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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——