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。
旋压原理图
旋压成形作为金属塑性加工的一个重要分支，具有柔性好、本钱低廉等优点，适合加工多种金属材料，是一种经济、快速成形薄壁回转体零件的方法。与其他冲压工艺方法相比，由于它能制造出形状多样、尺寸各异的产品，特别是在结合高效、精细的数控技术后，更具有明显的优越性。因此，不仅在航空、航天、兵器等金属精细加工技术领域占有重要地位，而且在化工、机械制造、电子及轻工业等领域也得到了广泛的应用。但是，旋压成形只能用于加工轴对称零件。
旋压成形轮毂技术
2.4多点成形[6-7]
多点成形是由规则排列的根本体点阵代替传统的整体模具，通过计算机控制根本体的位置形成形状可变的“柔性模具〞，从而实现不同形状板类件的快速成形的方法。
多点成形系统的上、下根本体群
多点模具成形
多点压机成形
多点成形技术的特点：
〔1〕实现无模成形，降低了生产本钱，显著提高了生产效率，成形的产品精度高、质量好。
〔2〕优化变形路径，通过根本体调整，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，消除材料内部的剩余应力，并实现少无回弹成形，保证工件的成形精度。
〔4〕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技术，实现CAD／CAM／CAE/CAT一体化生产，工作效率高，劳动强度小，极大地改善劳动者作业环境。
多点成形法虽然初步实现了无模化，但它存在以下几个问题：
〔1〕该技术是将冲头和下模的形状离散化为所谓的柔性模具，可是冲头和下模不能做得很小，不能加工形状复杂的工件。
〔2〕加工小冲头和下模、安装、调试同样花费大量的时间。
〔3〕多点成形法易产生压痕、起皱等缺陷使加工精度难以保证。
〔4〕只能加工厚板，对于薄板成形不适用。
列车流线型车头采用无模成形能更好的符合流线形设计，降低空气动力学阻力和噪声。
2008年北京奥运会国家体育馆〔鸟巢工程〕中的弯扭板件
2.5 激光热应力成形[8-9]
激光热应力成形是一种利用激光束照射材料外表时形成的内部非均匀热应力场实现材料成形的新技术。通过调整激光加工工艺参数和选择适宜的扫描轨迹就能够成形任意的弯曲件、异型件和其它复杂的三维曲面等零件。
激光热应力成形示意图
激光热应力成形的特点：
〔1〕采用激光源作为成形工具，无需任何形式的外力，因而生产周期短，柔性大；
〔2〕因不受模具限制，可容易地复合成形，制作各类异形件，属于真正意义上的无模成型；
〔3〕属于热态成形，可成形在常温下难于成形的难变形或脆性材料；
〔4〕采用的激光束模式无特殊要求，易于实现成形、切割、焊接等激光加工工序的复合化。
但热应力成形技术中还存在许多问题有待于进一步深入的研究：影响激光成形的因素较多，目前特别复杂的三维形状还难以准确成形；热量直接作用于工件
外表，形成的热效应负面影响大，外表品质较差；由于成形是靠拉应力作用，成形后有害剩余的拉应力影响产品的使用性能。
2.6 板材数控渐进成形
金属板材数控渐进成形的特点是引入快速原型制造技术“分层制造〞的思想，将复杂的三维形状沿Z 轴方向离散化，即分解成一系列二维断面层，并在这些二维断面层上局部进展塑性加工，实现了设计与制造一体化的柔性快速制造[10]。
数控成形的原理是将复杂的三维数字模型沿高度方向分层，形成一系列断面二维数据，并根据这些断面轮廓数据，从顶层开场逐层对板材进展局部的塑性加工；在计算机控制下，安装在三轴联动的数控成形机床上的成形压头，先走到模型的顶部设定位置，对板材压下设定压下量，然后按照第1层断面轮廓，以等高线的方式，对板材施行渐进塑性加工。在模型顶部板料加工面形成第1层轮廓曲面后，成形压头再压下一个设定高度，沿第2层断面轮廓运动，并形成第2层轮廓曲面，如此重复直到整个工件成形完毕[11-12]。
金属板材数控渐进成形原理图
从成形过程来看，在成形工具头作用区域〔为一个球冠面〕下〔也可以超出这个作用区域〕的金属板材在成形力的作用下抑制屈服极限，发生塑性变形，由原来的平面通过变薄拉延延展为外表积较大的曲面，随着工具头的不断碾压，塑性变形逐层累加，最终板材获得所需要的形状。
华中科技大学开发研制的板材无模渐进成形机
与传统板料成形技术相比，数控渐进成形技术具有以下优点：
〔1〕数控渐进成形集CAD和CAM，即零件模型设计、加工代码生成于一体，易于实现自动化生产，具有较高的生产制造柔性；
〔2〕渐进成形技术不需要开发传统模具，即使加工复杂曲面，也只需要简单支撑模型，能够节省本钱，降低开发风险；
〔3〕渐进成形技术较传统板料成形技术有更高的成形极限，能够加工出高质量、高精度的板料零件。由于是分层加工，更能充分利用板料的成形性能，制造出变形程度更大的零件；
〔4〕渐进成形技术具有开发周期短，方便改良，适宜小批量高质量零件加
工，而且生产过程噪音低，安全性高。
航天器铝合金薄壁构造件
3.金属板材无模成形技术的前景
从国内外研究现状可以看出，金属板料无模成形技术是当前研究的热点之一。尤其是其中的渐进成形技术，从原理上看，这种方法可以加工任意形状复杂的工件，所以对于飞机、卫星等多品种、小批量的产品以及用于其它薄壳类新产品的开发，都具有巨大的经济价值。而且所能成形工件的复杂程度和延伸率比传统工艺高，它可以对板材成形工艺产生革命性的影响，也将引起板壳类零件设计概念的更新，使新产品设计思想得到更大的发挥。该技术的开展可推动相关学科尤其是塑性加工理论的开展，既有重要的理论意义又有广阔的应用前景。
结合目前的研究状况，我认为金属板材无模成形技术要实现真正意义上的工业应用，至少还需在以下方面进展深入的研究：
〔1〕提高工件的精度。一些金属板材无模成形技术本身是一种近似拟合的加工方法，带来一定的精度误差；板材成形后存在翘曲和回弹，工件的形状和尺寸将达不到所需要的精度，必须采取相应措施抑制回弹的发生，提高产品精度。
〔2〕提高成形效率。目前的许多无模成形技术，比方数字化渐进成形技术，与传统的模具成形相比，非常耗时。因此需要进展高速无模成形技术的研究。
〔3〕有限元数值模拟技术的应用。有限元数值模拟技术能为数字化渐进成形工艺优化提供强有力的工具。但目前为止，对板材数字化渐进成形有限元数值模拟的研究还处于初步阶段，仅仅停留在简单零件的成形性和应力、应变等分析上。在对复杂零件的回弹预测、加工路径优化、精度控制等方面的模拟研究还远远不够。
参考文献
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1.1激光热应力成形激光热应力成形是日本学者Ｙ．Ｎａｍｂａ在１９８５年研究材料温度分布和热变形时提出的一种激光成形工艺，其基本成形原理如图１．５所示，激光束扫描金属薄板时，被照射区域瞬间被加热至高温状态，从而在加热区的板厚方向上形成了对空间和时间梯度都很大的不均匀温度场，加上周围冷态材料的约束，使得该温度场所诱发的热应力超过了随温度变化的屈服极限，从而使板料产生了热塑性变形。通过调整激光加工参数和选择合适的扫描轨迹就能够成形任意的弯曲件和锥形件等三维曲面零件，因而激光热应力成形实现了无模成形。 最近二十年里，激光热应力成形技术的研究工作取得的巨大的进步。波兰科学院技术研究所的Ｈ.Ｆｒａｃｋｉｅｗｉｃｚ，自１９８８年起，利用激光热应力成形已先后制造出了筒形件、球形件、波纹管等，其研究成果已在美国，日本，欧共体申请了技术专利。德国学者Ｍ.Ｇｅｉｇｅｒ等将激光热应力成形与其它加工工序复合应用于汽车制造业，进行了汽车覆盖件的柔性校平和其他成形件的成形。美国学者ＹＬａｗｒｅｎｃｅＹａｏ等对板料的三维激光弯曲成形方法进行了有益的研究，首先根据待成形形状利用有限元模拟计算出所需的应变场，然后根据平面应变、弯曲应变和温度梯度机理之间的关系得到激光扫描路径，从而能够制造出复杂的三维形状，如图１.６所示。国内对激光热应力成形的研究起步较晚，在９０年代后，燕山大学、西北工业大学、山东大学等单位的学者相继开始从事激光热应力成形技术的研究，并取得了一定的成果。 激光热应力成形技术是一种先进的柔性塑性加工方法，与常规成形技术相比，激光热应力成形具有一些独特的优势：无需任何形式的外力；不受模具限制；可成形在常温下难于成形的脆性材料。但激光热应力成形技术中还存在一些问题有待于进一步深入的研究：影响激光成形的因数较多；成形件表面质量较差，成形后有害的残余拉应力影响产品的使用性能等。 １．２激光冲击成形 激光冲击成形是江苏大学张永康，周建忠等人在激光冲击强化的研究基础上提出的一种新的板料成形方法。其基本成形原理如图１．７所示，当高能短脉冲激光束穿过透明约束
1.工业自动化：是指将多台设备（或多个工序）组合成有机的联合体，用各种控制装置和执行机构进行控制，协调各台设备（或各工序）的动作，矫正误差，检验质量，使生产全过程按照人们的要求自动实现，并尽量减少人为的操作与干预。 2.液态金属成形俗称铸造，可分为重力作用下的铸造成形和非重力作用下的铸造成形，也可分为砂型铸造和特种铸造。砂型铸造分为粘土砂型铸造、树脂砂型铸造、水玻璃砂型铸造、消失模铸造等；特种铸造是指所有的非砂型铸造，包括压力铸造、离心铸造、低压铸造、金属型铸造、熔模铸造等。 3.根据合金材料可选择不同的金属熔化方法，如：铸铁合金广泛采用冲天炉熔化，铸钢常用电弧炉或感应电炉，铝合金常用电阻炉或油、气炉熔化等。 4.金属的熔化装备一般应包括三大部分：熔化炉、辅助装备（如配料、加料装备等）、浇注装备。 5.砂处理装备，一般包括旧砂的回用（或再生）处理装备、混砂装备、搬运及辅助装备。 6.常用紧实型砂（造型）的方法有震击紧实、压实紧实、射砂紧实、气流紧实等。 7.射压紧实是利用压缩空气将型（芯）砂以很高的速度射入型腔或芯盒内而得到紧实。 8.静压造型是利用压缩空气气流渗透预紧实并辅以加压压实型砂。 9.气流冲击紧实是先将型砂填入砂箱内，然后压缩空气在很短的时间内（10~20s）以很高的升压速度（dp／dt=4.5~22.5MPa／s）作用于砂型顶部,高速气流冲击将型砂紧实.。 10.落砂就是待铸件冷却到一定温度后，将铸型破碎，使铸件从砂型中分离出来。振动落砂法是由周期振动的落砂栅床将铸型抛起，然后铸型又自由下落与栅床碰撞，经过反复撞击，砂型破坏，最终铸件和型砂分离。 11.压铸机一般分为热室压铸机和冷室压铸机。 12.冷室压铸机的压射室与保温坩埚是分开的，压铸时从保温坩埚中舀取液体金属倒入压铸机上的压射室后进行压射.。 13.消失模铸造生产线上的主要装备有雨淋加砂器、振动紧实台、真空系统、旧砂冷去除尘系统、输送辊道、浇注设备等，其中关键设备是振动紧实台。 14.消失模造型与粘土砂造型的区别在于消失模采用干砂振动造型机级振动紧实台。消失模铸造的振动紧实台不仅要求干砂快速到达模样各处形成足够的紧实度，而且在紧实过程中应使模样变形量最小，以保证浇注后得到轮廓清晰、尺寸精确的铸件。 15.半固态铸造成形是在液态金属凝固的过程中进行强烈的搅动，使普通铸造凝固易于形成的树枝晶网络骨架被打碎儿形成分散的颗粒状组织形态，从而制得半固态金属液，然后将其铸成坯料或压成铸件。 16.根据其工艺流程的不同，半固态铸造可分为流变铸造和触变铸造。 17.金属塑性成形装备的分类（8大类10分组）：机械压力机(J)、液压机（Y）、线材成形自动机（Z）、锤（C）、锻机（D）、剪切机（Q）、弯曲校正机（W）、其他锻压设备（T）。18.精冲原理：冲裁时，依靠齿圈压板对板料施压力P ，同时，反向顶杆产生的鸭梨P 与齿圈压板力作用方向相反，所以这两个丽江材料夹紧。主冲裁力P 由传动系统产生，。金属材料因受此三种力的作用，其变形区处于三向压应力状态。冲裁结束卸裁时，齿圈压板产生卸料力P ，反向顶杆产生顶件力P ，实现制件或废料的卸除。 19.多工位压力机的工作原理：是按照多工位冲压工艺的要求确定的，即在一台多工位压力机上可以安装多副模具进行冲压生产，并且通过一套工位间的传递机构使压力机在一次往复行程中可以完成一个冲压件的全部冲压工序（即落料、冲孔、拉深、弯曲、切边、压印、整形等工序），而实现自动化生产。 20.伺服压力机的工作原理：是将伺服电动机的旋转运动通过中间机构转换为滑块的直线运动，通过位移传感器检测滑块的运动来实现闭环控制。
无模多点成形技术 学习先进制造技术过程中，接触到了一些前沿的成型技术，感触颇深，对此挺感兴趣！于是从多方查资料，得知先进成型技术的一种——无模多点成形技术，所以就略作整理，得此文章，分享给大家，也请老师评阅。 【文章摘要】【无模多点成形就是将多点成形技术和计算机技术结合为一体的先进制造技术。该技术利用一系列规则排列的、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，实现板材的三维曲面】 【关键字：数控车削实例讲解模具制造的加工技术数控车削工艺分析】 一、基本概念 无模多点成形就是将多点成形技术和计算机技术结合为一体的先进制造技术。该技术利用一系列规则排列的、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，实现板材的三维曲面成形。它是对三维曲面扳类件传统生产方式的重大创新。二、技术特点 实现无模成形：取代传统的整体模具，节省模具设计、制造、调试和保存所需人力、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，不但节省巨额加工、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，并且显著提高生产效率。 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，扩大加工范围。 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。 小设备成形大型件：采用分段成形新技术，连续逐次成形超过设备工作台尺寸数倍的大型工件。 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技术，实现CAD／CAM／CA T一体化生产，工作效率高，劳动强度小，极大地改善劳动者作业环境。 三、技术发展概况 多点成形的研究起源于日本。70年代日本造船协会西冈等人试制了多点压力机，进行船体外板自动成形的研究，但因关键技术未能解决好，多点压机的制造费用太高，未能实用化。日本三菱重工业株式会社的熊本等人也研制了三列多点成形设备。由于其整体设计不周，该压机只适用于变形量很小的船体外板的弯曲加工。另外，东京大学的野本及东京工业大学的井关等人也进行了多点压机及成形实验方面的研究工作，但未取得重大进展。宫80年代以来，美国麻省理工学院D。E。Hardt的研究室对多点模具成形进行了十多年的研究。最近麻省理工学院与美国航空航天技术研究部门合作，投入1400多万美元的巨额经费开发出多点张力拉伸成形机。 吉林工业大学教授李明哲博士在日本日立公司从事博士后研究期间系统地研究了多点成形基本理论，深入地分析了成形机理与成形特点，并主持开发出多点成形实用机（主要技术参数见表（l）。 表1 多点成形实用机主要技术参数
板材成形（型）试验机 —上海标卓科学仪器产品特点：微机控制金属板材成形试验机主要用于板材的延展性检测，为金属薄板的工艺性试验，主要用于金属薄板杯突值的测量，同时，可进行金属薄板和薄带成形极限曲线的测定(FLC试验)。可用于Nakajima和Marciniak的试验。主机采用液压夹紧、伺服冲压，冲压速度可预先设定。杯突夹具装卸试样方便，试样送入后，按自动按钮即可完成夹紧、冲压。试样出现裂纹自动停车，并且易于观察裂纹。 一、产品介绍： 板材（料）成形试验机采用伺服电机驱动减速机，然后带动同步齿形带及滚珠丝杠进行加载，加载平稳，速度精确，加载负荷实时测量，便于判断裂纹出现的瞬间。夹紧力由液压油源独立加载，夹紧力可调整，传感器直接测力，数据同步显示、可独立标定。夹紧后通过同步传动组件，带动伺服冲压系统同步向上，冲压系统自动冲压，位移测量系统同步自动测量板材变形值，当试样出现裂纹时，测量系统自动显示杯突值。杯突夹具为可打开式结构，便于观察板材是否出现裂纹。杯突夹具压模结构采用球窝自动调心结构，以保证试样夹紧时试样夹紧力受力均匀。
二、适合标准： 板料成形试验机可选配BVE三位全场应变测量系统，板材（料）成形试验机可用于成形极限曲线FLC测定。产品符合 GB4156-2007、GB/T24171.1、GB/T 24171.2、GB15825.3标准。 三、功能特点： 1、具有定深冲压、定荷冲压功能； 2、采用滚珠丝杠加载，垫模和压模及冲头同轴度更高，杯突值更精确； 3、使用FPGA芯片，高达100M处理速度，确保不丢失每一瞬间实时数据； 4、实时并行数据采集与处理，控制稳定、高效； 5、专用差分电路，电源与外围接口全隔离设计，抗干扰能力强； 6、高精度数字位移装置连接FPGA，内部硬件计数，数据准确可靠； 7、双路24位高精度A/D采集，冲压负荷、夹紧力分辨率和准确度更高； 8、微机自动控制试验过程及19寸液晶屏显示，后台数据库采用ACCES，可按用户要求提供多种格式的数据传输软件； 9、电气设计满足EMC安全标准要求； 10、具有限位保护、满量程过载保护功能。 四、技术指标
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： 1000KN 2.基本体调整量： 100 mm 3.有效成形尺寸： 500x400 mm 4.可加工板材厚度： 2~8 mm
金属板材增量成形 张弘斌200812015 1 引言 金属板料增量成形工艺是一种通过数字控制的设备，采用预先编制好的控制程序进行逐点成形板料零件的柔性加工工艺。该工艺不需要专用模具，成形极限较大，重复性好，可控制金属流动，能加工出形状复杂的自由曲面，适用于航天、汽车工业等的小批量、多品种、形状复杂的板料零件加工，有着十分诱人的发展前景[l，2]。 2 金属板材数控增量技术介绍 金属板材渐进成形是一种柔性化的板材数控加工技术，与传统的冲压成形不同，它在成形中不需要专用的模具，而且板料具有更高的成形性能，可以在局部区域内成形出用常规手段无法加工的复杂曲面造型，同时由于局部渐进成形所需的成形力小，设备的能耗低，不仅节能而且无噪声污染，属于绿色加工的范畴。因此，渐进成形技术引起世界各国的广泛关注，日本、韩国、意大利等各国学者对此纷纷展开研究[3,4]。 2.1 成形的工艺过程 首先将被加工板料置于一个通用模芯上，在板料四周用压板夹紧材料，该压板可沿导柱上下滑动。然后将该装置固定在三轴联动数控成形机上，加工时，压头先走到指定位置，并对板料压下设定压下量，然后根据控制系统指令，按照第一层截面轮廓要求，以走等高线方式，对板料进行渐进塑性加工(见图1)，并形成所需第一层截面轮廓，然后压头压下设定高度，再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。
图1 金属板料渐进成形示意图 2.2增量成形的分类 增量成形根据成形时接触点的数目分为TPIF和SPIF，在TPIF中板料和工具头、支撑板同时接触，在SPIF中没有支撑板，完全无模成形[5]。图2中A、B为TPIF，C 为SPIF。 图2 增量成形分类示意图 板料增量成形又可分为单次成形和多道次成形两种方式。单次成形是指工具头沿目标工件轮廓自上而下逐层加工的成形方法。该方法工序简单, 成形速度快, 成形前后壁厚t0 , t 与成形角θ呈正弦关系, 即t = t0 sinθ。 单次成形有两个主要缺点: 其一, 工件形状确定后, 各处θ角就确定了, 根据上述关系则工件壁厚就随之确定了, 无法合理调整工件各处厚度以符合均匀性原则；其二, 单次成形角度θ存在极限, 一般在22°左右, 小于其成形极限角度时(比如较大深度的直壁件) , 此方法难以加工[6]。 多次成形工艺弥补了单次成形的不足, 通过对不同道次成形形状以及每一道次加工参数的合理规划, 可分别调整工件各部分壁厚, 以达到均匀性原则的要
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。
金属板材的滚压成型 来源:中数休闲发表时间:2008-11-19 浏览次数:298 【字体：大中小】 1 板料滚压成型的功能及用途 板料滚压成型通用于等断面制件的大批量生产。由于使用多对辊轮的连续成型，可以滚制出许多壁薄、质轻、刚度大而且断面形状复杂的制件型材(如图1所示)。加上顺序滚压过程中可以与冲洗、起状、卷筒、焊接等多种工艺装置连动，形成流水作业，故生产效率极高，成本低廉，是现代加工制品中广泛应用和大力推广的特种工艺加工方法。如自行车钢圈的生产，自来水管的生产，塑料龙骨的生产，波汶板的生产以及国外广为应用的不锈钢窗框的生产。 2滚压成型的原理与设计要点 滚压成型原理如图2所示，是由多对成型辊轮顺次对板料变形并向前送进的滚压成型。成型在工艺上与弯曲工序极为相似，其设计要点主要有： 2.1断面的展开长度和弯曲展开一样，要考虑中性层的移动。
2.2在弯曲半径很小时，要考虑到拉伸给截面宽度的增加。 2.3以轮廓外形所制定的轴线在各工步中保持一致。 2.4每对辊轮对型材壁的弯曲角度有所限制，否则将产生滚压不畅(卡壳)、制品不光滑，起皱现象。弯曲数据如下： 板材厚δ<1mm 弯曲角：30°～40° 板材厚δ=1～2.5mm 弯曲角：30°～40° 板材厚δ>1.5 mm 弯曲角：30°～40° 塑性好的材料取上限，塑性差的材料取下限。连续弯曲要考虑金属的加工硬化。 2.5起始变形时，竖壁弯曲和底部弯曲不能同时进行。 2.6最后一对成型辊轮形状应考虑弹性回跳数据。 在滚压成型中，目前理论尚不完整，以实践经验和类比推断为主，在金属板材变形机理上展开。 3.1制件花型展开图 开始设计时，首先考虑断面形状。以制件的弯曲过程逐渐展开，直至回复到平直板料的连续图形，就称之为花型展开图，如图3所示。
数字化成性理论报告 金属板材三维曲面类零件因其面积比重量轻、材料省、受力状态好，往往作为主要零部件，在民用产品、军用产品以及现代高技术产品等许多制造领域广为应用。这些三维曲面类零件一般都是由轧制的二维平板坯料成形出来的，其传统的成形方法主要有整体模具成形与手工成形。但是由于模具制造费用昂贵，主要应用于大批量生产。而大尺寸、小批量的零件只能采用手工成形方法，如在造船行业，每一块船体外板形状都各不相同，并且都非批量生产，因此，广泛采用的是线加热成形方法（即水火加工方法）。但是手工成形方法成形质量差、生产效率低，而且劳动强度极大。 无模多点成形（(Multi-point Forming，简称MPF）【1】是板料三维曲面数字化成形新技术，其基本原理是有一系列规则排列的基本体点阵代替整体式冲压模具（即实现无模化），通过数字化调形系统调整基本体单元高度形成所需要的成 形面，实现板料的无模、快速、柔性化成形。 上图为多点成形示意图，与模具成形相比在模具成形中，板件由模具的形面来成形;而多点成形时则由基本体单元的包络面(或称成形曲面)来完成。多点成形方法与传统模具成形方法的主要区别就是它具有“柔性”特点，即可控制各基本体单元的高度。利用这个特点，既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，从而不仅可以实现无模成形，还可以改变被成形件的变形路径
及受力状态，达到不同的成形结果。多点成形设备的这种柔性加工特点，比传统模具成形能为工件提供更多的变形路径，从而能够实现如分段成形、多道成形、闭环成形等诸多特色加工工艺。 目前，经过二十多年的研究，多点成形技术由早期的探索性研究与试验阶段进入了实际应用阶段，在与多点成形工艺相关的基础研究与开发应用方面实现了分段成形、多道成形、闭环成形及薄板成形等多种工艺方法，并且应用于实际生产中。 板料多点成形按成形原理可分为四种基本方式：多点模具成形、多点压力机成形、半多点模具成形及半多点压力机成形。而多点成形由于其成型的特殊性，成形的典型缺陷为：回弹、压痕、皱纹、直边效应等。压痕是多点成形方式中特有的不良现象，采用大半径的冲头，使用弹性垫以及改变冲头排列方式，可以抑制压痕的产生。对于起皱这种成形缺陷，可采用多点压力机成形方式改变板材变形路径，使各部位变形尽量均匀，从而抑制起皱。直边效应有其新的特点，在多点成形中，采用分段成形的方法可消除直边效应。回弹是板材成形中不可避免的现象，根据多点成形的柔性特点，采用反复成形的技术减小回弹，这种方法同时也降低了成形件内的残余应力。因此，根据多点成形的成形面可变的特点，采用变路径多点成形、分段成形、多道次成形等方法，不仅可以提高板材的成形能力，消除成形缺陷，还能实现小设备成形大尺寸零件。 现简述分段成形的原理及步骤：其原理是通过改变基本体群成形面的形状，在不分离工件的前提下，对大型工件逐段、分区域地分别成形，可以使用小设备成形大尺寸、大变形量的板件。分段成形时，多点成形面由有效成形区成形面与过渡区成形面组成。板料在有效成形区成形面压制后，达到成形件的目标形状。过渡区成形面并不是目标形状，板料经过渡区成形面压制后还不是最终形状，在下一步压制时需要进一步成形。如果过渡区成形面设计不合理就会产生各种成形缺陷，从而导致分段成形的失败。因此，过渡区成形面设计是分段成形最关键的技术问题。 多点成形中，利用多点成形面可变的柔性特点，可以将大变形分解为多次的小变形,依次改变多点成形面形状,进行多道成形。多道成形的实质是将一个较大的目标变形量分成多步,逐渐实现,用一步步的小变形,最终累积成所需的大变形。
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
金属板材不同变形方式下冲压成形极限减薄率测试及评价方法 1适用范围 本规范规定了金属板材不同变形方式下成形极限减薄率测试的相关术语和定义、试验原理、参数定义、符号和说明、试验方法、试验环境、试验装备、试验过程、数据处理和试验报告要求等。适用于金属板材，包括金属钢板、铝合金、镁合金等冲压用板材的成形极限减薄率评价，适用金属板材厚度区间0.35-3.0mm。 2规范性引用文件 下列文件对于本技术规范的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有修改单）适用于本文件。 1）GB/T 1.1 规范化工作导则第1部分：规范的结构和编写； 2）GBT 15825.1-2008 金属薄板成形性能与试验方法第1部分：成形性能和指标； 3）GBT 15825.2-2008 金属薄板成形性能与试验方法第2部分：通用试验规程； 4）GBT 15825.3-2008 金属薄板成形性能与试验方法第3部分：拉深与拉深载荷试验； 5）GBT 24524-2009 金属材料薄板和薄带扩孔试验方法； 6）GBT 232-2010 金属材料弯曲试验方法(2011-6-1实施)； 7）GBT 24171.1-2009 金属材料薄板和薄带成形极限曲线的测定第1部分：冲压车间成形极限图的测量及应用； 8）GBT 24171.2-2009 金属材料薄板和薄带成形极限曲线的测定第2部分：实验室成形极限曲线的测定； 9）GBT 228-2008 金属材料拉伸试验方法； 注：执行引用标准的最新版本，当引用标准与本标准发生不一致值，需要对本标准进行更新。
先进钣金成型工艺简介及发展趋势 先进钣金成型工艺简介及发展趋势 钣金成型是一种应用广泛的金属板材加工工艺。并且，由于它有 着高度的生产效率和精度，因此，被广泛地应用于各个领域。在现代 工业中，先进钣金成型工艺已成为了一种非常重要的技术。 第一步，讲解钣金成型的意义和用途。钣金加工是一种制造工艺，它旨在将平板金属材料分成不同的部分以满足不同时期的需求。这种 制造工艺可以生产出各种各样不同形状的产品，例如汽车，家用电器，工业机械等等。质量好，重量轻且寿命长的产品，我们大约有80%都与钣金加工有关。 第二步，先进钣金成型工艺的发展。随着钣金加工行业的不断 发展，越来越多的企业开始关注和研发先进的钣金成型工艺。钣金加 工领域也随着不断提升着我们的生活质量。随着科技的日益发达，现 代化的先进机器设备和自动化生产线的应用，使钣金加工技术实现了 在生产效率和质量方面的飞跃。 第三步，先进钣金成型工艺的趋势。目前，钣金加工行业正朝着 更加数字化，更加智能化发展。当前，人工智能，大数据，物联网等 技术的应用在钣金加工行业中已经成为了必不可少的部分。以微软为 代表的企业已开始使用先进的人工智能技术开发高效准确的钣金成形 工艺，如此一来就会大大缩短生产周期，增强生产效率，并且更准确 地满足市场需求。 总之，先进的钣金成型工艺大大提高了生产效率和质量，降低了 生产成本，应用广泛。未来，我们还需要进一步发展钣金加工技术， 推动数字化、智能化的发展，实现精益化生产，并且在环保、安全等 方面做出更多的努力。即便如此，人们对钣金加工的需求也不断地增长，预计在未来几年中，这一行业将会创造更加辉煌的未来。
钣金成型工艺流程 钣金成型是一种金属加工技术，广泛应用于机械、电器、汽车等领域。钣金成型工艺流程包括以下步骤： 1.展开和下料 在钣金成型前，需要对金属板材进行展开和下料。展开是通过计算将二维的图纸转化为三维的立体展开图的过程，下料则是按照展开图将金属板材切割成所需形状和尺寸的过程。 2.弯曲和变形 弯曲和变形是钣金成型的核心环节。弯曲是将金属板材弯成所需形状的过程，包括压弯、滚弯、拉弯等。变形则是通过机械、热等方式使金属板材发生形状改变的过程，如拉伸、压缩、扭曲等。 3.切割和连接 在钣金成型过程中，需要对金属板材进行切割和连接。剪板是将金属板材按照所需尺寸进行切割的过程，气割则是利用氧气和乙炔火焰将金属板材切割成所需形状和尺寸的过程。激光切割是一种先进的切割技术，通过激光束将金属板材切割成所需形状和尺寸。连接方式包括焊接、螺接等，需要根据实际情况选择合适的连接方式。 4.支架和镶嵌 支架和镶嵌是钣金成型中的重要环节。支架是在金属板材上打孔、折弯后制成的零件，用于支撑和固定其他零件。镶嵌是将一个零件嵌入到另一个零件内部的过程，如轴套、轴承等。设计时需要充分考虑支架和镶嵌的位置、大小、形状等因素，以保证钣金成型的稳定性和
精度。 5.校正和修整 校正和修整是钣金成型后的重要环节。校正是指通过机械加工、热处理等方式将金属板材校正到正确的形状和尺寸。修整则是为了提高金属板材表面的质量，去除毛刺、锐角等，使其达到所需精度和外观要求。 6.表面处理 表面处理是钣金成型后为了提高金属板材的耐腐蚀性和美观程度而进行的处理过程。表面处理一般包括清洗、防锈处理、涂层等步骤。清洗是为了去除金属板材表面的污垢、氧化皮等杂质，以提高涂层的附着力。防锈处理是为了提高金属板材的耐腐蚀性，一般采用喷漆、喷塑、镀锌等方式。涂层是为了提高金属板材的美观程度和防护能力，一般采用涂料、油漆、镀铬等方式。 7.检查和组装 检查和组装是钣金成型后的最后环节。检查是为了验证钣金件是否符合设计要求，一般采用测量、外观检查等方式。组装则是将多个钣金件按照一定顺序和方式连接起来，形成完整的机械设备或部件。在组装过程中需要注意钣金件之间的配合和连接方式，以确保设备的稳定性和可靠性。 总之，钣金成型工艺流程包括展开和下料、弯曲和变形、切割和连接、支架和镶嵌、校正和修整、表面处理、检查和组装等环节。在钣金成型过程中，需要充分考虑各种因素，保证每个环节的质量和精
冲压工艺技术分享 冲压工艺技术是一种利用冲床等设备对金属板材进行冲压成形的加工方法。冲压工艺技术在制造业中具有广泛的应用，涉及到汽车、电子、家电等众多行业。本文将分享一些冲压工艺技术的应用和发展趋势。 首先，冲压工艺技术具有高效率和高质量的特点。通过使用冲床可以实现对金属板材的高速冲压成形，提高生产效率。与传统的加工方法相比，冲压工艺技术可以大大降低成本并减少废品率，提高产品质量。 其次，冲压工艺技术在汽车制造中的应用越来越广泛。汽车的车身和零部件中都需要使用大量的金属板材，并且对产品的精度和质量要求高。冲压工艺技术可以实现对金属板材的复杂成形，如车身的外板、车门、底板等，大大提高了汽车制造的效率和质量。 此外，冲压工艺技术还在电子和家电行业中得到了广泛应用。电子产品和家电产品中的外壳和零部件常常需要使用金属板材进行成形，如手机外壳、电视机支架等。冲压工艺技术可以实现对金属板材的高精度冲压和数控成形，使产品更加精致和美观。 冲压工艺技术的发展趋势主要体现在以下几个方面。第一，智能化。随着科技的发展，冲压设备越来越智能化，具备自动化和智能化的功能。例如，自动送料装置可以自动将金属板材送入冲床进行冲压成形，大大提高了生产效率。第二，多功能化。
现代的冲床可以实现多种不同的加工功能，如冲孔、切割、弯曲等，提高了设备的利用率和灵活性。第三，高精度化。冲床可以实现对金属板材的高精度加工，使产品更加精致和精确。第四，环保化。冲压工艺技术的发展趋势是向着环保和节能方向发展，采用新型的材料和工艺，减少对环境的影响。 总之，冲压工艺技术在制造业中具有广泛的应用，并且不断发展和创新。随着科技的进步，冲压工艺技术将会越来越智能化、多功能化、高精度化和环保化。冲压工艺技术的不断发展将为制造业的发展提供更多的可能性和机遇。
金属成形方法大全 金属成形是一种制造工艺，通过对金属材料进行加工和变形以获得所 需形状和尺寸。金属成形方法有很多种，下面将详细介绍几种常见的金属 成形方法。 1.锻造：锻造是将金属材料加热至一定温度后，利用锤击或压力使之 在模具内进行塑性变形的金属成形方法。锻造可分为手锻和机械锻造两种。手锻是在锻锤或锻压机上进行的锻造过程，适用于小批量、复杂形状和大 型件。机械锻造则使用锻压设备，适用于大批量生产。 2.挤压：挤压是将金属材料通过模具的流道进入挤压腔，受到持续压 力下挤压而获得所需形状和尺寸的金属成形方法。挤压可分为冷挤压和热 挤压两种。冷挤压适用于高强度、高耐蚀性和高热导率的金属材料，热挤 压适用于高塑性材料。 3.拉伸：拉伸是将金属材料置于拉伸设备中，在一定温度和应力下使 之获得所需形状和尺寸的金属成形方法。拉伸适用于金属板材或线材的成形，可以制作出各种形状的金属零部件。 4.深冲：深冲是将金属材料置于冲压设备中，在一定应力和压力下通 过冲压模具进行多次变形，获得所需形状和尺寸的金属成形方法。深冲适 用于连续成形和大批量生产，可以制作出薄壁零件。 5.折弯：折弯是将金属材料通过折弯设备使其产生变形和弯曲的金属 成形方法。折弯适用于金属板材的成形，可以制作出各种折弯形状的零部件。
6.铸造：铸造是将熔化的金属通过铸造设备倒入模具中，经冷却凝固 得到所需形状和尺寸的金属成形方法。铸造适用于生产大型、复杂形状和 不易加工的金属件。 7.焊接：焊接是将金属材料进行加热至熔点，并通过填充材料或熔化 金属材料相互连接的金属成形方法。焊接可以将多个金属部件连接成一个 整体，广泛应用于制造和建筑行业。 8.金属粉末冶金：金属粉末冶金是利用金属粉末经过成型、烧结和后 处理等工艺制造金属件的金属成形方法。金属粉末冶金可以制造出复杂形 状和高精度的金属零部件。 总结起来，金属成形方法包括锻造、挤压、拉伸、深冲、折弯、铸造、焊接和金属粉末冶金等。每种方法都有其独特的特点和适用范围，根据具 体的需求选择相应的成形方法可以提高生产效率和产品质量。
金属板材拉伸加工 金属板材是制造业中最常用的一种材料，广泛应用于汽车制造、建筑业、航空航天和电子工业等领域。金属板材拉伸加工是一种 常见的金属成形加工方法，通过将金属板材加工成所需的形状和 尺寸，实现不同领域的使用要求。本文将从工艺流程、设备要求、加工优缺点和应用范围等方面介绍金属板材拉伸加工。 一、工艺流程 金属板材拉伸加工的过程可以分为以下几个步骤： 1. 板材准备：选择合适的金属板材，进行切割和去除表面氧化 层等处理，以满足加工的质量要求。 2. 板材装夹：将板材装夹在拉伸机上，使其紧固牢固，并保证 平衡和稳定。 3. 开始拉伸：启动机器开始拉伸，通过对板材施加拉力，在板 材长轴方向上进行加工变形。
4. 改变方向：在一定的拉伸程度后，改变板材的拉伸方向，使 其变为横向加工，获得所需的加工形状。 5. 检测：将加工好的板材进行质检，检查是否满足要求，最终 确定品质。 二、设备要求 金属板材拉伸加工需要一定的设备和技术支持。主要设备包括： 1. 拉伸机：是一种将金属板材在长轴方向上进行加工变形的机器。通常由拉板机或压板机组成，通过不同的变形方式实现不同 的加工效果。 2. 切割设备：通常使用激光切割、火焰切割、等离子切割等切 割设备，进行板材的切割和去除表面氧化层等处理。 3. 检测设备：是对加工好的板材进行质量检测的设备，如探伤、超声波检测等。
三、加工优缺点 金属板材拉伸加工具有以下优点： 1. 可加工复杂形状的零件：通过改变板材的拉伸方向，可实现 多种不同的加工效果，能够加工出复杂形状的零件。 2. 可保持板材缺陷较少：金属板材拉伸加工过程中，板材的晶 粒结构会发生改变，使得缺陷得到消除，板材的强韧性也会增加。 3. 生产效率高：拉伸加工机器可以在短时间内完成大量的加工 任务，具有生产效率高的特点。 但是，金属板材拉伸加工也存在以下缺点： 1. 需要精密设备：拉伸加工需要特殊的机器和精密设备，投入 成本较高。 2. 加工难度较大：金属板材拉伸加工需要将板材进行多次变形，难以调整和保证加工质量。
现代工程复杂曲面金属板材加工技术研究摘 要：本文对复杂曲面金属板工程做了基本的界定，对复杂曲面金属板弯板加工工艺进行详尽的整理，通过对不同工艺的原理及优缺点的归纳总结，提示了不同的材料和板型在限定的经济条件下如何比选加工工艺。通过总结具体工程加工经验，对实际工程实施中的回弹、模具、试件、背筋及喷涂等方面的问题提出建议和解决思路。 关键词：复杂曲面金属板工程;表皮划分;展开计算;冷弯成型;无模成形 1 复杂曲面金属板装饰工程简述 1.1 复杂曲面金属板工程 金属板材冷弯成型的技术在上世纪中叶进入工业化，继而开始大量的出现专用于建筑上的各种金属屋面、金属幕墙金属构件等现代工业产品。时至今日，出现很多曲面金属板维护而成的复杂曲面金属板装饰工程。 本文所主要关注的“复杂”曲面金属板的概念是指：①数学概念上，各种可解析的双曲面或非数学解析曲面等等;②钣金概念上，需要对板料拉伸发生形变的几何不可展开曲面;③实际工程上，曲面板型规格多无法套用固定模具等情况。而其使用非双曲面拟合成双曲面表皮的项目不是本文讨论范畴。初等解析曲面都有一个数学定义并可使用数学公式表达如：
球面、双曲抛物面等;复杂不可展曲面往往是建筑师使用软件在电脑中“揉捏”而成的一个“独特”又“随机”的抽象形体。 但因为加工工艺的复杂性，可以用于复杂曲面加工的板料可选择并不多。不同的材质金属板材或采用不同的厚度的金属板材会表现出不用的力学性能如：抗折抗拉/抗弯、弹性系数、可加工的最大、最小半径等，板料的折、拉、滚弯所需施加的力可以通过计算确定。现在铜板、铝单板、冷轧钢板及不锈钢板都有成功的复杂曲面装饰工程案例，其中又以铝板和不锈钢应用较为普遍，技术也相对成熟。 不可展开曲面板料要经过展开计算来辅助钣金工艺设计。对于大部分一次冲压或冷压成型钣金工艺来说，弯板工序前要通过展开计算确定平面形状来裁切。而且，如果展开计算的结果提示了板材加工难度很大，就要考虑调整钣金加工工艺如：使用延展性更好的板材、板材加厚或使用大功率成型设备，甚至考虑使用数控精密成型设备。 板金的展开算法为几何学领域的技术，在实际工程中幕墙设计人员往往将曲面板信息以RHION模型的方式交到钣金厂，由钣金厂负责计算和输出。 2 建筑装饰用复杂曲面金属板材的加工工艺 三轴辊压机加工拱面（单曲面）及锥面是金属板冷弯技术工业化的标志，但仅适用于曲面曲率固定，批量大的产品，不能用于复杂曲面板的加工。曲面展开复杂性越大，成形的精确度就越低（如：马鞍面、双曲抛物面这种具有正反弧的板料压板时容易出现褶皱，弧度大、曲率变化大的压
金属成型工艺概述 一、基础知识 金属成型是在许多行业中使用的重要工艺,例如汽车,家用电器,器皿,航空航天以及许多其他行业。金属成形工艺包括：金属液态成形、金属塑性成形、金属材料的连接成形、表面成形及强化技术，此外还有非金属材料的成形。 a.金属液态成形主要是铸造； b.金属塑性成形主要有：锻造、轧制、挤压、拉拔、板料冲压； c.金属材料的连接成形有：焊接、粘接； d.表面成形及强化技术有：喷涂与气相沉积； e.非金属材料的成形主要有：工程塑料或橡胶的成形、工程陶瓷及复合材料的成形。 二、金属液态成形 2.1金属液态成形工艺是将金属进行熔炼，得到所需成分并具有足够的流动性的液态金属，然后将液态金属浇入到铸型腔中，冷却凝固后得到具有与型腔一样形状和尺寸的铸件。金属液态成形工艺俗称铸造，应用广泛。其特点为： a.最适合铸造形状复杂，特别是具有复杂内腔的毛坯或零件。 b.铸件的大小几乎不受限制，铸件壁厚可由0.5mm到1m，重量可从几克到几百吨。 c.适用于铸造的材料范围广，价格低廉。 2.2铸造在机械制造中应用极其广泛，在各种类型的机器设备中，如机床、内燃机等铸件所占的比例很大。但铸件存在着许多不足，如铸件内部组织粗大，成分不均匀，力学性能较差，而且铸造工艺复杂，铸件质量不稳定，废品率高，生产条件差等。常用铸造合金有铸铁、铸钢、铸造有色金属及其合金等。 a.铸铁按碳的存在形式不同，分为白口铸铁、灰口铸铁、麻口铸铁。此外根据铸铁性能的不同还分为：球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁、耐磨铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁等。 b.常用铸钢分为碳素铸钢和合金铸钢两大类。 c.铸造有色金属及合金主要包括：铸造铝合金、铸造铜合金。 铸造方法分为：砂型铸造、特种铸造、 d.砂型铸造有：手工造型、机器造型。 e.特种铸造有：金属型成形、熔模铸造、压力铸造、离心铸造、陶瓷型成形、壳型铸造、挤压铸造、气化模铸造等。 三、金属塑性成形 3.1金属塑性成形（也称为压力加工）是利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，来获得具有一定
激光板料成形技术的研究与应用 ——激光热应力成形与激光冲击成形 摘要: 激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对金属或非金属材料进行切割、焊接、表面处理、打孔以及微加工等的一门加工技术。随着激光技术的发展,特别是大功率工业激光器制造技术的日益成熟,激光作为一种“万能”工具,已应用于材料的切割、焊接、弯曲变形和表面改性处理等领域,其中板料激光成形技术已较为成熟,广泛应用于各种碳钢、不锈钢、合金有色金属以及金属基复合材料的弯曲成形,替代了部分零件的冲压工业。金属板料激光成形技术是近年来出现的一种先进柔性加工技术。金属板料成形作为薄板直接投入消费前的主要深加工方法,已在整个国民经济中占有十分重要的地位,广泛应用于航空航天、船舶工业、汽车覆盖件、家电等生产行业。传统的金属板料加工方法主要用模具在压力机上进行冷冲压成形,其生产效率高,适用于大批量生产。随着市场竞争的日趋激烈,产品的更新换代速度日益迅速,原有的采用模具加工的技术就表现出生产准备时间长,加工柔性差,模具费用大,制造成本高等缺陷,且模具冷冲压成形仅适用于低碳钢、铝合金以及铜等塑性较好的材料,其适用范围有限。为此国内外许多学者致力于板料塑性成形新技术的研究,实现金属板料的快速高效、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需要。本文介绍了激光热应力弯曲成形以及冲击成形的成形机理,分析了成形的主要因素,并对这两种成形技术的未来做出展望。 关键词:激光技术、板料成形、热应力弯曲成形、冲击强化技术 一、激光弯曲成形技术 激光弯曲成形是一种新兴的塑性加工方法,具有高效、柔性、洁净等特点。它是基于材料的热胀冷缩特性,利用高能激光束扫描金属板料表面时形成的非均匀温度场导致的热应力来实现塑性变形的工艺方法。与传统的金属成形工艺相比,它不需模具、不需外力,仅仅通过优化激光加工工艺、精确控制热作用区内的温度分布,