基于渐进成形数控技术的方形盒成形工艺

　　5.1 成形半顶角θ

　　根据体积不变原理，材料变形区厚度t跟板料初始厚度t0及板料成形面与垂直方向夹角0的关系

　　保证板料变形部分具有一定的厚度，不致于破裂，首先必须知道成形极限半顶角。因此，取不小于此角的角度进行成形，能保证方锥形盒第1次成形成功。通过实验取得了不同材料的成形极限半顶角。例如，厚度1.0 mm的LYl2的成形极限半顶角为21°，此时，板料变形部分厚度为0.36mm。

　　数控渐进成形工艺难以一次成形直壁方形盒，必须经过多次成形。因此，第1次成形方锥形盒时的半顶角必须大于成形极限半顶角，取θ =45° 。

　　5.2 圆角半径R

　　直壁方形盒由圆角部分和直边部分组成。由实验得知，直边与圆角部分互相产生影响，影响的大小随着方形盒形状的不同而不同，主要由方形盒圆角半径R与宽度B的比值R／B的大小决定。R／B越小时，直边部分对圆角部分的变形影响越显著。此时，直边部分变形比较均匀，而圆角部分金属产生压缩，并且逐渐地产生金属堆积。随着剐B的增大，圆角部分的金属流动越容易，变形越均匀，并且不产生金属堆积，也不容易破裂。当R／B=0.5时，方形盒就成为圆形盒了，变形最均匀，不产生堆积。

　　实验观察到，方形盒加工轨迹中，若上下两层轨迹的圆角半径保持不变，则数控成形加工过程中圆角处容易产生金属堆积，随着加工的进行，堆积越来越厉害，以致引起直边部分产生拉裂，无法再加工。如图5所示。

图5轨迹中圆角半径不变时的成形 

　　为了使加工过程中圆角处不产生金属堆积，得到光滑而平整的零件，轨迹设计中采用下一层轨迹的圆角半径比上一层逐渐放大的方法，这样，加大了R／B，改善了变形条件，圆角部分金属不堆积，加工取得了很好的效果。如图6所示。

图6轨迹中圆角半径变化时的成形 

6 结论

　　(1)在板料零件数控渐进成形工艺中，由于成形工具球头的半径大大地小于板料面积的尺寸，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伸变形，导致板料减薄，表面面积增大，板料靠逐次的变形累积产生整体的变形。

　　(2)根据正弦定律及变形区应变分析可知，通过板料数控渐进成形方法，一次不能完成直壁方形盒成形，必须经过多次成形。

　　(3)成形极限半顶角口和圆角半径R是影响直壁方形盒数控渐进成形的主要工艺参数。通过合理的工具路径规划，适当的口角和圆角半径R，用数控渐进成形工艺可以把板料成形为直壁方形盒，避免成形零件发生破裂和圆角部分金属堆积。

　　(4)用平行直线型工具路径，数控渐进成形工艺可以把方锥形盒成形为壁厚均匀的直壁方形盒。