板材成形加工的新技术与发展趋势

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1、基于板材成形加工技术的新技术与发展趋势[摘要]：本文主要介绍了板材成形技术的发展的有代表性的新技术，板材成形过程仿真分析的关键技术，以及金属板材成形新设备三个方面；并阐述了板材成形技术目前存在的问题，及新技术、板材成形过程仿真及板材成形设备各自的发展趋势。[关键词]：板材成形新技术；仿真；新设备一、引言所谓板材成型是指用板材、薄壁管、薄型材等作为原材料进行塑性加工的成形方法。历史悠久的板材成形技术发展到今天，已经成为国民经济发展的主要支柱产业汽车工业及高新技术领域及航空航天工业的强大技术支撑，成为先进

2、制造技术的重要组成部分。板材成形技术的发展与汽车、航空、航天工业的发展紧密相联。1992年我国汽车年产量为100万辆；2004年达到444万辆，世界排名第四位，销售量排名第三位；2005年突破500万辆。美国预测：2025年中国汽车产量将达到1800万辆，成为世界第一汽车大国。而汽车零件中75％以上为冲压件，飞机零件中50％以上为冲压件。可见，汽车、宇航等工业的快速发展是在强有力的板材成形技术的支撑下实现的，并仍将依赖于板材成形技术的发展。板材成形技术的发展与产品需求息息相关，正是面临着汽车产量的迅猛

3、增长和宇航飞行器性能不断提升的挑战，才促使板材成形技术取得长足进步。汽车更新换代的频繁化强烈要求缩短研发周期，这就加速了CAD／CAM／CAE／CAPP等计算机辅助技术在工艺分析和模具制造中的应用，并加速了汽车制造业的科学化、数字化和信息化进程。强烈的市场需求和学科交叉催生了板材成形新工艺、新技术，使板材成形这一传统学科焕发了新的活力。板材成形过程的计算机仿真实质上就是利用数字模拟技术分析给定模具和工艺方案所冲压的零件变形的全过程，从而判断模具和工艺方案的合理性。每一次仿真就相当于一次试模的过程。因此

4、成熟的仿真技术不仅可以减少试模次数，在一定条件下还可使模具和工艺设计一次合格从而避免修模。仿真技术的应用可大大缩短新产品开发周期，降低开发成本，提高产品品质和市场竞争力。目前板材有限元仿真技术广泛应用于汽车和钢铁工业等诸多领域，许多大型汽车制造公司在新车型的设计和开发阶段就开展冲压成形过程的有限元仿真研究极大地推动了生产的快速化和设计的智能化。随着汽车工业的成长，金属板材成形设备在20世纪得到了多面的发展．形成了较完备的体系并达到了较高的技术水平。进入新世纪后，不仅汽车工业持续发展，电子信息、家用电器

5、和医疗器械等行业也如雨后春笋，蓬勃发展。它们对制造技术提出了更新、更高的要求。推动了包括金属扳材设备在内的制造装备的持续向前发展。金属板材成形设备(如各种压力机、剪板帆、折弯机等)是汽车电子信息、家用电器和仪表等行业最主要的工艺装备之一，在制造业发挥着重要的作用，其技术水平很大程度上决定了制件的质量和成本。目前我国板材成形领域面临很多问题。如：新技术应用不多，仿真研发投入少；设备机械化、自动化低；板材的自给率低等等。下面将分别介绍板材成形技术、板材成形过程仿真分析的关键技术和金属板材成形设备新发展。二

6、、板材成形新技术板材成形技术领域出现的大批新工艺、新技术，下面介绍几种具有代表性的板材成形新技术。1多点成形技术多点成形其核心原理是将传统的整体模具离散成一系列规则排列、高度可调的基本体，通过对各基本体运动的实时控制，自由地构造出成形面，从而实现板材三维曲面成形，如图1所示。在整体模具成形中，板材由模具曲面来成形。而多点成形中则由基本体冲头的包络面(或称成形曲面)来完成J。各基本体的轴向位置可独立地调节，改变各基本体的位置就改变了成形曲面，也就相当于重新构造了成形模具。与传统的模具成形相比，多点成形具

7、有其自身的特点。(1)实现无模成形。通过对各基本体运动的控制来构造出各种不同的成形曲面，可以取代传统的整体模具，节省模具设计、制造、调试和保存等所需的人力、物力和财力，显著地缩短产品生产周期，降低生产成本，提高产品的竞争力。与模具成形法相比，不但节省加工制造模具的费用，而且节省大量的修模与调模时间；与手工成形方法相比，成形的产品精度高、质量好，并且显著提高了生产效率。(2)优化变形路径。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形，扩大

8、加工范围。(3)实现无回弹成形。可采用反复成形新技术，消除材料内部的残余应力，并实现少无回弹成形，保证工件的成形精度。(4)小设备成形大型件。采用分段成形新技术，可以连续、逐次成形超过设备工作台尺寸数倍的大型工件。(5)易于实现自动化。曲面造型、工艺计算、压力机控制、工件测试等整个过程全部采用计算机辅助，实现CAD／CAM／CAE一体化生产，工作效率高，劳动强度小，极大地改善了劳动者作业环境。多点成形技术是国际上新兴起的一项先进的板材成形技术，可以实现无