材料成形装备及自动化金属板料数字化成形.ppt
金属板材数字化快速成形,2,1 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,5,概 念 车,6,传统制造的问题,传统成形工艺模具的设计和制造过程周期长、费用高；,7,手工制作,8,压力机,9,国内外无模成形概况,1 旋压成形是最常用的板料无模成形技术之一2 CNC成形锤渐进成形法3 多点成形法,冲头,工件,弹性下模,10,金属板料的数字化成形,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技术基础之上的先进制造技术，其特点是采用快速原型制造 技术（Rapid Prototyping简称RP）分层制造（Layered Manufacturing）的思想，将复杂的三维形状沿Z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需要的形状。,金属板料的渐进成形原理,基 本 原 理（一）,13,基 本 原 理（二）,14,基 本 原 理（三）,15,金属板材单点渐进成形,金属板材渐进成形装置结构示意图,成形压头已成形部分 板材 压板 托板滑动导柱 支柱 工作台 支撑模型,16,成型装置结构原理,华中科技大学开发的 金属板料无模成形机,中国专利产品 专利号：ZL002307790,18,金属板料数字化成形系统,计算机控制成形工作头在X、Y、Z三个方向联动；在同一个等高层，工具头在X、Y平面作等高线运动；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。,19,传动系统,图像采集卡,CCD摄像机,定位孔1,运动执行单元,导轨,运动执行单元,定位孔2,20,硬件系统,21,软件系统界面,22,成形工艺路线,用UG软件建数字模型,23,成形工艺路线,工艺规划、建辅助面,24,成形工艺路线,生成原始加工轨迹,25,成形工艺路线,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,应用制件案例,汽车车门,建三维模型,生成加工轨迹,加工成型,28,应用制件案例,工艺品,建三维模型,生成加工轨迹,加工成型,30,数控渐进成形的汽车覆盖件,新车型（概念车）的快速开发解决方案,计算机三维设计,成形加工,成形覆盖件,验证、评价,修改设计,制造概念车,装配组合,三维反求,生成数字模型,32,应用制件案例,点支撑成形,理想曲面,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,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。,金属薄板成形模具的快速制造,35,1 树脂模具 在航空及汽车工业中，应用环氧树脂及聚氨酯系列制作模具与钢模相比有很多突出优点：只需很少设备及几分之一的时间；重量轻，而且具有非常好的机械及热学性能、很好的尺寸稳定性、高强度和高耐腐蚀性。,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,39,2 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,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，使上模架与金属薄板 成形件一起缓慢下降压入液态金 属中，低熔点合金从工艺孔流入 金属薄板成形件，充满后停止加 热，让金属冷却；4 3小时后，温度下降到65 以 下时，启动压机拔出凸模。对 凸凹模稍加修整，一套低熔点 合金模即制作完成。,
