板料三維曲面件的應用領域非常廣泛,大量應用于航空航天、船舶艦艇、高速列車、現代建筑、醫學工程等領域。
三維曲面件常用的加工技術是模具成形,但不適于單件或小批量生產,從而限制了其在產品的個性化、多樣化以及更新換代等方面的發展。為替代傳統的加工方法,出現了柔性成形技術應運而生,如應用在造船業的水火彎板、航空制造業的噴丸成形、單點漸進成形等,但均存在生產效率低、工件精度差等缺點。直到多點柔性成形技術出現,才改變了這種局面。
多點成形基本思想是將實體模具離散為規則排列的基本體單元,通過數控方式調整各基本體單元的高度,構造出不同的成形型面,從而實現板料的不同三維曲面成形。生產中與具體技術結合,多點柔性成形技術又獲得了新的發展:
1、多點數字化成形
多點數字化成形是將柔性制造和計算機技術結合為一體,基本原理是用多個規則排列的基本體單元構成的點陣代替實體模具的型腔,通過數控方式調整基本體單元高度形成所需要的成形型面,進行板料的柔性成形。
2、柔性拉伸成形
柔性拉伸成形是在傳統拉伸成形和多點離散成形的基礎上,綜合運用液壓系統的帕斯卡定理、材料的加工硬化特性與最小阻力定律等理論,設計開發的一種新型柔性成形技術。 柔性拉伸成形可用多個離散夾鉗代替傳統拉伸成形時的整體剛性夾鉗,每個離散夾鉗由水平、傾斜、垂直布置的三個液壓缸加載,能夠實現板料加載與變形的自協調,即在拉伸成形過程中,多個夾鉗可以根據模具形狀的變化自動調整鉗口的位移和轉角,實現鉗口處板料與拉伸成形模具端面的曲率變化趨勢一致,從而使板料更容易貼合模具,提高工件的成品率和材料利用率。
3、連續輥壓多點成形
基于柔性輥和多點調形原理的連續輥壓多點成形新方法。連續輥壓多點成形采用可彎曲柔性輥作為成形工具,柔性輥由多個沿軸線分布的調形單元控制,通過調整每個調形單元的相對高度獲得柔性輥的彎曲度,使板料連續進給和塑性變形,完成三維曲面件的柔性成形。