多點(diǎn)數(shù)字化成形技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

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1、論壇隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)開(kāi)始在模具制造業(yè)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，并且已經(jīng)成功應(yīng)用到模具設(shè)計(jì)、分析、仿真、模擬以及制造的全過(guò)程。數(shù)字化已經(jīng)成為模具制造行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。欄目策劃：玉龍曉立多點(diǎn)數(shù)字化成形技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用DevelopmentandApplicationofMulti—PointDigitizedFormingTechnology吉林大學(xué)無(wú)模成形技術(shù)開(kāi)發(fā)中心張慶芳李明哲蔡中義胡志清張慶芳吉林大學(xué)博士研究生．主要從事多點(diǎn)數(shù)字化成形工藝的數(shù)值模擬研究與成形缺陷分析。隨著生產(chǎn)力水平的不斷提高及制造業(yè)的飛速發(fā)

2、展，金屬板類(lèi)件制品的需求也在快速增長(zhǎng)。在航空航天、船舶艦艇、各種車(chē)輛及建筑雕塑等許多軍用與民用制造領(lǐng)域。都需要使用大量的各種材質(zhì)的三維曲面板類(lèi)件。隨著我國(guó)制造業(yè)的飛速發(fā)展，需要不斷研發(fā)新型產(chǎn)品，提高更新?lián)Q代速度，因此，對(duì)三維曲面件的需求會(huì)越來(lái)越大。傳統(tǒng)的三維曲面件成形方法通常要采用模具成形或手工制造方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，但模具成形不僅制造費(fèi)42航空制造技術(shù)·2010年第7期以數(shù)字化裝備代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進(jìn)行板料成形，是現(xiàn)代制造領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。隨著航空、航天、海運(yùn)、高速鐵路等行業(yè)的高速發(fā)展，對(duì)于三維曲面件的需求也在不斷地增加。多點(diǎn)數(shù)字化成形技術(shù)將具

3、有更加廣闊的應(yīng)用前景。用昂貴、加T^周期長(zhǎng)，而且不利于產(chǎn)品的更新?lián)Q代、制約著制造業(yè)的快速發(fā)展；而手丁成形又存在質(zhì)量差、效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺點(diǎn)。傳統(tǒng)的三維曲面件成形方法已無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代制造業(yè)高速發(fā)展的要求，因此，數(shù)字化成形技術(shù)成為熱門(mén)研究課題，是現(xiàn)代制造領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。多點(diǎn)數(shù)字化成形是將柔性成形與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合為一體的模具數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，在一套柔性裝置上就可實(shí)現(xiàn)不同厚度、不同形狀、不同大小的三維曲面件成形，非常適用于多品種、小批量零件的生產(chǎn)及新產(chǎn)品的試制。目前，已發(fā)展為多點(diǎn)成形與連續(xù)多點(diǎn)成形2個(gè)方向。多點(diǎn)成形技術(shù)的發(fā)展日趨成熟

4、，吉林大學(xué)研制出了多品種的系列化多點(diǎn)成形裝置，在飛機(jī)、列車(chē)、建筑、船舶及醫(yī)學(xué)丁程等多個(gè)領(lǐng)域得到成功應(yīng)用。連續(xù)多點(diǎn)成形是以多點(diǎn)成形相關(guān)成果為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)與研究出的效率更高、成本更低的成形技術(shù)，目前，已開(kāi)發(fā)出試驗(yàn)裝置，并壓制成功多種樣件，成形效率高，且成形質(zhì)量好，將會(huì)逐漸實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化及各領(lǐng)域應(yīng)用。多點(diǎn)數(shù)字化成形技術(shù)的基本思想1多點(diǎn)成形多點(diǎn)成形技術(shù)采用“離散化”思想，將傳統(tǒng)的整體模具離散成一個(gè)個(gè)緊密排列的小沖頭，通過(guò)計(jì)算機(jī)調(diào)整沖頭的相對(duì)位置構(gòu)成任意所需的三維曲面．制造出目標(biāo)零件。因此，一套多點(diǎn)成形裝置可代替數(shù)十甚至數(shù)百套整體模具。多點(diǎn)成形還可分

5、為多點(diǎn)對(duì)壓成形與多點(diǎn)拉形2種方式。多點(diǎn)對(duì)壓成形由上、下沖頭群組成成形模面，通過(guò)上、下2個(gè)模面對(duì)壓實(shí)現(xiàn)i維板類(lèi)零件壓制；多點(diǎn)拉形利用兩邊的夾鉗夾緊板料，與多點(diǎn)調(diào)形019It。tD。s岍andMan。factunngTech刪ogyofM。。Id&D．e模具數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)裝置逐漸貼合，實(shí)現(xiàn)板料拉伸成形。2連續(xù)多點(diǎn)成形連續(xù)多點(diǎn)成形是在多點(diǎn)成形技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，是一種效率更高、成本更低的成形技術(shù)。該技術(shù)通過(guò)建立軸線可彎曲、輥型可調(diào)整的新穎的柔性輥機(jī)構(gòu)，將傳統(tǒng)的剛性輥與固定式旋輪替換成柔性輥，通過(guò)柔性輥的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)板料進(jìn)給，形成板料線

6、接觸式連續(xù)滾壓成形新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)雙曲度曲面與回轉(zhuǎn)曲面的快速成形。多點(diǎn)數(shù)字化成形裝置的發(fā)展現(xiàn)狀1多點(diǎn)成形裝置吉林大學(xué)在多點(diǎn)成形方面進(jìn)行了長(zhǎng)期深入的研究，解決了一系列關(guān)鍵技術(shù)，形成了系統(tǒng)的板料多點(diǎn)成形理論。不僅在基礎(chǔ)研究、專(zhuān)用軟件開(kāi)發(fā)、工藝開(kāi)發(fā)、裝備設(shè)計(jì)等方面取得了突出成果，還成功開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的10余種規(guī)格的成形裝置，并實(shí)現(xiàn)了商品化制造與產(chǎn)品出口。開(kāi)發(fā)的成形裝置包括多點(diǎn)對(duì)壓式與多點(diǎn)拉形式2種，下面分別舉例進(jìn)行介紹。(1)YAMl0—200型多點(diǎn)對(duì)壓成形裝置。YAMl0—200型多點(diǎn)對(duì)壓成形裝置是吉林大學(xué)自主研發(fā)的設(shè)備，該裝置屬于三

7、梁四柱式結(jié)構(gòu)，一次成YAMl0—200型多點(diǎn)對(duì)壓成形裝置形尺寸為800ram×600mm，上、下沖頭群采用16×12布置方式，沖頭單元調(diào)整高度為200mm，可成形板材厚度為5～20ram，額定成形壓力為2000kN。該裝置采用串行控制模式，使用2套機(jī)械手進(jìn)行調(diào)形，平均調(diào)形時(shí)間為8min。采用分塊成形與分段成形方式時(shí)，可成形出比一次成形尺寸大幾倍甚至十幾倍的曲面零件。(2)SM25—1200型多點(diǎn)調(diào)形裝置。SM25—1200型多點(diǎn)調(diào)形裝置是為飛機(jī)蒙皮類(lèi)零件的拉伸成形要求設(shè)計(jì)的，調(diào)形尺寸為1200mm×800mm，可成形板厚1—5mm，沖

8、頭群排列方式為48×32，沖頭截面尺寸為25ram×25mm。該裝置采用機(jī)械手凋形方式，可同時(shí)調(diào)整8個(gè)沖頭單元，平均調(diào)形時(shí)間約需30rain，能實(shí)現(xiàn)不同形狀蒙皮件的快速制造。制造出的蒙皮件表面質(zhì)量好、成形精度高，達(dá)到了傳