基于渐进成形数控技术的翼子板成形工艺

　　板料数控渐进成形技术是一种柔性的成形技术，它根据板料零件的成形要求设计数控程序，然后通过数控机床的进给系统，使成形工具按照一定的轨迹逐步地成形板料，直到得到需要的零件。这种成形工艺不需要专用的模具，它可以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，达到成形零件形状的目的。因此，其开发周期短，产品变化快。由于加工路径很长，单件生产时间一般需要几个小时，大批量生产同一零部件时，其成形效率很低。因此，这种工艺非常适合于小批量或单件、多品种和复杂的板料产品或样品。

　　当前，在大多数研究中，涉及复杂零件的渐进成形比较少。为此，本课题前期研究了渐进成形机理、数控技术加工工艺及工艺规划，在此基础上，着重介绍了渐进成形的应用——汽车翼子板零件渐进成形技术，并且分析了工艺参数对成形的影响，提出了提高成形质量的方法。对于完善和发展渐进成形技术有重要作用。

1 板料数控渐进成形原理

　　图1是板料数控渐进成形原理图。基于渐进成形数控技术的翼子板成形工艺我们需要了解的是，首先，将被加工板料放在支撑模型上，板料四周利用压板和托板夹紧板料，托板可以沿着导柱自由上下滑动。然后，将装置固定在3轴联动的数控机床上。加工时，成形工具对板料压下至设定的压下量，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方向的移动和在z方向的下降运动。在高度相同的每一层中，成形工具在：x-y平面作轮廓线运动。在形成所需的第1层截面轮廓后，成形工具在2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。

图1板料数控渐进成形原理图 

2 实验条件

　　实验的主要设备是数控机床，利用的主要软件是UG，Pro／E和数控机床的系统控制软件等。所用材料为厚度1mm的08AI钢板。在成形过程中，需要与翼子板形状相同的LOM件作为数控渐进成形的支撑模型。并且，采用专用的渐进成形工具，如图2所示，成形工具的头部为半球形。从加工变形的均匀性考虑，工具球头半径越大成形性能越好。但是，由于球头半径增大，将使加工复杂零件时的干涉增加，因此，工具直径选为10 mm，刀杆长度不小于40 mm。工具安装在数控机床的卡盘上。加工润滑油选用专用的冲裁、拉深润滑油，将它涂抹在工具头部和板料被加工面上。

图2板料数控渐进成形中使用的成形工具 

3 翼子板零件渐进成形过程

　　3.1 翼子板模型的建造

　　为了加工汽车翼子板，首先利用UGCAD模块建造翼子板模型，在造型过程中应优先考虑实体造型法构造几何体，并且按照加工的要求尽量简化造型，提高造型的精度，缩短建模及后续编程时间，比如小于成形工具半径的凹圆角不需要造型等。图3是建造好的翼子板模型。

图3 UG-CAD建造的翼子板模型