基于渐进成形数控技术的方形盒成形工艺.docx

基于渐进成形数控技术的方形盒成形工艺传统的板料零件通常通过模具的凸、凹模作用获得所需形状。因为制造模具的成本很高，这种制造方法仅仅适合于大批量生产。为了满足用户产品多样化的要求，需要开发适合于小批量产品生产的新工艺。应用简单工具的板料数控渐进成形工艺的研究日益受到极大的关注。板料数控渐进成形工艺是一种柔性的成形工艺，根据板料零件的成形要求设计数控程序，通过数控机床的进给系统，成形工具按照一定的轨迹逐步地成形板料，从而得到所需零件。这种成形工艺不需要专用的模具，通过修改控制产品形状的数控程序来调节成形工具的成形轨迹。因此，成形周期短、产品变化快，非常适合于小批量、多品种和复杂的板料产品。在板料零件数控渐进成形工艺中，由于成形工具球头半径远远小于板料的面积尺寸，所以板料每次产生的变形仅仅发生在成形工具球头的周围，成形工具使板料产生变薄拉深变形，导致板料厚度减薄，表面面积增大，板料靠逐次的变形累积产生整体的变形。变形区厚度变化符合正弦定律，即t=t0sinθ，θ为板料与垂线间的夹角。当θ=0°时，变形区厚度为零，所以，数控渐进成形工艺不可能一次成形直壁零件。而盒形零件不仅是直壁零件而且还有4个转角，容易出现破裂和堆积的现象，破裂一般发生在直边上，堆积一般发生在转角部。因此，采用数控渐进成形方法，不仅要解决直壁成形问题，还要解决转角处金属堆积的问题。本文介绍了金属板料数控渐进成形工艺的成形原理、变形分析及直壁方形盒成形的工艺规划、实验和主要工艺参数的影响。1金属板料数控渐进成形原理图1是金属板料数控渐进成形原理图。首先，将被加工板料放在支撑模型上，在板料四周用压板在托板上夹紧板料，托板可以沿着导柱自由上下滑动。然后将该装置固定在三轴联动的数控无模成形机上。加工时，成形工具对板料压下设定的压下量，并且沿设计的工具路径移动。在板料成形过程中，计算机控制成形工具在X方向的移动和z方向的下降运动。图1数控渐进成形原理图在高度相同的每一层中，成形工具在Z—Y平面作轮廓线运动。在形成所需第1层截面轮廓后，成形工具在z轴方向下降相同的压下量，再按第2层截面轮廓轨迹运动，并且形成第2层轮廓。如此重复，直到整个工件成形完成。2变形分析用图2所示数控板料渐进成形的平面分析模型，分析板料与成形工具接触区的变形。图中虚线部分为成形工具与板料的初始位置，实线部分为在z方向成形高度h时，成形工具的位置和板料的变形状况，A点到B点的范围定义为板料的变形区，且假定变形区内材料被均匀拉伸，则变形区长度为：在板料数控渐进成形工艺中，由于成形工具球头的半径远小于板料的尺寸，所以板料每次产生的变形仅发生在成形球头的周围，靠逐次的变形累积产生整体的变形。对式(3)分析可知，口接近于零时，ξ接近于无穷大，必然大于板料的极限应变，引起板料破裂。因此，对于口接近于零的直壁方形盒，不可能一次成形。-全文完-