金屬板料數(shù)字化漸進(jìn)成形工藝研究

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1、金屬板料數(shù)字化漸進(jìn)成形工藝研究摘要：本文圍繞板材數(shù)控單點(diǎn)漸進(jìn)成形技術(shù)的工藝規(guī)劃的一般原則的建立和加工軌跡優(yōu)化方法。主要內(nèi)容包括基于理論分析和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的一般性工藝規(guī)劃和針對(duì)解決實(shí)際問題的加工軌跡優(yōu)化處理。關(guān)鍵詞：數(shù)字化成形快速成形加工軌跡1引言金屬板材數(shù)控單點(diǎn)漸進(jìn)成形技術(shù)是一種數(shù)字化的柔性加工技術(shù)，與傳統(tǒng)的塑性成形技術(shù)相比，具有不需要設(shè)計(jì)、制造模具，小批量多品種加工板材零件的優(yōu)點(diǎn)。其柔性的特點(diǎn)決定了該項(xiàng)技術(shù)尤其適合于新產(chǎn)品開發(fā)階段的板料零件成形，如日用品、汽車覆蓋件、航天航空產(chǎn)品的研制階段的工作，利用該技術(shù)可以大大縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低開發(fā)成本和新產(chǎn)品開發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)。本文根據(jù)在加工過程中的一些

2、實(shí)例，在UG軟件進(jìn)行使用方法的介紹，供同行們參考。2金屬板料塑性成形技術(shù)的概述2.1傳統(tǒng)板料塑性成形技術(shù)金屬板料通過塑性成形方法可以加工成各種零件，它們被應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)和日常生活的各個(gè)領(lǐng)域中。例如汽車行業(yè)、航天航空、電機(jī)電器、食品包裝、建筑等工業(yè)用品、家庭用品及家居裝飾品、工藝美術(shù)品、醫(yī)療器械、家用電器等日常用品都大量使用金屬板料塑性成形件。傳統(tǒng)的板料塑性成形技術(shù)的加工過程通常包括兩個(gè)階段。第一階段是模具的設(shè)計(jì)與制造階段；第二階段是采用模具的生產(chǎn)階段。這種加工方式的優(yōu)點(diǎn)是，一旦模具設(shè)計(jì)制造成功后，可以大批量的生產(chǎn)需要的零件。但是，因?yàn)樵谀＞叩脑O(shè)計(jì)制造過程中，需要反復(fù)的對(duì)模具進(jìn)行修改，這樣

3、就表現(xiàn)出模具的設(shè)計(jì)、制造費(fèi)用高、周期長(zhǎng)，使板材零件的應(yīng)用范圍受到限制。2.2板料塑性無模成形技術(shù)二十一世紀(jì)是以知識(shí)經(jīng)濟(jì)和信息社會(huì)為特征的新時(shí)代，制造業(yè)正面臨著空前嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。如何快速、低成本和高質(zhì)量地開發(fā)出新產(chǎn)品，以滿足信息社會(huì)中瞬息萬變的市場(chǎng)對(duì)小批量多品種產(chǎn)品的要求，是企業(yè)生存和發(fā)展的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的板料塑性成形技術(shù)已經(jīng)不能夠滿足這種要求，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)要求提高成形的柔性。提高塑性加工柔性的方法有兩種途徑”，一是從機(jī)器的運(yùn)動(dòng)功能上著手，例如多向多動(dòng)壓力機(jī)，快速換模系統(tǒng)及數(shù)控系統(tǒng)。二是從成形方法上著手，無模成形便是其中一種。2.3快速成形技術(shù)快速成形技術(shù)問世于20世紀(jì)80年代末，被認(rèn)為是近20年制

4、造技術(shù)領(lǐng)域的一次重大突破，其對(duì)制造業(yè)的影響可與數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)相比。它引進(jìn)分層制造(LayeredManufacturing)的思想，通過切層得到三維實(shí)體的截面輪廓曲線的型值點(diǎn)信息，然后山數(shù)控系統(tǒng)和執(zhí)行單元完成逐點(diǎn)、逐層成形，從而將三維加工變?yōu)槎S加工，最后得到零件或者零件的原型。綜上所述，對(duì)薄板數(shù)控單點(diǎn)漸進(jìn)成形的研究是非常必要的，它將快速成形技術(shù)和塑性成形技術(shù)有機(jī)結(jié)合，該技術(shù)是綜合性的跨學(xué)科的課題，它涉及力學(xué)、摩擦學(xué)、塑性成形技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、CAD／CAM等多個(gè)學(xué)科，該技術(shù)的發(fā)展可推動(dòng)相關(guān)學(xué)科尤其是快速成型技術(shù)和塑性加工理論的發(fā)展，既有重要的理論意義又有廣闊的應(yīng)用前景。3金屬板料數(shù)控單點(diǎn)

5、漸進(jìn)成形原理金屬板材數(shù)控單點(diǎn)漸進(jìn)成形法，是一種基于計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)控技術(shù)和塑性成形技術(shù)基礎(chǔ)上的先進(jìn)制造技術(shù)，其特點(diǎn)是采用快速成型制造技術(shù)“分層制造(LayeredManufacturing)”的思想，將復(fù)雜的三維模型沿高度方向離散化，分解成一系列二維層，并在二維層上對(duì)板材進(jìn)行局部的塑性加工。加工是在三軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控成形機(jī)上進(jìn)行的，工作時(shí)，在計(jì)算機(jī)控制下成形工具頭先走到指定位置，并對(duì)板材壓下設(shè)定的壓下量，然后根據(jù)控制系統(tǒng)的指令，按照第一層截面輪廓的要求，以走等高線的方式．對(duì)板材施行漸進(jìn)塑性加工，并形成所需第一層截面輪廓后，成形工具頭再壓下設(shè)定高度，按第二層截面輪廓要求運(yùn)動(dòng)，并形成第二層輪廓。如

6、此重復(fù)直到整個(gè)工件成形完畢，如圖1中所示為板材加工過程原理。(a)板料成形前（b）板料成形過程中(c)板料成形三維實(shí)體圖圖1金屬板科漸進(jìn)成形原理圖1—導(dǎo)柱2—夾板3—板料4—支架模型5—工具頭6—支架金屬板材數(shù)控單點(diǎn)漸進(jìn)成形方式是一種數(shù)控成形方法，在加工中數(shù)控編程是其主要內(nèi)容之一。而在數(shù)控編程中，工藝規(guī)劃和加工軌跡的優(yōu)化是這種漸進(jìn)塑性加工技術(shù)能否成功加工工件、提高成形精度的重要一環(huán)。4金屬板材零件的數(shù)字化建模對(duì)于基于圖紙以及型面特征點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)的復(fù)雜形狀零件數(shù)控編程，其首要環(huán)節(jié)是建立被加工零件的數(shù)字化模型。數(shù)字化建模(DigitalModel)是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)，在現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)的指導(dǎo)下，支

7、持先進(jìn)制造系統(tǒng)，定義和表達(dá)產(chǎn)品全生命周期中的產(chǎn)品資源所必需的產(chǎn)品數(shù)據(jù)內(nèi)容、數(shù)據(jù)關(guān)系及活動(dòng)過程的數(shù)字化的信息模型。數(shù)字化建模技術(shù)正經(jīng)歷著從幾何建模技術(shù)到特征建模技術(shù)的轉(zhuǎn)變。幾何建模僅僅是零件的幾何表示。包括零件的幾何定義、外形設(shè)計(jì)和必須滿足的約束條件。是用一些基本的幾何元素——點(diǎn)、線、曲線、平面、曲面、簡(jiǎn)單體素等，來描述這些設(shè)計(jì)對(duì)象的幾何形態(tài)的。幾何模型的表達(dá)方式有線框模型(WireframeModeling)、曲面模型(Surfac