无模成形技术简介

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无模金属板料成形技术(单点渐进式成形)7.7

无模金属板料成形技术(单点渐进式成形)7.7

无锡市澳富特精密快速成形科技有限公司
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单点渐进式成形技术简介
无模金属板料的成形技术是国际上一种先进的柔性加工工艺。该工艺不需 要专用模具,具有生产周期短、成本低的优点。特别适合于小批量、多品种、 复杂金属板材零件的生产。
以汽车工业为例,汽车覆盖件是汽车关键零部件中的关键领件,随着汽车 市场的竞争日趋激烈,汽车生产已经呈现出多品种、换型周期短的特点。按传 统工艺,开发一个车型全套的覆盖件模具一般需上亿元的投入,而且需要一年 以上的制造周期。
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无模板料成形技术应用前景
在当今世界,随着生产力水平的提高,制造业需要成千 上万各类模具以生产出形状各异的产品及零部件。尤其是 在飞机、轮船、汽车等产品的覆盖件制造上,更需要大量 的模具,其制造和调试除要花费巨额资金外,加工周期也 往往需要几个月甚至十几个月。而且产品一旦换型,模具 也必须随之更换,从而严重制约了制造业的发展。而无模 成形技术就是要成为万能板材成形机,不用模具就能生产
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技术介绍
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传统的金属板料成形方式
传统的金属板料成形方式 冷冲压等板料成形方法在汽车等工业中占有重要地位; 广泛应用于汽车覆盖件的大批量生产; 除需要大型冲压机床外,模具要求高,造价昂贵,制造周期长。
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单点渐进式成形的成形方法
无模金属板料成形技术(单点渐进式成形)
——无锡澳富特精密快速成型科技有限公司
公司介绍
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公司介绍
澳富特(AFT)公司是无锡市2009年度的530重点项目之一,是致力于 金属板材快速成型技术的高科技公司。 该项目技术独步于国内,具有国际领先水平,并已拥有多项发明专利及 实用新型专利等自主知识产权,公司还在继续申请国内外的相关专利。 正在与上海交通大学、华中科技大学、哈尔滨理工大学、江苏大学等建 立产学研平台,开展联合攻关,加速拓宽该项目技术的应用领域及该项目 技术的不断升级。 该项目得到了无锡市及新区科技局的重视和大力支持。

无模多点成形技术——板材成形的新理念

无模多点成形技术——板材成形的新理念
维普资讯
无模多点成形技术
1 无 模 多 点成 形 技术 的基 本原 理 与技 术 特点 .
板材成形的新理念
财 力 ,显 著地 缩 短 产 品生 产 周 期 ,降低 生 产 成 本 ,
吉林大学辊锻工艺研究所 (305 李 东平 李东 成 102 )
( )优 化变 形 路 径 2
通 过基 本 体调 整 ,实 时 控
制变形 曲 面 ,随 意 改 变 板 材 的 变 形 路 径 和 受 力 状 态 ,提 高材 料成 形 极 限 ,实 现难 加 工材 料 的塑 性 变
( )实 现 无 回 弹 成 形 可 采 用 反 复 成 形 新 技 3
形 ,扩 大加 工 范 围 。
高 、质 量好 ,并且 显 著提 高生 产 效 率 。
调 的基 本 体
( 冲
头) ,通 过对 各 个 基
本体 的实 时控 制,
构 造 出 所 需 形 状 的
成 形 面 ,取 代 传 统 的模 具 来 实 现 板 材 三 维 曲 面 的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ快 速 无

图 1 多点成形原理 示意 图
无模 多 点 成形 技 术 是 由 吉林 大学 李 明哲 教 授在 提 高产 品 的竞 争 力 。与模 具 成形 法 相 比 ,不但 节 省
日本 做博 士 后 研 究工 作 期 间命 名 的一 项 金属 板 材三 巨 额加 工 、制 造模 具 的 费用 ,而且 节 省大 量 的修 模
维 曲 面 成 形 的 先 进 制 造 技术 。 其基 本 原 理是 利 用 一 系 列 规 则 排 列 的 、高 度 可 与 调模 时 间 ;与手 工 成形 方 法相 比 ,成 形 件 的精 度
<2 10 0

无模拉伸成型

无模拉伸成型
工; 6)提高产品组织性能。
水 …………………. …….
油 ………………….
…………………. ………………….
成型方法
滚筒形式 …..
热源固定 ………... 连续无模拉伸机
…… …… ……
按热源状况分类
卷筒形式
热源移动
……..
伺服电机 转换系统
拉伸设备
材料试验机ຫໍສະໝຸດ 成型设备图4 连续无模拉伸机
M是液压马达,E是联轴节,B是 涡轮减速器,G1-5是齿轮,W是链 轮,C是链条,D是卷筒,R1-2是滚 轮,S是压簧,Co是冷却器,H是 感应线圈,Gu是导板。
无模拉伸成型
2013年10月28日
主要内容
概述
工艺特点
成型原理
典型实例
成型方法 和设备
概述
• 一种不采用模具而进行金属成形的新工艺。 • 无模拉伸研究在国外始于七十年代。 • 目前世界上只有少数几个国家对此工艺进行了理论和实 验研究,例如日本、英国、苏联等。 • 从文献上看,利用无模拉伸成形工艺可以生产棒材、管 材、阶梯棒或管、锥形棒或管、波形棒或管、复合棒或管等。
成型原理
图1 无模拉伸的两种典型布置。A1和A2分别表示变形前后坯料的断 面积,V1为棒料拉伸速度,V2为热源移动速度。
成型原理
图2 连续拉伸成形原理图
成型方法
电阻加热(交流、直流)
燃烧气体加热(氧—乙炔)
按加热方法分类
等离子电弧加热
感应加热(高频、低频)
成型方法
气体
按冷却方法分类
液体
空气 热空气 …………………. 慢冷却 惰性气体 …………………. 氦气 二氧化碳气体 …………………. 急冷却
成型原理

无模多点数字化成形技术与装备

无模多点数字化成形技术与装备

1无模多点数字化成形技术与装备多点数字化成形是一种先进的板类件三维曲面成形技术。

该技术利用计算机控制很多可调整高度的基本体,形成所需的成形曲面,代替模具实现板材快速、柔性成形。

具有实现无模成形、改善变形条件、无回弹成形、小设备成形大型件、CAD/CAM/CAT一体化等特点。

多点数字化成形设备特别适用于尺寸多变、批量不大的大型板材曲面零件的生产,使生产简单化、柔性化,实现零件的快速制造。

多点成形设备的加工范围广、零件的成形精度高、成形质量好,可广泛用于飞机蒙皮、船体外板、车辆覆盖件、医学工程、压力容器、建筑装饰、城市雕塑等领域中各种曲面零件的制造。

传统的模具成形方式制造成本高,手工加工的质量难以保证。

多点成形设备不需模具,功能全、性能好,市场前景非常广阔。

用户购置该设备后,可节省大量的模具材料及模具制造费用,并可提高工效数十倍,缩短研制及生产周期,对产品的更新换代做出快速响应,取得显著的经济效益。

2多点数字化拉形技术多点数字化拉形技术是将传统的整体拉形模具离散成规则排列的基本体点阵,形成数字化控制的多点模具,实现不同形状蒙皮件的数字化制造。

吉林大学已经开发出尺寸为1200×800mm的多点数字化拉形装置,成形出多种合格的蒙皮件,取得了良好的效果。

该装置由1536个基本体单元构成,具有八轴伺服控制系统,可同时调整6个基本体单元。

这是目前正在运行的欧盟第六框架协议计划“基于多点成形方法的飞机蒙皮制造用数字化调整装置”国际合作项目的重要成果之一。

3液态道路沥青软包装成套设备及新型沥青包装袋液态道路沥青软包装技术是“七五”国家重点科技攻关项目,于1991年2月通过国家鉴定验收,并获国家科技攻关成果二等奖。

94年获交通部科技进步二等奖,95年获国家科技进步三等奖,该项目92年列入交通部重点推广项目,93年列入国家重点推广项目,它完美地解决了长期困扰我国的道路沥青包装、贮藏和运输的一大难题。

液态道路沥青软包装线是将温度在≤200℃时的道路沥青,灌装在特种材料经过特殊工艺加工制成的软包装复合袋中的机械设备。

无模成型技术

无模成型技术

摘要:金属板料成形在制造业中有着广泛的应用,但传统的金属板料加工工艺都离不开模具,采用模具成形生产周期长,而且缺乏柔性,产品变化时就需要重新更换模具,这就延长了新产品的开发周期。

而现代社会产品的更新换代非常迅速,如何快速、低成本和高质量地开发出新产品,是企业生存和发展的关键。

因此一些新型的无模成形技术应运而生,如:喷丸成形、数字化渐进成形、无模多点成形、激光热应力成形、激光冲压成形等。

这些技术都是在数控系统的支撑下,实现板料的无模成形,具有很大的柔性。

他们克服了模具成形的不足,节省了模具制造费用与时间,特别适合新产品的开发和小批量生产。

1 喷丸成形喷丸成形是利用高速弹丸撞击金属板料的一个表面,使受撞击表面及其下一层金属产生塑性变形,导致面内产生残余应力,在此应力作用下逐步使板料达到要求外形的一种成形方法。

[1]目前其主要应用在航空航天领域,如波音和空中客车等飞机制造公司在其现代客机的生产中,都已采用了喷丸成形方法。

其主要优点是:(1)零件长度不受喷丸成形方法的限制,现代飞机蒙皮零件的长度已达32m,若采用其他方法,设备投资将急剧增加。

(2)工艺装备简单,无需成形模具,只需简单的夹具。

准备周期短,固定投资少。

(3)在进行成形的同时,可对板料起到强化作用。

(4)可对变厚度的板料进行成形。

(5)既可成形单曲率外形,又可成形双曲率外形,如机翼上下气动弯折区或非直母线区。

[2]喷丸成形的工艺方法有弯曲喷丸、延伸喷丸和预应力喷丸3种,其成形机理十分复杂。

由于影响成形过程的因素较多,使得喷丸成形工艺参数的选择仍要依靠庞大的实验数据库和操作经验,采用试喷渐进的方法来确定,耗时费资。

在采用CNC喷丸成形后,这一问题更需解决。

西北工业大学的康小明等人提出喷丸成形CAD/CAM/CAE系统,以机翼整体壁板全信息模型及喷丸成形数据库为基础,解决了喷丸成形的参数选取问题;对喷丸成形进行运动模拟,简化了喷丸成形的数控编程工作;对喷丸成形进行有限元模拟,增强了对这一复杂过程的预见。

无模成型 ppt课件

无模成型 ppt课件

2.2多点成形系统的构成
• 一个基本的多点成形系统由三大部分组成,即CAD/ CAM软件、计算机控制系 统及多点成形主机(如图3)。CAD软件系统根据成形件的目标形状进行几何造 型、成形工艺计算等,将数据文件传给控制系统,控制系统根据这些数据控制 压力机的调整机构,构造基本体群成形面,然后控制加载机构成形出所需的零 件产品。
反复成形的过程如图7所示,首先使变形超过目标形状, 然后反向变形并超过目标 形状,再正向变形;以目标形状为中心循环反复成形,直至收敛于目标形状。
3.4 多道成形工艺
• 对于变形量很大的零件,可逐次改变多点模具的成形面形状,进行多道次成形。 其基本思想是将一个较大的目标变形量分成多步,逐渐实现。通过多道次的成形, 将一步步的小变形,最终累积到所需的大变形。
无模成型
无模多点成形* 无模单点成形 无模拉伸成型 3D打印(不叙述) 激光热应力成形*
激光冲压成形 喷丸成形* 爆炸成形 总结
多点成形的研究背景 多点成形的概念 多点成形的几种成形工艺 多点成形技术应用实例 多点成形缺陷分析及消除方法 多点成形技术的发展趋势
一、多点成形的研究背景
随着我国制造业的飞速发展,需要不断研发新型产品,提高更新换代速度, 因此,对三维曲面件的需求会越来越大。特别是在航空航天、船舶舰艇、各 种车辆及建筑雕塑等许多军用与民用制造领域,都需要使用大量的各种材质 的三维曲面板类件。传统的三维曲面件成形方法通常要采用模具成形或手工 制造方式来实现,但模具成形不仅制造费用昂贵、加工周期长,而且不利于 产品的更新换代、制约着制造业的快速发展;而手工成形又存在质量差、效 率低、劳动强度大等缺点。传统的三维曲面件成形方法已无法满足现代制造 业高速发展的要求。因此,多点成形技术成为热门研究课题,是现代制造领 域的重要发展方向。

金属板材无模成形

金属板材无模成形

类型多样的金属板材无模成形技术1.金属板材无模成形简介金属板材无模成形是指使用非模具的成形工具强迫金属板材发生渐进的塑性变形,最终得到所需零件的加工方法。

由于市场需求的多样化,机械和控制技术的进步,促使金属板材无模成形有了较快的开展,国内外许多企业学者进展了大量的研究。

目前比拟典型的板材无模成形方法有成形锤渐进成形、旋压成形、多点成形和数字化渐进成形等。

通过不同的板材成形方法来了解各种成形技术的开展及其优缺点。

2.无模成形的类型及特点2.1CNC成形锤渐进成形法[1]该方法使用刚性冲头和弹性下模,对板材各局部区域分别打击成形,逐步成形为所需形状的加工工艺。

成形锤渐进成形法成形方法简单,成形速度较快,但是该技术只能成形形状比拟简单的工件,而且成形后留下大量的锤击压痕点,影响制品的外表质量,因而还必须进展后续处理。

成形锤渐进成形示意图2.2喷丸成形[2]喷丸成形是利用高速弹丸撞击金属板材的一个外表,使受撞击外表及其下一层金属产生塑性变形,导致面内产生剩余应力,在此应力作用下逐步使板材到达要求外形的一种成形方法。

目前其主要应用在航空航天领域,如波音和空中客车等飞机制造公司在其现代客机的生产中,都已采用了喷丸成形方法。

喷丸成形的主要优点:〔1〕零件长度不受喷丸成形方法的限制,现代飞机蒙皮零件的长度已达32 m,假设采用其他方法,设备投资将急剧增加;〔2〕工艺装备简单,无需成形模具,只需简单的夹具,准备周期短,固定投资少;〔3〕在进展成形的同时,可对板料起到强化作用;〔4〕可对变厚度的板料进展成形;〔5〕既可成形单曲率外形,又可成形双曲率外形,如机翼上下气动弯折区或非直母线区。

A380飞机超临界外翼下翼面整体壁板长度30余m、厚度30余mm,是迄今采用喷丸成形技术所获得的长度最长、厚度最大的构件,代表了国际喷丸成形工艺技术的最新成果。

2.3 旋压成形[3-5]旋压成形是一种将金属坯料装在芯模的顶部,旋轮通过轴向运动和径向运动,使旋转坯料在旋轮滚压作用下产生局部连续塑性变形,最终获得所要求的薄壁回转体零件的塑性加工方法。

数字化无模铸造精密成型技术

数字化无模铸造精密成型技术

四、无模铸造工艺流程
无模铸造工艺是一个包含CAD/CAM、数控、材料、喷射、工艺参数设置及 后处理的集成制造过程,可概括为以下几个过程: (1)前处理过程:首先规划和设计铸型,即确定工艺参数、选取最优加工方向、 设计浇注系统等,将产品/零件的CAD模型转换成铸型的CAD模型。然后由铸 型CAD数据得到分层截面轮廓数据,再以层面信息产生控制信息。 (2)造型过程:原砂存储及铺砂机构将原砂均匀铺撒在砂箱表面并由压滚压实, 喷射装置将树脂和固化剂喷射在每一层铺好压实的型砂上,粘结剂与催化剂 发生胶联反应,粘接剂和催化剂共同作用的地方型砂被固化在一起,其他地 方型砂仍为颗粒态干砂。固化完一层后再粘接下一层,所有层面粘接完之后 就可以得到一个三维实体铸型。 (3)后处理过程:清理出铸型中间未固化的干砂就可以得到一个有一定壁厚的铸 型,在砂型的内表面涂敷或浸渍涂料。

约叁拾万元左右
专业技能要求普通, 专业技能要Fra bibliotek普通,培训一周即可进行操作
专业技能要求高, 专业技能要求高,一般有一定工作经验才能独立工作
工艺 和 制造 特性
1、无需模具,铸型一次成形。 、无需模具,铸型一次成形。 2、可实现一体化造型,减少设计约束和机加工量, 、可实现一体化造型,减少设计约束和机加工量, 铸件尺寸精度易控制。 铸件尺寸精度易控制。 3、型、芯同时成型,提高定位精度。 芯同时成型,提高定位精度。 、 4、无需拔模斜度,减轻铸件重量。 、无需拔模斜度,减轻铸件重量。 5、可以制作任意形状的铸件,尤其是制作复杂以 、可以制作任意形状的铸件, 及含有自由曲面的铸件,而且精度高。 及含有自由曲面的铸件,而且精度高。 6、完美体现设计者意图,提高发动机的效率。 、完美体现设计者意图,提高发动机的效率。 7、设计有问题修改三维图即可重新制作。 、设计有问题修改三维图即可重新制作。
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无模成形技术简介1.引言无模成形是以计算机为主要手段,利用多点成形或增量成形的方法,实现板料的无模具塑性成形的先进智能化制造技术。

金属板料成形在制造业中有着十分重要的地位,该技术广泛应用于航空航天、船舶工业、汽车覆盖件和家电等生产行业,但传统的金属板料加工工艺都离不开模具,采用模具成形生产周期长,而且缺乏柔性,产品变化时就需要重新更换模具,这就延长了新产品的开发周期。

而现代社会产品的更新换代非常迅速,如何快速、低成本和高质量地开发出新产品,是企业生存和发展的关键。

为此,国内外许多学者都在致力于板料塑性成形新技术的研究,努力实现金属板料快速高效的柔性冲压和无模成形,以适应现代制造业产品快速更新的市场竞争需要。

2.研究概况国内外许多学者都对板料塑性成形新技术进行了大量的研究,从无模多点成形和数字化渐进成形到喷丸成形、爆炸成形、激光热应力成形和激光冲击成形等,并取得了一定的成果。

2.1 无模多点成形无模多点成形是利用高度可调节的数控液压加载单元(基本群体)形成离散曲面,来替代传统模具进行三维曲面成形的方法,是一种多点压延加工技术。

此法特别适合于多品种小批量生产,体现了敏捷制造的理念。

目前已在高速列车流线型车头制作、船舶外板成形、建筑内外饰板成形及医学工程等领域,得到广泛应用。

与传统模具成形方法相比,其主要区别就是他具有“柔性”,可以在成形前也可在成形过程中改变基本体的相对位移状态,从而改变被成形件的变形路径及受力状态,以达到不同的成形效果。

图2-1 为传统模具成形与多点成形的比较。

图 2-2 为多点模具成形的过程。

图 2-1 模具成形与多点成形的比较图 2-2 多点模具成形过程20 世纪 70 年代,日本造船界开始研究多点成形压力机,并成功应用于船体外板的曲面成形。

此后许多学者为开发多点成形技术进行了大量的探讨与研究,制作了不同的样机,但大多只能进行变形量较小的整体变形。

吉林大学李明哲等人对无模多点成形技术进行了较为系统的研究,已自主设计并制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备,2002 年底,李教授组建了产学研实体:长春瑞光科技有限公司。

目前,公司已有的多台产品投入到工程使用中,表 2-1 给出了产品的具体型号。

表 2-1 长春瑞光科技有限公司产品具体型号YAM-4 型1000KN 多点成形压力机1.总成形力: 1000KN2.基本体调整量: 100 mm3.有效成形尺寸: 500x400 mm4.可加工板材厚度: 2~8 mmYAM-3 型 630KN 薄板多点成形压力机1.总成形力: 630KN2.基本体调整量: 100mm3.有效成形尺寸:400×320mm4.可加工板材厚度: 0.5~3.0mmYAM-3 型 630KN 薄板多点成形压力机1.总成形力: 630KN2.基本体调整量: 100mm3.有效成形尺寸:400×320mm4.可加工板材厚度: 0.5~3.0mmYAM-5 型 2000KN 多点成形压力1.总成形力: 2000KN2.基本体调整量: 200mm3.有效成形尺寸:840×600mm4.可加工板材厚度: 2.0~10.0mm小型多点成形压力机1.总成形力: 100 KN2.基本体调整量: 50mm3.有效成形尺寸: 140x140mm4.可加工板材厚度: 0.3~3.0mmYAM-8 型 3150kN 快速调形多点成形压力机1.总成形力: 3150KN2.基本体调整量: 300mm3.有效成形尺寸:1000×720 mm4.一次调形时间: 3~5 分钟5.可加工板材厚度: 3.0~15.0 mmSM150 型鸟巢工程用多点成形压力机1.最大成形力: 15000KN2.基本体群布置:9×93.一次成形尺寸:1350×1350 mm该公司的产品目前已应用于许多行业,以应用领域如下:(1)列车流线型车头覆盖件成形长春轨道客车股份有限公司使用无模多点成形系统生产出44 种成形难度大的高速列车车头覆盖件,节省了巨额模具费用。

按原工艺方案生产新车型的模具需6~8 个月时间,采用多点成形技术后,仅用几天的时间就完成了一台新型高速列车车头覆盖件的成形,大大缩短了新产品的开发周期,提高了成形效率与成形质量。

同时,显著地降低了工人的劳动强度,改善了工作环境。

唐山机车车辆厂定制的多点成形系统也已通过验收,即将投入 300 公里动车组的生产中。

图2-3 为采用多点成形压力机生产的高速列车流线型车头的拼焊制造过程。

图 2-3 高速列车流线型车头的拼焊制造过程(2)钛合金板成形我国新一代潜艇的外板用钛合金材料,成形后的回弹极大,用传统的方法很难成形,采用多点成形设备较好地解决了钛合金成形问题。

洛阳 725 所已利用该设备加工了数件潜艇钛合金外板,缩短了生产周期。

图 2-4 为潜艇外壳的部分成形件。

图 2-4 潜艇外壳(钛合金)的部分成形件(3)医学工程中的钛网板塑形在医学工程中,人脑受损伤后,颅骨缺损部位需要植入钛网板进行修补。

采用多点成形技术,很好地解决了钛板塑形问题。

这项技术首先根据 CT 断层照片完成颅骨修补部位的三维重建,然后进行修复体的数字设计、模拟装配、优化工艺参数,最后将设计好的修复体数据直接传输到无模多点成形设备上制造出修复体。

图 2-5 为医学中用到的钛网板。

图 2-5 钛网板颅骨修复体(4)弯扭板件鸟巢建筑工程在施工时遇到多项技术难题,其中一大难题就是鸟巢建筑中大量使用的大型弯扭箱形钢构件需要成形。

由于各构件的弯扭形状与尺寸都不一样,所用钢板的厚度从10mm 变化到 60mm ,且形状各异,成形相当困难。

如采用模具成形,模具费用高昂,而采用水火弯板手工成形则不易保证成形精度,且工人劳动强度大。

采用多点成形技术圆满解决了上述问题,不仅实现了与传统整体模具成形相同的效果,节约了高额模具费用,还显著提高了成形效率。

图2-6 为鸟巢工程用钢构件制造过程。

图 2-6 鸟巢工程用钢构件制造过程2.2 数字化渐进成形数字化渐进成形是 20 世纪 90 年代日本学者松原茂夫提出的金属板料成形新方法,将零件复杂的三维形状沿Z 轴方向离散化,即分解成一系列二维断面层,并用工具头在这些二维断面层上局部进行等高线塑性加工,达到所要求的形状,实现了板料设计制造一体化的柔性快速制造,其成形原理如图2-7 所示。

图 2-7 渐进成形示意图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,并设定下压量,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。

金属板材数字化渐进成形的整个工作过程并不复杂,以汽车覆盖件车门的成形为例,其过程如下:(1)首先在计算机上用三维 CAD 软件建立工件的三维数字模型。

(2)进行成形工艺分析、工艺规划,制造工艺辅助装置。

(3)用专用的切片软件对三维模型进行分层( 切片) 处理,并进行成形路径规划。

(4)生成成形轨迹文件,进行成形速度规划,最终对加工轨迹源文件进行处理并产生NC 代码。

(5)将 NC 代码输入控制用计算机,控制板料成形机成形出所需工件形状。

(6)对成形件进行后续处理,形成最终产品。

日本 AMINO 公司已研制出样机,并用此方法生产出薄壳样件,如图2-8 所示。

图 2-8 AMNIO 公司生产的样机及薄壳样件华中科技大学快速制造中心与湖北省三环集团黄石锻压机床有限公司合作研制了国内第一台数控无模成形机 ,并开发了相应的系统控制软件 ,该设备的最大加工范围为800mm×500mm×300mm ,通过一系列的工艺实验及汽车覆盖件的产品试制,取得了良好的效果。

图 2-9 为开发的样机及成形零件。

华中科技大学对汽车覆盖件的数字化渐进成形工艺展开了研究,加工了汽车门及翼子板等部件,图2-10 所示为车辆工业中的各种数字化渐进成形零件。

本田汽车公司已经利用数字化渐进成形技术进行了概念车覆盖件的成形,并已投入设计生产。

图 2-9 开发的样机及成形的样件图 2-10 车辆工业中数字化渐进成形零件数字化渐进成形的技术特点是无须一一对应的模具,零件的结构和形状也相应不受约束。

因而极大地降低了新产品开发的周期和成本。

所以对于飞机、卫星等多品种小批量的产品以及汽车新型样车试制、家用电器等新产品的开发,都具有潜在的经济价值,而且该方法所能成形的零件复杂程度比传统成形工艺高。

目前数字化渐进成形技术还仅限于实验室研究阶段。

其存在的主要问题是:(1)成形零件的尺寸精度差,其曲率半径受到工具球头半径的限制,不能很小,而且划痕严重,表面质量较差。

(2)由于工具压头在板材上作干摩擦滑动,阻力大,易起皱和拉裂。

(3)由于受到模芯的结构影响,成形零件的尺寸受到限制,不能太小。

2.3 喷丸成形喷丸成形是一种借助高速弹丸流撞击金属构件表面,使构件产生变形的金属成形方法,喷丸成形是一种无模成形工艺,是大中型飞机金属机翼整体壁板首选的成形方法,其原理如图 2-11 所示。

按照驱动弹丸运动的方式,喷丸成形分为叶轮式喷丸成形和气动式喷丸成形,两者没有本质区别;按照喷打方式,喷丸成形分为单面喷丸成形和双面喷丸成形,双面喷丸成形主要用于复杂型面构件的成形;根据喷丸成形时构件是否承受弹性外力,喷丸成形分为自由状态喷丸成形和预应力喷丸成形,预应力喷丸成形可以获得更大的喷丸变形量和更复杂的构件外型。

目前大型机翼整体壁板喷丸成形技术已经被美国金属改进公司和美国波音公司等少数几家公司垄断。

国内飞豹、枭龙、歼 10 、ARJ21 等飞机机翼整体壁板也采用了喷丸成形工艺。

图 2-11 喷丸成形原理示意图喷丸成形的主要优点是:(1)零件长度不受喷丸成形方法的限制,现代飞机蒙皮零件的长度已达30 多米,若采用其他方法,设备投资将急剧增加。

(2)工艺装备简单,无需成形模具,只需简单的夹具,准备周期短,固定投资少。

(3)在进行成形的同时,可对板料起到强化作用。

(4)可对变厚度的板料进行成形。

(5)既可成形单曲率外形,又可成形双曲率外形,如机翼上下气动弯折区或非直母线区。

波音系列客机和空客系列客机的金属机翼整体壁板喷丸成形是喷丸成形技术成功应用的典型代表。

如图 2-12 所示,A380 飞机超临界外翼下翼面整体壁板长度30 余米、厚度30 余毫米,是迄今采用喷丸成形技术所获得的长度最长、厚度最大的构件,代表了国际喷丸成形工艺技术的最新成果。

在国内,开展喷丸成形技术研发已近40 年,历经机械控制喷丸和数控喷丸等发展阶段,20 世纪90 年代以来迈入数控喷丸成形时代,之后数控喷丸成形成功运用到第三代飞机等机翼整体壁板,以研制成功ARJ21 飞机超临界外翼下翼面整体壁板为标志,国内首次实现真正意义上的喷丸成形。

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