金屬板材三維曲面類零......



金屬板材三維曲面類零件具有薄殼的結構特點，因其重量輕、材料省、力學性能好、幾何造型流暢，往往作為主要零件，在民用產品、軍用產品以及現代高技術產品等各種制造領域廣為應用。特別是隨著現代工業的飛速發展和人民生活水平的不斷提高，金屬板材成形件的需求量越來越大。尤其是在航空航天、造船、汽車等生產行業，板材成形占有舉足輕重的地位。在傳統板材成形方法中，模具成形方法以其適應性廣、生產效率高、適合大批量生產等諸多優點，多年來一直占據著主導地位。但隨著時代的發展，產品的更新換代的速度越來越快，鈑金件生產的多品種、小批量和個性化的趨勢愈來愈明顯。而傳統模具的設計、制造周期比較長，在投入使用前，需要經過長時間的反復試模、修模，而且模具材料和加工成本都比較高，因此傳統模具成形方法很難滿足當前快速發展的社會需求。開發出能迅速適應產品更新換代、自動化程度高、適應性廣的新技術、新設備已經成為板材成形領域的迫切需要。
在這種需求下，許多板材成形的新技術和新方法應運而生。主要有：成形錘漸進成形、數字化漸進成形、激光熱應力成形、激光沖壓成形、無模多點成形等等。這些技術都是在計算機控制系統的支撐下，實現板材的無模成形，具有很大的“柔性”。它們克服了傳統模具成形的不足，節省了模具制造費用，縮短了開發周期，特別適合新產品的開發和小批量生產，體現了敏捷制造的理念。我們實驗室通過對傳統整體模和作者簡介：劉敬平，男，青島理工大學在讀碩士研究士，研究方向為模具制造與快速成形。多種無模成形技術的研究，在無模多點成形技術基礎上提出了一種新的板材拉伸成形技術一電磁輔蹴金拉伸快速成形技術。首先介紹一下無模多點成形技術。
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1無模多點成形技術
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無模多點成形技術是基于“離散”思想，將柔性制造技術和計算機控制技術結合為一體的先進制造技術。其基本思想是將傳統的整體模具離散成一系列規則排列、高度可調的單元體，通過對各單元體運動的實時控制，自由地構造出成形面，從而實現板材三維曲面成形。
我們可以看出，在整體模具成形中，板材由模具曲面來成形，而多點成形中則由單元體沖頭的包絡面(或成形曲面)來完成。
由于各單元體的位置可根據成形零件的形狀進行調節，因此每次改變各單元體的空問位置就可以改變成形曲面，這也就相當于重新構造了成形模具，具有很大的“柔性”。無模多點成形技術具有成形板材無需另外配置模具，成形模具的形狀可變，成形路徑町變，實現無回彈成形，小設備成形大型件，易于實現自動化的優點。但是它也存在一些特有的缺陷：壓痕、階梯效應和邊界效應等。其中最主要的缺陷是壓痕，通過對多點成形壓痕成形機理的分析可知，壓痕主要是由于接觸壓力的高度集中，變形過于局部化以及撓曲變形剛度不合理造成的。針對壓痕的成形機理，多點成形技術也采取了一些措施，如采用大曲率半徑的|中頭，在沖頭與板材之問使用彈性墊和采用多點壓機成形方式等等。這些方法雖然在一定程度上能夠抑止和減輕壓痕，但是效果并不盡人意。
我們實驗室提出的電磁輔助鈑金拉伸快速成形技術綜合了多點成形和傳統整體模的成形優點，能很好的消除階梯效應和壓痕。下面就介紹一下電磁輔助鈑金拉伸快速成形技術。
2電磁輔助鈑金拉伸快速成形技術
2.1系統組成
電磁輔助鈑金拉伸快速成形技術是在多點成形技術的基礎上發展而來的，它的工作原理和多點成形技術有幾分相似。它的工作原理可以簡單地描述為：首先由步進電機將單元體驅動到指定位置，然后利用磁場對磁性材料粉末有力的作用和磁場的光順性，用磁性材料粉末將單元體之間的凹坑填平，最后加上大強度的夾緊磁場，單元體與磁性材料粉末在強大磁場的作用下成為一個整體，成為傳統意義上的實體模。