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金属板料无模快速成形及快速制模.pdf

金属板料无模快速成形及快速制模 莫健华刘杰黄树槐韩明 (华中科技大学模具技术国家重点实验室) 摘要:论述一种金属板料的新型成形技术,该技术引入快速原型制造“分层制造” 的思想,根据数字模型各等高层断面上轮廓的数据,用计算机控制一个工具头随轮廓曲线运动 逐层对板料施行渐进塑性加工,使其逐步成形为所需的形状.该技术与快速制模技术相结合, 可制造能生产上千件金属薄板成形件的模具。 关键词: 金属薄板成形 无模成形 渐进成形 快速成形 快速制模 料各局部区域分别加工,是一种单点压延渐进 1前言 成形工艺。CNC成形锤渐进成形技术方法简单, 我国企业发展的一个严重制约点是新产品自 成形速度较快,但是只能成形形状比较简单的 主开发能力弱。进入2l世纪,市场竞争的加剧 工件,而且成形后留下大量锤击压痕,影响制 要求企业不仅自B快速响应市场的变化,而且能不 品的表面质量,因而还必须进行后续处理。 断地通过技术创新,推出新产品去引导市场。如 多点成形法口I是利用高度可调的数控液压加 何快速、低成本和高质量地开发出新产品,以满 载单元形成离散曲面,来代替传统模具进行三维 足瞬息万变的市场对小批量多品种产品的需求, 曲面成形,是一种多点压延加工技术,有多点模 是企业生存和发展的关键。金属板料成形在制造 具成形和多点压机成形两种方法。多点成形法初 业中有着广泛的应用,但传统的工艺必须使用模 步实现了无模成形,但对于加工形状复杂的成形 具.周期长,费用高,难以适应小批量多品种和 件有困难,机器结构复杂,成本较高。 样品试制的需要。以汽车行业为例,每年国际上 20世纪90年代初,日本学者松原茂夫提出 都有大批新车型问世,而新车型开发中很重要的 了一种新型的金属板料成形工艺—金属板料渐进 是覆盖件的设计和制造,需要经过模具设计、软 成形技术[41。其思路是将复杂的三维形状分解成 模制造、试验修改、硬模制造等复杂过程才能投 一系列二维层,并以工具头走等高线的方式,在 入生产,其试制过程耗时、耗资、耗力,开发周 二维层上进行塑性加工,实现了金属板料的数字 期长,成本高,投资风险大。我国即将加入WTO, 化制造嘲一。这种板料渐进成形技术是一个值得 企业要面对来自国际市场的竞争,为此,我们必 重视的新领域。 需为新产品的快速开发提供先进手段。 3金属板料无模快速成形 2国内外金属板料无模成形研究简况 3.1成形原理 金属板料的无模成形很早就有人探索,近lO 金属板料无模成形的特点是引入快速原型制 年由于市场需求的多样化,加以机械和控制技术 造技术“分层制造”的思想,将复杂的三维形状 的进步,促使金属板料无模成形有了新发展,国 沿z轴方向离散化,即分解成~系列二维断面 内外许多学者特别是德国和日本进行了大量的研 层,并在这些二维断面层上局部进行塑性加工, 究。目前比较典型的板料无模成形方法有旋压成 实现了设计与制造一体化的柔性快速制造。其加 形、成形锤渐进成形、多点成形和数字化渐进成 工原理如图1所示,首先将被加工板料置于一个 形等。旋压成形是常用的板料无模成形技术之~ 项支撑模型上(图la),在板料四周用压板在托 Ⅲ,但是只能加工轴对称的工件。 板上夹紧材料,托板

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