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板材数控增量成形过程的研究

第6卷第3期1999年9月

塑性工程学报

JO URN AL O F PLASTICITY ENGIN EERIN G

Vo l.6 No.3

Sept. 1999

板材数控增量成形过程的研究

(青岛大学 266071) 方 漪

(哈尔滨工业大学 150001) 戴 昆 王仲仁

摘 要 板材的数控增量成形是近几年来国际上刚刚开始研究的一种新工艺,具有柔性高,产品

的尺寸与形状变化容易的优点。其原理是利用数控机床,根据预先编制的程序对板材逐点进行成

形,最终得到所需的形状。本文根据对增量成形工艺的研究,提出了增量成形轨迹设计的基本原

则,其中变形的均匀化原则对指导板料成形工艺的设计,具有较强的实用价值。

关键词 金属成形 增量成形 数控机床 柔性成形工艺

1 引 言

利用模具对板材成形是传统的板材加工工艺,其基本要求是产品的生产批量要有一定的规模,否则单件产品的成本就会太高。然而,近年来市场对产品的需求趋向于多品种、小批量,所以传统的板材成形工艺已不能满足这种要求。因此,近年来出现各种柔性的生产方式,以适应多变的市场需求。板材的增量成形工艺就是其中的一种,它是根据板料成形过程的要求,编制出数控机床的控制程序,利用数控机床的进给系统,使板料按照给定的轨迹逐步成形,最终达到所要求的形状。这种成形方法不需要专用的成形模具,因而生产准备快,特别适合于小批量、多品种、复杂零件的生产。目前,对这种工艺的研究国内外才刚刚开始[1~4]。

板材增量成形过程的主要特征有两点,一是板材要按照给定的路径或轨迹进行成形;二是板料的变形是逐点、逐步发展的,每一点、每一步的变形量不能太大。所以,对增量成形工艺来说,要解决的关键问题就是原始的板材应当按照什么样的变形次序达到最终的形状要求,这也是在CNC机床上进行编程所必须解决的问题。如何解决这些问题,是本文的重点。以下我们将对增量成形工艺问题所进行的研究给出一些初步的结果,并提出了解决增量成形问题的一些基本准则。

2 增量成形的基本原理

在进行增量成形之前,首先将板料用压板在机床上压紧,底部留有一定的空间以容纳板料的变形,将数控机床的切削刀具换成成形球头(见图1)。准备完成后,使成形球头按照一

本研究得到国家自然科学基金资助(项目编号:59475047)。