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Vol. 4 No./ Feb. 010 金属板材无模成形技术发展综述 杜如虚　何凯　李赳华　罗远新 摘 要 金属板材无模成形技术是近二十年来薄板成形领域的研究热点之一。介绍了该技术的发展状况，从无模成形概念 的提出，到无模多点成形，再发展到数字化无模渐进成形，阐述了数字化渐进成形技术的原理、特点及应用，重点对数字 化渐进成形技术的发展和国内外研究现状进行了较为系统的归纳和总结，特别介绍了冲压式无模渐进成形这一新技术，最 后探讨了金属板材无模成形技术的发展趋势和研究方向。 关键词 金属板材；无模成形；渐进成形；冲压 1 引言 金属板料成形与切削加工等方法相比，不仅具 2　金属板材无模成形技术的发展与研究 有更高的生产效率，而且能获得更高的材料利用率， 因而在制造业中有着广泛的应用，特别是在汽车、宇 2.1 金属板材无模成形概念的提出 航、船舶、兵工、家电和日用品等工业部门，对国民 经济的发展起着十分重要的作用。 上世纪60年代，美国人Edward Leszak发明了 一种可以加工回转类零件的渐进无模成形装置，也是 在传统板料成形方法中，模具成形方法生产效率 [6] 首次提出渐进式无模成形的概念 。近二十多年来， 高、加工件的精度高、适合大批量生产，多年来一直 国内外许多学者对板料无模成形技术进行了大量的研 占据着主导地位。但缺点是模具设计制造周期长，维 究，并取得了一些重要的成果。 护费用高，往往成形一个零件需要多个模具，造成新 上个世纪70年代末，日本学者开发出一种成形 产品开发周期长，成本高，而且缺乏柔性，产品稍作 改变后模具需要重新设计更换。以汽车覆盖件为例， 锤成形法，用刚性冲头和弹性下模对板料进行局部锤 [7] 需要经过模具设计、制造、试验、修改等一系列过程 击成形，如图1(a)所示 。20世纪90年代，日本学者 Tanaka对这种方法做了改进，板材被机械臂夹持固 才能投入生产，试制过程耗时、耗资，新车型开发的 周期拉长、成本增加，不利于汽车厂家迅速推广新产 定，机械臂带动板材沿X轴和Y轴旋转，如图1(b)所 [8] 品和占领市场。特别是我国的一些汽车厂家不得不从 示 。这种方法成形速度快，只能成形形状简单的零 件，并且成形后留有锤击压痕，表面质量较差，必须 国外购置新车型的汽车覆盖件模具，价格不菲；或者由 进行后续处理。 熟练技师手工制作模具，效率低而且精度难以保证。 目前，在市场需求不断变化的驱动下，制造业 的生产规模沿着“小批量-少品种大批量-多品种变批 量”的方向发展。作为广泛应用于制造业的板料成形 技术，我们需要不断探索其新方法和新工艺，缩短新 产品的开发周期，满足多品种小批量和样品试制的需 求，实现板料的高效、快速、柔性成形，这是板料成 (a) (b) 形技术的发展趋势。 图1 成形锤成形法 因此，一些新型的板料成形技术应运而生，如： 2.2 金属板材无模多点成形技术 [1