多点成形设备应用发展

1、大型化
多点成形作为一种柔性制造新技术，特 别适用于三 维板件的多品种小批量生产及新产品的 试制，所加工的 零件尺寸越大、其优越性越突出。已 开发的鸟巢工程用 多点成形装备的一次成形尺寸为 1350mm×1350mm，成 形面积接近2m2。而分段成形 件的长度达10m。随着多点 成形技术的推广与普及， 设备的一次成形尺寸也在逐渐 变大，甚至可达到 10m 2左右。
3、闭环成形系统
由于回弹等问题的存在以及摩擦条件、材料参数变化等不 确定因素，即使用数值模拟软件事先进行成形预测，也很难一 次得到精确的合格产品。多点成形系统可以利用其柔性的特点， 采用闭环的概念实现智能化的精确成形。即第一次成形后，在 线测量出零件的曲面参数，与目标形状进行比较。根据二者的 几何误差通过反馈控制的方法进行运算，计算结果反馈到系统， 软件重新计算出基本体群成形面进行再次成形，这一过程反复 多次，直到得到所需形状的零件。
3、连续化
多点调形技术与连续成形技术的结合 可以实现连续 柔性成形。其主要思路：在可随意弯曲的成形辊上设置 多个控制点构成多点调整式柔 性辊，通过调整控制点形 成所需要的成形辊形状，再 结合柔性辊的旋转实现工件 的连续进给与塑性变 形，进行工件的无模、高效、连续、 柔性成形。基于这 种新的成形原理，已经开发出柔性卷 板成形装置(图)，并且实现了多种三维曲面的连续柔性 成形，获得了良好的效果。
鸟巢工程用多点成形压力机
鸟巢建筑工程在施工时遇到多项技术难题，其中一大 难题就是鸟巢建筑中大量使用的大型弯扭箱形钢构件需 要成形。由于各构件的弯扭形状与尺寸都不一样，所用 高强度钢板的厚度从10mm变化到60mm，且形状各异， 成形相当困难。如采用模具成形，模具费用高昂；而采 用水火弯板手工成形则不易保证成形精度，且工人劳动 强度大。采用多点成形技术圆满解决了上述问题，不仅 实现了与传统整体模具成形相同的效果，节约了高额模 具费用，还显著提高了成形效率。下图示为鸟巢工程用 钢构件制造过程。
●多点成形设备 ●多点成形的应用 ●多点成形的发展
多点成形设备
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，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。
1、多点成形主机 2、柔性成形控制系统 3、闭环成形系统
1、多点成形主机
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： 1） 机架 机架结构可采用开式、四柱式、框架式等。 2）基本体调型机构 主要有如下几种调型方式： a．机械手式：通过机械手依次调整每个基本体的行程。 b．电机式：每个基本体由一个小型电机控制，调型效率高。 c．液压缸式：每个基本体由一个小型液压缸控制，调型效 率高。 3）控制系统 可采用工控机进行控制，应针对不同的基本体调型机构作相 应的设计。
柔性卷板成形装置
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YAM10-200型多点对压成形
2、柔性成形控制系统
对于多点成形设备，为实现自动化生产，良好的计算机 控制系统是必不可少的。典型的设备控制系统总体结构如下：
1）CAD软件系统：根据要求的目标形状进行几何造型，多 点成形工艺计算，并对多点成形过程进行有限元数值模拟， 将无误的数据文件传给控制系统 2）控制系统：根据此文件指挥多点成形压力机成形工件 3）成形系统：完成工件的成形
多点成形小型样机
各种样件
雕塑件
大扭曲量样件
图示为受某厂委托成形的建筑装饰件，虽然设备的一次成 形尺寸只有140×140mm，但采用分段成形技术，成形的曲面 件最大长度超过3m。
建筑装饰件
2、世界首台商品化多点成形压力机
该设备采用机械手进 行调型，机身采用C型结构， 最大成形压力为2000KN， 上下基本体群采用28×20 布置方式，一次最大成形 面积为840mm×600mm。 主要用于高速列车流线型 车头蒙皮的生产。
薄板多点成形压力机
钛网板颅骨修复体
人脸成形例子
手术固定颅骨修复体
多点成形的发展
随着航空、航天、海运、高速铁路、化工等行业的 发 展，对三维曲面板件的需求也在不断地增加，传统 的板料 成形方法已不能适应这种发展的要求，三维 板件的生产需 要更加先进的制造技术。目前，多点成 形技术正在向大型 化、精密化及连续化方向发展。
YAM-5型世界首台商品化多点成形压力机
高速列车车头蒙皮的生产
高速列车车头蒙 皮通常要分成50-80 块不同曲面，每一块 曲面都要分别成形后 进行拼焊。采用多点 成形设备，只需几天 时间就可以完成一台 新型车头覆盖件的成 形，大大提高了成形 效率与质量。
高速列车流线型车头的拼焊制造过程
3、中厚板成形用多点成形压力机
Байду номын сангаас
多点成形的应用
多点成形设备是板类件三维曲面成形的理想设备，特别适 用于尺寸多变、批量不大的大型板材曲面零件的生产，可应用 于飞机、航天器、各种车辆、轮船、舰艇、医学工程、压力容 器、建筑装潢城市雕塑等领域。使生产简单化、柔性化，实现 零件的快速制造。采用多点成形技术可节约模具费用，缩短研 制及生产周期，对产品的更新换代做出快速响应。
a）成形过程
b）成形后的钢件
c）焊接的箱体形单元
d）鸟巢工程施工现场
5、薄板多点成形压力机
该设备机身为四 柱式闭式结构，采用 串行式调形方式。最 大成形力为630kN， 基本体群布置方式为 40×32，一次成形尺 寸为400×320m，该 设备基本体冲头较小， 且有压边圈，适用于 薄板成形。该设备能 够成形像人脸那样比 较复杂的曲面。
多点成形压力机
按冲头基本体调节形式分：逐点调节式和快速调节式；
按机架形式分：开式、三梁四柱式和框架式；
按加工板材分有厚板和薄板之分。
1、多点成形小型样机
该设备采用机械手 进行调型，机身采用框 架结构，最大成形压力 为100KN，上下基本体 群采用10×10布置方式， 一次最大成形面积为 140mm×140mm。在这 台设备上已经成形了数 百种质量良好的样件和 实用件。
该设备采用采用四柱式结构， 最大成形压力为3150kN，上下基 本体群采用20×25布置方式，一次 最大成形面积为800mm×1000mm。 采用这台设备成形了多种质量良好 的中厚板件，该设备已成功用于潜 艇外壳（钛合金）的成形，解决了 钛合金难于成形、回弹大等问题。
用于中厚板成形的多点成形压力机
马鞍形样件(板厚16mm)
2、精密化
以前多点成形技术只能用于 中厚板料的简单形状曲面 成形。目前多点成形技术在薄板成形与复杂工件成形方面 取得了明显进展，已经能够用厚度为0.5mm甚至0.3mm的 板料成形曲面类工件，而且能够成形像人 脸那样比较复杂 的曲面。随着多点成形技术 的逐渐成熟，目前正在向精细 化方面发展，其成形精 度也将得到更大提高。
潜艇外壳（钛合金）的部分成形件
4、鸟巢建筑工程用多点成形压力机
该装备的所有基本体冲 头都可以同时调整，从一个 成形面变化到另一个成形面 只需2分钟；与逐点调形式 相比，调形效率提高了数十 倍。装备的最大成形压力为 20000KN，上下冲头群采用 9×9布置方式，一次成形尺 寸为1350mm×1350mm。采 用分段成形方式时，在长度 方向对成形件没有限制，只 要成形后的工件不与机架干 涉，就可以成形长数米甚至 达十多米的工件。