材料成形装备及自动化 金属板料数字化成形

1、金属板材数字化快速成形21 市场的竞争要求企业不仅能快速响应市场的变化， 而且能不断地通过技术创新，推出新产品去引导 市场；2 传统成形工艺模具的设计和制造过程周期长、费 用高；3 金属板料的数字化成形法，为新车型的开发提供 了一种先进手段。3开发新车型4概念车56传统制造的问题传统制造的问题n传统成形工艺模具的设计和制造过程周期长、费用高；789国内外无模成形概况 旋压成形是最常用的板料无模成形技术之一 cnc成形锤渐进成形法 多点成形法冲头工件弹性下模10金属板料的数字化成形n金属板料的数字化成形法，为新车型的开发提供了一种先进手段。 这是一种基于计算机技术、数控技术和塑性成形这是一种基于

2、计算机技术、数控技术和塑性成形技术基础之上的先进制造技术，其特点是采用技术基础之上的先进制造技术，其特点是采用快速原快速原型制造型制造 技术（技术（rapid prototyping简称简称rp）分层制造分层制造（layered manufacturing）的思想，将复杂的三维）的思想，将复杂的三维形状沿形状沿z z轴方向切片（离散化），即分解成一系列二轴方向切片（离散化），即分解成一系列二维断面层，并根据这些断面轮廓数据，用计算机控制维断面层，并根据这些断面轮廓数据，用计算机控制一台三轴联动成形机，驱动一个工具头，以走等高线一台三轴联动成形机，驱动一个工具头，以走等高线的方式，对金属板料进行

3、局部地塑性加工。即，无须的方式，对金属板料进行局部地塑性加工。即，无须制造模具，用渐进成形的方式，将金属板料加工成所制造模具，用渐进成形的方式，将金属板料加工成所需要的形状。需要的形状。金属板料的渐进成形原理基 本 原 理 （一） 被加工板材 成形工具导柱夹板支架托板底座将板料放置于托板上，四周用夹板夹紧。托板可以沿导柱自由上下滑动。13根据切片断面轮廓数据，用计算机控制三轴联动成形机驱动一个成形工具对板料压下设定的压下量，并以走等高线的方式，对板料进行加工。基 本 原 理 （二）14每完成一个断面层轮廓的加工后，工具头沿z轴方向压下一个高度h，接着加工下一层的断面轮廓，如此循环往复直至工件最

4、终成形。基 本 原 理 （三）15金属板材单点渐进成形成形压头成形压头已成形部分已成形部分 板材板材 压板压板 托板托板滑动导柱滑动导柱 支柱支柱 工作台工作台 支撑模型支撑模型16平衡缸平衡缸压板压板工作台工作台夹具夹具底座底座底支撑底支撑华中科技大学开发的 金属板料无模成形机 中国专利产品中国专利产品 专利号：专利号：zl00230779018金属板料数字化成形系统n计算机控制成形工作头在x、y、z三个方向联动；n在同一个等高层，工具头在x、y平面作等高线运动；n每加工完一层后，工具头沿z轴方向对板料压下一个量，接着加工下一层，如此循环反复直至工件最终成形。19cnc图像采集卡图像采集卡c

5、cd摄像机摄像机运动执行单元运动执行单元导轨导轨运动执行单元运动执行单元202122n用ug软件建数字模型23n工艺规划、建辅助面24n生成原始加工轨迹25n进入控制软件生成成形指令26建立三维数字模型成形加工生成加工路径金属板料数字化快速成形工作流程工艺规划生成数控指令27建三维模型建三维模型生成加工轨迹生成加工轨迹加工成型加工成型28建三维模型建三维模型生成加工轨迹生成加工轨迹加工成型加工成型30新车型（概念车）的新车型（概念车）的快速开发解决方案快速开发解决方案计算机三维设计计算机三维设计成形加工成形加工成形覆盖件成形覆盖件验证、评价修改设计修改设计制造概念车制造概念车装配组合装配组合三

6、维反求三维反求生成数字模型生成数字模型32理想曲面理想曲面实测曲面实测曲面 在新经济时代，制造业面临着瞬息万变的市场对小批量多品种产品需求的挑战。传统制造工艺的设计、制造过程耗时、耗资，新产品开发周期长，成本高。因此，为企业提供新的制造方法和技术迫在眉睫。 用金属薄板无模快速成形技术可生产金属样件，以检验新产品的设计，也可小批量生产个性化的产品，以满足市场多样化的需求。新产品开发解决方案新产品开发解决方案34 以金属薄板无模快速成形法成形的薄壳件作为原型，用树脂或低熔点合金材料制作批量生产的模具。 对于只需数千件的金属薄板成形件生产的很多难题，采用上述材料制造模具往往是最经济的解决方案。金属薄

7、板成形模具的快速制造金属薄板成形模具的快速制造35制作树脂模具的基本方法37拉延模凹模压边圈凸模38汽车覆盖件树脂模具392 低熔点合金模具 用于快速制模的材料有铋锡合金、锌基合金。用低熔点合金材料快速制作轿车大型覆盖件模具的优点有： 1）设计制作时间短，铸后型腔一般无须再机械加工和钳工研磨，对于大面积凹面、曲面的修整较为方便，模具的工作部分无须热处理，因而制作周期只有钢模的1/7； 2）成本低只有钢模的1/10，失效后可重新熔化再制，是一种绿色材料； 3）具有抗粘结性和自润滑性能，因而用于覆盖件的冲压成形时不会损伤制件； 4）其不仅可用于成形、拉伸和弯曲模，还可采用在适当部位镶钢的方法，制成冲裁模和切边模。 40金属薄板成形件低熔点合金上模架上模架加热管低熔点合金模制作方法之一1 首先在金属薄板成形件上，适量 地钻2.5 3mm的工艺孔， 用于液态金属流入；2 用加热管加热低熔点合金，经2 小时，温度上升至150合金充 分熔化；3 启动压机，