板材成形加工的新技术与发展趋势

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

2、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 CAMKCA&CAP

3、P1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，

4、 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，具技术水平很大程度上决定了制件的质量

5、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、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

6、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，

7、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，消除材料内部的残余应力，并实现少无回弹成形， 保证工件的成形精度。图1板材多点成形(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CA»CAMKCA匕体化生产，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，可以实现无模成形，节省模具制造费用与时间；可以改善被成形件的变形条件，实 现

8、无回弹成形，并实现在小设备上成形大型件。多点成技术特别适合于三维曲面 板制品的多品种小批量生产及新产品的试制， 所加工的零件尺寸越大，其优越性 越突出。多点成形技术在飞机和航天器的蒙皮、轮船和舰艇的外板、车辆、大型 容器和城市雕塑等三维曲面板制品加工中，有着广阔的应用前景。2、激光成形技术金属薄板的激光成形技术是一种利用激光扫描金属薄板形成的非均匀温度 场来实现塑性变形的工艺。激光成形的机理 是：用激光照射板料的上表面某处， 该处被瞬间加热至高温，同时加热区域被其它部分所包围。由于加热区域的热膨 胀，使板料产生与激光源相反方向的小弯曲（反向弯曲，其角度为a）。由于被加 热区域的高温降低了该区域

9、材料的屈服应力和弹性模量，同时冷板断面模数较 大，这种反向弯曲被部分抑制，使加热区域受压，出现材料堆积。如图2a所示，冷却时，热量流向邻区，上表面材料开始收缩，下表面则继续膨胀。同时，由于 上表面温度降低，屈服应力增加，压缩时产生的材料堆积不能复原； 而下表面则 屈服应力降低，材料易于变形，故而板料产生面向激光源的变形（正向弯曲，角度为卢，如图2b所示。显然（.a）便为一次加热（激光扫描）与冷却循环的总变形 量。重复这种加热和冷却循环，使每次变形累积，便得到材料的总成形量。激光 扫描若在同一直线上反复进行，则造成沿直线的弯曲成形，如扫描轨迹为曲线， 亦可制成盘形、球形等工件。激光成形的技术要点

10、主要是在理论和实践上掌握激 光加热和冷却过程对材料的影响，以及用计算机实时控制快速变化的温度场。激 光成形的具体影响因素大致如下。图2 激光成形机理（1）能量因素。包括激光入射功率、与材料的热耦合系数、激光扫描速度、激光束能量分布、 光斑形状和大小等。一般来讲，大的入射功率和高的扫描速度易于造成板厚方向 的温度梯度，也易于板料成形。（2）材料的热物性。包括热胀系数、比热、导热系数、材料密度、弹性模量、屈服极限、硬化系 数等。如果导热系数、比热、弹性模量、屈服应力较低，则易于获得较大变形量。 （3）材料几何参数。实验证明，板面积大而厚度小的板料易于激光成形。 作为成形能量源，激光 在3个方面具有

11、优势：工件和成形工具之间不必再有机械的接触；在成形量的精 确性和可控性方面潜力巨大；材料可以远距离成形。作为一种传统加工过程，几 何精度方面的可行性辅助激光成形已经出现在现代工业中。 通过把特性日益增多的激光成形和传统的成形方式，例如只是通过一系列单一的连续的工具运动的冲 压成形混合运用，可以获得精确的弯曲角和曲率半径，混合的加工过程使得高精 度板料成形以一种经济的方式实现， 而且校正弯曲角度可以被控制，此外激光成 形技术可用于受结构限制工具无法靠近或无工作空间的工件的加工，也可用于大型钺金件表面的校平。激光成形技术是激光加工一个崭新的应用领域，尚有许多 问题亟待解决。随着研究的深入进行，激光

12、成形技术必将与切割、焊接、表面处 理等激光加工一样平常。3、冲压智能化技术近年来，一些技术先进国家已将智能化的研究引入了金属塑性加工的研究领 域。板材冲压成形的智能化控制技术、旋压成形的智能化控制技术等方面的研究 先后兴起并正在迅速发展。板材冲压成形的智能化，是控制科学、计算机科学与 板材成形理论有机结合的综合性技术。具突出特点是，根据被加工对象的特征， 利用易于监测的物理量，在线识别材料的性能参数，预测最优的工艺参数，并自 动以最优的工艺参数完成板材成形过程。 因此，板材成形的智能化是冲压成形过 程自动化及柔性加工系统等新技术的更高级阶段， 不但可以改变冲压生产工艺的 面貌，而且还将促进冲压

13、设备的变革，同时也会引起板材成形理论的进步与分析 精度的提高。在降低板材级别，消除模具与设备调整的技术难度， 缩短调模试模 时间，以最佳的成形参数完成加工过程，提高成品率和生产率等方面都具有十分 明显的意义。控制计算机-冲压机械 (调别，顼、控(量优工艺)板料 1业舞 L 工息厂位 据评压件叵J L*J图3板材成形智能化控制素统典型的板材成形智能化控制系统如图3所示，由以下4个基本要素构成。(1)监测。采用有效的测试手段，实时监测能够反映被加工对象特征的宏观力学 参数和几何参数；(2)识别。控制系统的识别软件对在线监测所获得的被加工对象的特征信息进行 分析处理，结合知识库和数据库的已有信息，在

14、线或实时识别被加工对象的材料 性能参数和工况参数(如摩擦系数等)；(3)预测。根据识别所获得的材料性能参数和工况参数，以板材成形理论和经验 为依据， 通过计算或者通过与知识库和数据库中已知的信息比较来预测当前的被加工对象能否顺利成形，并给出最佳的可变工艺参数；(4) 控制。 根据识别和所测得的结果， 按系统给出的最佳工艺参数自动完成板材成形过程。 冲压成形智能化技术的研究首先以弯曲加工为对象。 用压力机进行板 材的弯曲加工时，为了获得高精度的弯曲角，必须精确地确定冲头的最终行程。日本学者杨明、 岛进等人以塑性力学模型为控制原理， 以载荷 位移曲线反推( 识别)材料性能参数，再根据回弹理论预测最

15、终行程，实现了 V®弯曲的智能化控制。用这种方法对低碳钢板进行90o弯曲，弯曲角度的误差与校正V©弯曲相当，可控 制在 0.5% 以内。 最新的动态显示， 应用技术的发展方向是利用神经网络理论来 提高加工精度。拉深成形过程中的变形是不均匀的，忽略摩擦的影响非常困难， 所以， 有关智能化的研究比弯曲成形要复杂得多， 进展也较缓慢。 日本学者真锅 健一等人曾经发表文章， 报道了变压边力技术对筒形件拉深过程进行适应控制的 研究成果， 采用塑性力学模型， 在拉深的初始阶段对工件的材料参数和工件与模 具之间的摩擦系数进行反推， 然后随着行程变化对压边力进行可变控制， 从而实 现最佳的

16、成形条件。如图4所示，材料性能参数和摩擦系数的识别经历了解析识别模型和神经网络识别模型两个阶段。首先，从塑性力学 能量原理出发，给出 了更为精确的拉深过程解析定量描述， 进而采用非线性参数曲线拟合的方法实现 了材料性能参数和摩擦系数的在线识别。当材料性能参数已知时，经技术处理， 可实现摩擦系数的实时识别。 材料参数中反映成形力参数的强度系数和抗拉强度 的识别误差较小，最大误差为6左右；反映变形参数的厚向异性参数识别误差较大， 其最大误差为20左右。为了提高识别精度和实现实时识别， 先后探索了BPR络识别模型和遗传算法与BPR络相结合的识别模型。采用神经网络模型虽然 实现了实时识别，但B杂络模型

17、的参数识别精度与解析识别相当；基于遗传算法的B杂络模型提高了优化效率，但仍然精度不高。最新研究表明，基于梯度下降 法和高嘶牛顿法的LM«络模型可以有效地改善网络收敛性能，而且精度大大提 高。材料性能参数的识别精度在1%o以内，摩擦系数的识别精度为3%。压边力 是常规拉深工艺中唯一可变的工艺参数。 目前对最佳压边力变化规律的预测仍然 是采用塑性力学模型。用板材失稳理论对典型轴对称拉深件的极限承载能力进行了归一化的定量分析，给出了该类工件破裂失稳时的极限载荷的统一表达式，由此得到了拉深过程中工件侧壁破裂失稳时的临界压边力， 进而提出了临界载荷控制原理， 即按侧壁破裂临界条件所给出的定量关

18、系来确定控制压边力规律， 可以 最大限度的提高极限拉深高度和成形过程的稳定性。 基于能量原理， 给出了法兰 起皱临界压边力和侧壁起皱临界压边力。 以上述三个临界条件为依据， 给出了轴 对称曲面件拉深控制压边力的上下限， 最佳压边力控制规律以及与其对应的极限 拉深高度。图4神经网络智能化拉深系统目前拉深成形智能化控制的研究仍处于探索阶段， 还很不成熟，许多问题需 要进行深入的研究才能解决，例如寻求合适的识别方法以保证材料参数和摩擦系 数的识别精度和速度；寻求对成形临界条件的精确而简洁的描述方法以保证最佳 工艺参数的预测精度和速度等等。冲压智能化控制技术的研究为板材成形领域提 出了许多新的研究课题

19、。板材成形智能化技术总的发展趋势是： 以简单的弯曲成 形的研究将智能化的概念和方法引入板材成形领域，探索研究途径，再以轴对称壳体零件的冲压成形智能化研究为过渡，最终实现对大型复杂曲面形状零件成形 过程的智能化控制。4、成形过程的计算机仿真技术板材成形的数值模拟是国际上拉深领域研究的主要问题之一，然而多数的研究还集中在汽车工业。在其初始阶段，数值模拟被看作一种理解金属行为的帮助， 而从更高的认识水平上讲，数值模拟被看作是影响经济效益的强大工具 1。数值 模拟技术为研发开始阶段提供支持， 在产品生产出以前提供可行性分析， 大大缩 短产品的上市时间，沟通了材料与加工方法之间的关系。冲压过程是一个十分

20、复 杂的力学过程，以汽车覆盖件成形过程为例，零件的起皱、破裂和回弹对原材料 的成形性、毛坯的几何形状及定位、冲压方向、拉深筋的形式及布局、摩擦润滑 条件、压边力的大小等许多因素都极其敏感。这就使得这项工作十分依赖经验， 从而大大制约了汽车工业的发展。 到目前为止，CAD CA映术在减轻模具的设计 工作强度、提高产品的制造精度方面已经为工程师们提供了十分有效的帮助。但是，如何能在零件设计的初始阶段就对其可成形性进行有效地把握，如何在模具制造之前就能对工艺及成形参数进行合理的优化，不仅是确保产品质量的需要， 更是减少试模、修模工作，降低成本费用，提高生产效率和市场竞争能力的重要 途径。为此，国际上

21、许多著名企业和组织，如美国的波音、GM福特、Chrysler .德 国的大众、奔驰，日本的理化所、大阪大学、丰 三菱、日产、新日铁、日新制 钢等都在板料冲压成形有限元数值模拟方面投入了大量的人力、物力和财力，进行了长达10年以上的研究和开发工作，已经形成了一些通用或专用的软件， 并相 继进入了商品化、实用化阶段，如：PAM-STAMP MARC ANSYS ABAQUS DY3DAOPTRIS FASTORMDEFORM-3D 这些软件绝大部分具有完整直观的前、后置处 理功能，可以直观地在计算机屏幕上观察到材料变形和流动的详细过程，了解材 料的应变分布、 料厚变化、 破裂及皱曲的的形成经过，

22、获得成形所需要载荷及零件成形后的回弹和残余应力分布。 这种用可视化技术虚拟的现实制造环境不仅模拟了零件的成形过程， 更重要的是形象地揭示了材料的变形理， 因而可以使设计人员根据已有的经验实时调整模具参数及成形工艺、 修改毛坯形状和尺寸， 大大缩短试模和修模时间，有效地提高产品质量和生产效率。PAMTAMe目前为国际上许多著名汽车、 飞机制造企业和研究团体所选用的三维弹、 塑性动态及准静态分析的代表性软件。该系统可对各向异性或同性的金属、非金属薄壁和厚板零件在常温下的成形过程和成形中的细颈、 破裂、 皱曲、 修边及回弹等现象和工序进行有效的数字模拟。冲压过程数值模拟的精度在大部分情况下已被工程应

23、用所接受，以PAM-STAMP例，成形载荷的计算误差随零件复杂程度而异，一般为5%10左右；材料料厚的变薄率以及材料流动量的预测误差通常小于 10， 而且大部分情况变薄量是过估， 流动则欠估； 材料增厚率的预报误差一般与变薄率 预 报误差相当， 但材料增厚由于与起皱有密切联系， 受起皱判据的影响， 有时也会 高达 30。回弹是一个更为复杂的过程， 到目前为止尚没有哪套仿真软件在回弹预报分析上有令人满意的精度。PAMSTAMffl弹的分析计算上有良好的定性参考价值， 但是其回弹预估相对误差往往超过30。所以在板料有限元模拟成形方面，今后的主要研究方向将集中在以下4个方面：优化接触算法，进一步提高

24、模拟的计算速度；建立更理想的破裂和起皱判据，提高模拟的预报精度和可靠性 实现毛坯形状的快速预测； 在目前常用的显式和隐式算法之外寻求新的计算方法， 以 解决回弹的分析精度和有效补偿问题。三、板材成形过程仿真分析的关键技术在运用仿真软件的时候，了解和掌握冲压成形仿真的技术难点是非常重要的。 因为即使计算机仿真理论和方法完全正确， 仿真程序完全可靠， 也不能保证仿真计算一定能在冲压成形和工艺中得到成功的应用。 所以使用仿真软件的人员一定要具备足够的背景知识， 包括与冲压成形过程有关的基础力学知识、 计算力 学知识、材料和冲压工艺知识、有限元方法知识及计算机应用知识等。1、有限元求解方法板料成形一般

25、为准静态过程， 传统的模拟计算方法采用静力隐式算法进行求解。 静力隐式算法在理论上是严格的， 但由于计算中存在迭代收敛性差和整体刚度矩阵带宽大的缺点， 不利于多重非线性和大规模工程问题的分析。 因此， 自 20 世纪 90年代以来， 越来越多的研究人员考虑利用动力学方程的中心差分显式积分方法来进行三维板料成形问题的仿真， 并取得了一定的成绩。 动力显式解法在单元类型的选择、 材料本构模型的确定、 应力应变计算等方面与静力隐式解法是相似的， 两者的主要差别表现在求解方程、 时间步长的选取、 接触处理以及回弹计算等方面。 根据动力松驰法的原理， 动力系统经过渡过程后的稳态解与静力解是一致的， 因此

26、动力显式算法也可用于分析静力问题， 实际上， 在动力显式计算模型中， 由予考虑了速度和 加进度这些运动变量， 模具与工件之间的接触约束条件不仅与位移有关， 还应保持与两接触点间速度和加速度的协调关系。 因此， 从 某种程度讲动力显式算法比静力隐式算法更接近冲压过程的本质。2、 几何模型的描述零件的生产过程一般分为拉深、胀形、扩孔、翻边、切边、整形等工序，冲压成形仿真可以针对零件冲压生产中的任何一道工序。针对被仿真的某一道工序， 需要回溯其工艺过程， 把产品设计信息转换为中间过程的有关信息。 因此确定合理的凸模(punch) 、 凹模 (die) ， 压边圈 (binder) 和拉深筋 (dra

27、wbead) 的几何造型， 尤其是这些造型中多个三维曲面的光滑过渡是非常重要的。 所以准确有效地描述模具的几何形状是进行板料成形有限元仿真的前提。 在板料成形有限元计算中，通常采用有限元网格描述模具型腔曲面的几何形状。随着大型三维CADC件的发展，如CATIA Unigraphics软件系统建立几何模型一般是用参数曲面的方 法描述的，通过IGESC件格式传给CA软件生成网格描述模型。所以板料有限元 网格模型的建立是影响仿真计算结果的重要因素之一。3、边界条件的设置板料成形过程涉及复杂的摩擦和接触边界条件， 几乎所有涉及板料成形仿真的研究无不涉及摩擦和接触问题， 国际上也有相当多的学术机构和研究

28、小组专门从事板料成形中摩擦和接触问题的研究。 冲压过程是一个复杂的多体接触的力学分析问题， 在板料成形过程中， 板料与模具之间不断接触与分离， 产生相互引导和约束使板料最终成形，目前常用的接触算法是拉格朗日乘子法、罚函数法等，这种方法即考虑了接触力， 又不增加系统的自由度， 计算效率较高。 罚函数法是最有效的接触问题处理方法，所以在动态显式有限元程序“DYNAFOR叫采用了这种方法。 摩擦和润滑在冲压成形中是不容忽视的重要因素， 可能是影响冲压零件质量的关键性因素。 这一问题的复杂性和重要性使许多研究人员开展大量的研究工作， 涉及多体间摩擦润滑模型中的静、 动态摩擦系数的确定及其对仿真计算结果

29、的影响。4、 材料模型在薄板成形过程的有限元分析中， 板材屈服准则的正确与否是影响分析结果的一个关键因素。 在大多数成形中， 板料都会呈现一定程度的各向异性， 长期以来， Hill 于1948年提出的二次各向异性屈服准则，被广泛应用于板金属成形的有限元分析之中， Hill 、 Hershey、 Hodord、 Bassani 、 Gotoh、 Logan 和 Husford 及 Budianski 相继提出了一些非二次屈服准则。然而，每一种屈服准则都存在着一定的局限性。近年来，HrftBarlat提出了简单适用的新的屈服准则， 从而使薄 板成形的有限元分析能更好地与实际冲压结果吻合在冲压成形中

30、材料塑性流动的计算依赖于材料的屈服准则和塑性流动准则， 所以， 材料本构关系的合理性及有关计算的准确性，是直接影响冲压成形过程计算结果可靠性的最重要因素之一。四、金属板材成形新设备1、高速精密压力机电子机械、家用电器通信器材中有许多冲压件，如引线、端子、接插件、 小电机定子及转子等，其特点是尺寸小、精度高、需求量大等但高速精密压力机十分适合这类零件的生产。高速精密压力机的特点：（1）工作频率高.是一般通用压力机的5笳.甚至更高。（ 2） 高精度，包括滑块导向精度和下死点位置精度等。（ 3） 设备的刚度高，对减振、润滑等还有特殊要求，以适应高速工作的要求（ 4）一般配有自动送料装置，以实现自动化

31、操作目前，高速压力机的速度和精度已经选到了很高的水平。2、多工位压力机多工位压力机在一个行程内可完成多种冲压工序，如落料、冲孔 拉深、弯曲、 切边甚至电机定子或转子的叠片压装 是一种高效的自动化冲压设备。 多工位压力机往汽车工业获得了广泛的应用 它可以替代多台单工位压力机组成生产线 具有节省占地面积和设备投资，节能高效的优点。3、数控回转头压力机数控回转头压力机因加工的万能性和高度的自动化一直受到厂家的关注， 成 为现代化冲压设备的主力之一。其地位可与切削加工中的加工中心媲美。4、数控折弯机板料折弯虮是使用最广泛的弯曲设备， 普遍采用电液伺服发光栅形成闭环控制。折弯工艺从编程到弯曲过程的模拟、

32、控制和修正等均实现了高度的自动化。五、板材成形领域目前存在的主要问题：1、生产机械化、自动化程度低。如代表当今国际水平的大型多工位压力机，美国 680条冲压线中有70 为多工位压力机， 日本在美国35条生产线中69 为多工位压力机， 日本国内250条生产线有32 为多工位压力机， 而我国汽车工业中多工位压力机的应用则较少。其他如精冲机价格昂贵，是普通压力机的510倍,阻碍了精冲技术在我国的推广应用；液压成形尤其是内高压成形，设备投资大，国内难以起步。2、冲压件生产集中度低。许多汽车集团大而全导致冲压件生产规模小，集中度低，低水平重复建设，难以满足专业化分工生产要求。3、先进板材成形工艺应用不多

33、，技术研发投入少。国外汽车企业研发投入占年销售额的3%5% .我国重点企业却不足1% 。4、大型、精密、复杂、长寿命的模具大部分依赖进口，模具设计、制造、模具材料都满足不了国内汽车发展的需要。模具标准化程度较低，约为40%45% ,而国际上一般在70 左右，中小型已达80 。5、板材自给率不足，品种规格不配套。汽车薄板只能满足60 左右，其余依赖进口，主要是高档轿车用钢板，如高强度板、合金化镀锌板、超宽板（1650mm 以上） 等。六、板材成形技术发展趋势随着新兴学科的出现及材料加工学科与相关学科的交叉， 必将促进板材成形 技术更快的发展，其总的发展趋势如下。1、节能节省能源已是新时期经济发展

34、的一个重要课题， 也是板材成形的发展方向。 其主要途径一个是在传统能源利用中，通过减低拘束系数、降低流动应力和减少接触面积等方法减少成形力；另一个途径就是新能源的开发利用。2、精密“近净成形”技术可有效地减少后续加工，节省原材料，降低生产成本，已成为材料加工中的重点发展方向。3、柔性为了满足未来社会产品多样化的需求和不确定的市场环境， 柔性化成形技术将是一个重要的发展方向。 柔性成形技术对产品变化有很强的适应性， 可高效、 低耗地满足多种产品的需求。4、绿色随着制造业的发展， 绿色环保将是材料成形技术面临的重要课题。 减少和消除成形过程中对环境的污染是绿色制造的主要内容之一。5、信息化、智能化

35、现代计算机技术、 信息技术不但促进传统成形技术的发展， 而且不断产生新的特种成形技术。计算机模拟仿真技术、CADCAMKCA&CAP%PD极术在成形技术中的大量应用已经使工艺设计、 模具设计与制造更加科学化、 自动化。 变形预测、组织预测已经成为可能。成形技术已从“经验型”逐渐走向科学化、信息化和智能化。七、板材成形过程仿真的发展趋势1、板材成形仿真技术在成形工艺和模具辅助设计方面具有巨大的应用潜力，随着金属塑性理论、 力学计算方法和计算机技术的发展， 将不断地从研究走向应用，成为应用于生产实际的科学的工艺分析方法。2、实际测试结果和仿真计算结果与实际情况相符，两者吻合得较好，说明仿真

36、分析过程中的建模、有限元前处理以及边界条件、工艺参数的确定是适合的。3、r值是影响拉深成形的重要参数之一，增大r值，可降低变形阻力，使板料在 凸模和凹模圆角区域容易变形流动，抵抗减薄能力强。八、数控金属板材成形设备的发展趋势1、尽管冲压设备在上世纪就已趋成熟，并实现了数控化，驱动、结构和控制等多方面都达到了很高的水平。 但是随着社会的发展， 技术的进步， 也要与时俱进，继续改进，向更高的水平迈进。2、冲压设备目前总的发展趋势是：提高自动化、智能化水平；发展柔性化设备，提高工艺适应能力；提高工作速度，达到更高的生产率；多工艺复合，提高设备的工作效率和适应性；节能环保，减低噪声和污染，适应可持续发

37、展的需要。3、由于电动机技术、变频技术和计算机控制技术的发展，交流伺服电动机驱动已经改变了过去只能用于进给一类的小功率的应用范围， 正大力向锻压装备一类的重载领域进军。 在数控回转头压力机、 折弯机和曲柄压力机等冲压设备的初步应用，显示出独特的优势，具有巨大的潜力。4、国内锻压装备制造业近年在追赶国际先进水平方面取得了一定进展。但总体水平仍落后于国外先进国家， 诸多较先进的产品采用国外技术， 缺乏具有自主知识产权和核心技术的产品。 必须进一步加强自主创新， 早日在装备技术上赶超世界先进水平。九、结束语板材成形技术的多样化趋势已经变得越来越明显， 生产设备柔性化、 整合多种加工方法、 更多地运用计算机仿真等都将缩短产品的研发周期， 降低产品的最终成本， 这对将来的工业结构和产品的生产技术将引起一场革命。 因此， 必须高度重视板材成形技术的这种发展趋势，认真研究、努力跟踪、开拓创新，以适应这种快速发展所带来的变革。 同时， 不应该忽视信息技术的发展给成形技术发展带来的契机，薄板成形技术的研究不仅需要工厂 、研究单位及高校之间的通力合作，数学、力学 材料、板材成形等多学科