm、摩擦因数0.100。
最优工艺参数组合会随着管件尺寸的改变发生小幅变化。
【总页数】7页(P88-93)
【作者】曹文滔;杨晨
【作者单位】南京理工大学机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG376.9
【相关文献】
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道延性断裂过程中壁厚减薄率研究5.5083铝合金变曲率零件的渐进成形壁厚均匀性研究
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金属板料数字化渐进成形工艺研究
摘要：本文围绕板材数控单点渐进成形技术的工艺规划的一般原则的建立和加工轨迹优化方法。
主要内容包括基于理论分析和实践经验的一般性工艺规划和针对解决实际问题的加工轨迹优化处理。
关键词：数字化成形快速成形加工轨迹
1 引言
金属板材数控单点渐进成形技术是一种数字化的柔性加工技术，与传统的塑性成形技术相比，具有不需要设计、制造模具，小批量多品种加工板材零件的优点。
其柔性的特点决定了该项技术尤其适合于新产品开发阶段的板料零件成形，如日用品、汽车覆盖件、航天航空产品的研制阶段的工作，利用该技术可以大大缩短产品开发周期，降低开发成本和新产品开发的风险。
本文根据在加工过程中的一些实例，在UG软件进行使用方法的介绍，供同行们参考。
2 金属板料塑性成形技术的概述
2.1 传统板料塑性成形技术
金属板料通过塑性成形方法可以加工成各种零件，它们被应用于国民经济和日常生活的各个领域中。
例如汽车行业、航天航空、电机电器、食品包装、建筑等工业用品、家庭用品及家居装饰品、工艺美术品、医疗器械、家用电器等日常用品都大量使用金属板料塑性成形件。
传统的板料塑性成形技术的加工过程通常包括两个阶段。
第一阶段是模具的设计与制造阶段；第二阶段是采用模具的生产阶段。
这种加工方式的优点是，一旦模具设计制造成功后，可以大批量的生产需要的零件。
但是，因为在模具的设计制造过程中，需要反复的对模具进行修改，这样就表现出模具的设计、制造费用高、周期长，使板材零件的应用范围受到限制。
2.2 板料塑性无模成形技术
二十一世纪是以知识经济和信息社会为特征的新时代，制造业正面临着空前严峻的挑战。
如何快速、低成本和高质量地开发出新产品，以满足信息社会中瞬息万变的市场对小批量多品种产品的要求，是企业生存和发展的关键。
传统的板料塑性成形技术已经不能够满足这种要求，市场经济要求提高成形的柔性。
提高塑性加工柔性的方法有两种途径”，一是从机器的运动功能上着手，例如多向多动压力机，快速换模系统及数控系统。
二是从成形方法上着手，无模成形便是其中一种。
2.3 快速成形技术
快速成形技术问世于20世纪80年代末，被认为是近20年制造技术领域的一次重大突破，其对制造业的影响可与数控技术的出现相比。
它引进分层制造(Layered Manufacturing)的思想，通过切层得到三维实体的截面轮廓曲线的型值点信息，然后山数控系统和执行单元完成逐点、逐层成形，从而将三维加工变为二维加工，最后得到零件或者零件的原型。
综上所述，对薄板数控单点渐进成形的研究是非常必要的，它将快速成形技术和塑性成形技术有机结合，该技术是综合性的跨学科的课题，它涉及力学、摩擦学、塑性成形技术、数控技术、CAD／CAM等多个学科，该技术的发展可推动相关学科尤其是快速成型技术和塑性加工理论的发展，既有重要的理论意义又有广阔的应用前景。
3 金属板料数控单点渐进成形原理
金属板材数控单点渐进成形法，是一种基于计算机技术、数控技术和塑性成形技术基础上的先进制造技术，其特点是采用快速成型制造技术“分层制造(Layered Manufacturing)”的思想，将复杂的三维模型沿高度方向离散化，分解成一系列二维层，并在二维层上对板材进行局部的塑性加工。
加工是在三轴联动的数控成形机上进行的，工作时，在计算机控制下成形工具头先走到
指定位置，并对板材压下设定的压下量，然后根据控制系统的指令，按照第一层截面轮廓的要求，以走等高线的方式．对板材施行渐进塑性加工，并形成所需第一层截面轮廓后，成形工具头再压下设定高度，按第二层截面轮廓要求运动，并形成第二层轮廓。
如此重复直到整个工件成形完毕，如图1中所示为板材加工过程原理。
(a)板料成形前（b）板料成形过程中
(c)板料成形三维实体图
图1 金属板科渐进成形原理图
1—导柱 2—夹板 3—板料 4—支架模型 5—工具头 6—支架金属板材数控单点渐进成形方式是一种数控成形方法，在加工中数控编程是其主要内容之一。
而在数控编程中，工艺规划和加工轨迹的优化是这种渐进塑性加工技术能否成功加工工件、提高成形精度的重要一环。
4 金属板材零件的数字化建模
对于基于图纸以及型面特征点测量数据的复杂形状零件数控编程，其首要环节是建立被加工零件的数字化模型。
数字化建模(Digital Model)是基于计算机技术，在现代设计方法学的指导下，支持先进制造系统，定义和表达产品全生命周期中的产品资源所必需的产品数据内容、数据关系及活动过程的数字化的信息模型。
数字化建模技术正经历着从几何建模技术到特征建模技术的转变。
几何建模仅仅是零件的几何表示。
包括零件的几何定义、外形设计和必须满足的约束条件。
是用一些基本的几何元素——点、线、曲线、平面、曲面、简单体素等，来描述这些设计对象的几何形态的。
几何模型的表达方式有线框模型(Wireframe Modeling)、曲面模型(Surface Modeling)、实体模型(Solid Modeling)和参数化／变量化建模。
特征建模技术是CAD建模方法的一个新的里程碑，它是在CAD／CAM技术的发展和应用达到一定水平，要求进一步提高生产组织的集成化和自动化程度的历史进程中孕育成长起来的。
特征兼有形状和功能两种属性，现有的国内外特征技术研究都是基于实体模型的基础上开展的。
在实体模
型的基础上，特征设计应能方便地进行设计修改，特征本身是参数化的，它们之间的组装应该实现变量化，即尺寸驱动。
Pro ／E 、UG 软件都很好的实现了特征建模的功能。
5 钣金零件的渐进成形工序图的生成
金属板料渐进成形方法是对材料进行渐进变薄拉延过程，板料成形区(图1b 中A 部)的板厚将比未成形部分的板厚有明显减薄。
材料成形区厚度，跟板料成形面与垂直方向的夹角θ(图lb)有关，它们符合正弦规律，即
θsin 0⨯=t t (1)
式中:t ——板料成形区厚度，mm ；
t 0——板料成形前厚度，mm ；
θ——板料成形面与垂直方向的夹角。
加之扳材与工具头的接触点处处于二向拉应力状态，当上述成形角θ(图la)在0°～5°之间时，材料极易出现失稳而断裂，因此，工件的垂直壁部分一次成形是不可能的。
根据以上的分析，在渐进成形中设计了路径“渐进”成形的方法,如图2所示，这种方法首先是基于塑性变形的体积不变原则，使板材成形过程中尽量多的板材参与变形，从而降低板材减薄，减小失稳的可能；其次，就是使板材已变薄区域尽量少重复参与变形。
另外，如果对加工后垂直壁的精度要求不是很高的情况下，从节约加工时间来考虑，可以先将垂直壁部分，在渐进成形中成形为可以一次成形的斜壁，而再后续的工艺中，采用手工或机械的方式将斜壁折成直壁的情况。
图2 直壁的四种成形渐进工序图
a)曲线 b)直线 c)折线并平行 d)直线段+曲线段
图2中a 、b 加工方式，尽管满足了第一个原则，即使尽量多的板材参与变形，但是因为在若干次变形中整个变形段都不断参与了变形，这样该加工段一直在因塑性变形而变薄，这样就会很快使板材产生拉伸失稳，而造成破裂。
图2d 也可以成形一定深度的直壁，但是由于其下部的变形段在不断的变薄，从而导致破裂。
从实际的加工实验中，只有图2c 路径取得了较好的结果。
而且也能很好的满足上面提出的两个原则，即首先与直接成形直壁比较，参与变形的板材面积扩大；而除了在第一次变形中都参与了变形外，其它道次参与变形的板材只集中与成形为直壁段的部分，下面的直线段则没有参与变形，只是一种平移关系。
但是由于加工中的回弹和其它效应，使得该成形路径成形垂直壁的深度仍然有限，目前采用此方法对1mm 厚的08F 进行加工可以达到40mm 以上。
但是与直接加工直壁相比已经取得了一一个数量级的提高。
所以，图2c 的路径是较优的加工路径。
图3为采用渐进工序成形的直壁零件。