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基于3D打印支撑模具的板料数控渐进成形技术的研究现状

更新时间: 2020-01-09 17:48:50  查看次数: 137    

无模渐进成形最早提出是在20世纪60年代,20世纪90年代初日本学者松原茂夫才提出了板料数控渐进成形技术,得到了世界范围内塑性加工学者的广泛关注。随着现在科学技术的飞速发展,板料渐进成形技术领域得到了各国学者更加深入的研究。目前日本、意大利、加拿大、德国、英国等国家的学者已经对该技术做了大量的研究工作,而国内虽然对这种新兴的加工技术研究起步较晚,但也取得了一些研究成果。


板料的成形精度对板料渐进成形采用何种加工形式起了决定性作用。到目前为止已经有许多学者对板料渐进成形精度进行了研究,由于板料成形精度问题,使渐进成形在工艺生产中的应用受到了极大的限制。许多学者都是通过最大成形极限角和成形极限图的方法作为衡量板料渐进成形性能大小的指标。成形极限图(Forming limit diagram,简称FLD)作为数值模拟判断板料是否失效的主要依据,在解决实际应用问题中也被广泛引用。到目前为止,在传统冲压成形极限图的研究方面,已经拥有完善的测试方法,但是板料渐进成形的成形极限图的测试还没有统一标准。


随着现代科学技术的不断发展,以及计算机辅助工程的兴起,作为CAE核心技术之一的有限元法在板料成形中得到应用及发展。板料成形的计算机辅助数值模拟技术取得了广泛的应用。目前为止,国内外许多学者应用板料成形CAE软件已经有20年左右,应用板料成形CAE软件对板料成形过程进行数值模拟仿真,采用数值模拟将整个加工过程进行模拟,分析成形过程中板料各部分的应力应变的变化以及零件的成形极限,预测板料成形过程中可能出现的失效形式以及缺陷。然后通过改变工艺参数来改善之前出现的缺陷,发现和解决成形过程中存在的问题,尽可能把问题解决在板料成形的试模之前,这样就减少了模具的试模次数,从而缩短了模具制造周期,降低了成本,提高了加工效率,对板料成形工艺的发展起到了促进作用。目前得到广泛应用的几种板料成形CAE软件有DYNAFORM、ANSYS、ABAQUS、DEFORM等几种。


支撑模具的设计加工是双点渐进成形工艺中不可缺少的部分。模具材料的选择是制作模具的重要条件。支撑模具不仅需要有足够的硬度来支撑板料的加工,而且还要避免模具塑性因素产生的回弹现象,所以材料的刚度以及塑性都要有所考虑。第二个因素是支撑模具生产成本及生产周期,毕竟模具设计制造只是渐进成形加工的一小部分,不能在这上面花费太多的时间以及经费。到目前为止,双点渐进成形支撑模具的加工大多采用一些常见的材料,例如代木、合金等材料。


陈军等通过采用金属合金材料制造的模具来研究预拉伸与渐进成形复合在轿车翼子制造中的应用。Tanaka等将渐进成形运用在医学领域代替铸造加工完成钛合金假牙托板的加工。崔震等利用代木加工完成支撑模具,渐进成形钣金浮雕字,并对零件的质量问题进行了研究。冯帆通过有限元分析与实验相结合的方法,运用金属凸模支撑完成实验,得到应力应变的分布以及壁厚的变化规律。谭丽斌主要总结了国内外3D打印技术发展现状,并且对3D打印在金属成形方面做出了展望。李军超等在数值模拟与实验的基础上研究了3种弹性支承(聚氨酯材料、橡胶材料、木材)对渐进成形回弹的影响,为了提高成形零件的成形精度,提出了一种橡胶支承回弹补偿策略。



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