近几年来,随着科技的日益进步,产品更新换代的加快,工业对小批量产品生产需求也逐步增加,数控板料渐进成形技术的应用以它在发展新项目的低成本和短时间等优点而逐渐兴起。板料渐进成形技术是无模具成形技术中最具有吸引力的新技术之一,它具有加工方式灵活、生产周期短等优点。因为无需模具或只需简单凸模,所以节约了模具设计、加工和调试费用,大幅降低企业制造成本。该成形技术是依据3D打印技术中“分层制造”的思想将钣金件的三维数字模型沿高度方向分解成一系列等高线层,采用数控编程技术生成加工轨迹,成形工具在计算机控制下对板材进行渐进的塑性加工。由于板料渐进成形技术适应小批量、多品种生产,并且拥有成形性能好、加工方便、可以加工复杂零件等特点,所以在汽车、飞机、医疗器械等领域具有巨大发展前景。
各国学者对数控板料渐进成形的研究大多集中在单点渐进成形,因为单点渐进成形加工时不需要模具的支撑,加工简单,提高了生产效率。但单点渐进成形加工出来的零件与双点渐进成形加工出来的零件相比精度较差。双点渐进成形需要模具或简单模具的支撑在加工精度稍高的零件时是很好的选择。以工业纯铝为实验材料,对板料双点渐进成形的模具制造、成形性能、成形精度等方面进行了研究。
板料渐进成形技术把塑性加工成形工艺和快速原型加工技术相结合。快速原型技术分层思想也被引入其中,将零件三维模型沿着Z轴方向分层离散成各断面层,即分解成一系列等高线层,成形工具沿着等高线运动,将模具的型面用工具头加工轨迹形成的包络面代替,整体变形由工具头运动的板料塑性变形代替,在断面层上进行塑性加工实现板料的数字化制造,成形出最终零件。
板料数控渐进成形可以分为单点渐进成形和双点渐进成形,这种区分依据是有无模具支撑。单点渐进成形,它是将板料固定在成形设备上,通过特定的托板和压板夹紧板料,装置底部预留出空间以容纳板料变形。成形时成形工具按照预先编好的数控程序运动到指定位置,并对板料压下预定的压下量,分层逐点的对板料进行塑性加工。在成形第一层断面轮廓后,数控程序驱动成形工具在Z轴方向上增加一个压下量到第二层位置,完成第二层断面轮廓的成形,如此反复直至整个制件成形。单点渐进成形特点是装置简单,不需要支撑装置和导向装置,只需要夹紧装置,制件的内表面为加工面。双点渐进成形原理,双点渐进成形装置主要由成形工具、导向装置、支撑模型、托板、压板和成形机床组成。成形时,首先将待成形的板料置于支撑模具上,用托板和压板夹紧板料。成形过程中成形工具在数控程序驱动下运动,板料、托板和压板一起随着成形工具在Z轴方向上沿导柱进行随动,成形过程与单点渐进成形过程相似。双点渐进成形的特点是需要支撑模具和导向装置,制件的外表面为加工面。
单点渐进成形工艺适合加工形状简单,精度要求不高的零件产品。而双点渐进成形工艺则适合形状较为复杂且精度要求较高的零件。
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