材料成形装备及自动化金属板料数字化成形课件.ppt

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1、金属板材数字化快速成形,2021/7/13,1,金属板材数字化2021/7/131,1 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。,2021/7/13,2,1 市场的竞争要求企业不仅能快速响应市场的变化，2021/,开发新车型,2021/7/13,3,开发新车型2021/7/133,概念车,2021/7/13,4,概念车2021/7/134,概 念 车,2021/7/13,5,概 念 车2021/7/135,传统制造的问题,

2、传统成形工艺模具的设计和制造过程周期长、费用高；,2021/7/13,6,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,手工制作,2021/7/13,7,手工制作2021/7/137,压力机,2021/7/13,8,压力机2021/7/138,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,2021/7/13,9,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,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。,2021/7/13,10,金属板料的数字化成形金属

3、板料的数字化成形法，为新车型的开发提,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,2021/7/13,11,这是一种基于计算机技术、数控技术和塑性成形技术基

4、础之,基 本 原 理 （一）,2021/7/13,12,基 本 原 理 （一） 被加工板材 成形工具导柱夹板,根据切片断面轮廓数据，用计算机控制三轴联动成形机驱动一个成形工具对板料压下设定的压下量，并以走等高线的方式，对板料进行加工。,基 本 原 理 （二）,2021/7/13,13,根据切片断面轮廓基 本 原 理 （二）2021/7/,每完成一个断面层轮廓的加工后，工具头沿Z轴方向压下一个高度H，接着加工下一层的断面轮廓，如此循环往复直至工件最终成形。,基 本 原 理 （三）,2021/7/13,14,每完成一个断面层基 本 原 理 （三）2021/7/,金属板材单点渐进成形,金属板材渐进成

5、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,2021/7/13,15,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,成型装置结构原理,2021/7/13,16,成型装置结构原理平衡缸压板工作台夹具底支撑2021/7/13,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：ZL002307790,2021/7/13,17,华中科技大学开发的 中国专利产品2021/7/1317,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

6、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。,2021/7/13,18,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,传动系统,CNC,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2,2021/7/13,19,传动系统CNC图像采集卡CCD摄像机定位孔1运动执行单元导轨,硬件系统,2021/7/13,20,硬件系统D加工程序译码刀具补偿运动插补轴控制数据采集I/O控,软件系统界面,2021/7/13,21,软件系统界面2021/7/1321,成形工艺路线,用UG软件建数字模型,2021/7/13,22,成形工艺路线用UG软件建数

7、字模型2021/7/1322,成形工艺路线,工艺规划、建辅助面,2021/7/13,23,成形工艺路线工艺规划、建辅助面2021/7/1323,成形工艺路线,生成原始加工轨迹,2021/7/13,24,成形工艺路线生成原始加工轨迹2021/7/1324,成形工艺路线,进入控制软件生成成形指令,2021/7/13,25,成形工艺路线进入控制软件生成成形指令2021/7/1325,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,2021/7/13,26,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,应用制件案例,汽车车门,建三维模型,

8、生成加工轨迹,加工成型,2021/7/13,27,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2021/,应用制件案例,工艺品,建三维模型,生成加工轨迹,加工成型,2021/7/13,28,应用制件案例工艺品建三维模型生成加工轨迹加工成型2021/7,2021/7/13,29,2021/7/1329,数控渐进成形的汽车覆盖件,2021/7/13,30,数控渐进成形的汽车覆盖件2021/7/1330,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,2021/7/13,31,新车型（概念车）的快速开

9、发解决方案计算机三维设计成形加工成形,应用制件案例,点支撑成形,理想曲面,实测曲面,2021/7/13,32,应用制件案例点支撑成形理想曲面实测曲面2021/7/1332,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,2021/7/13,33,在新经济时代，制造业面临着瞬息万变的市场对小批,以金属薄板无模快速成形法成形的薄壳件

10、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,2021/7/13,34,以金属薄板无模快速成形法成形的薄壳金属薄板,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。,2021/7/13,35,1 树脂模具2021/7/1335,制作树脂模具的基本方法,2021/7/13,36,制作树脂模具的基本方法2021/7/133

11、6,拉延模,凹模,压边圈,凸模,2021/7/13,37,拉延模凹模压边圈凸模2021/7/1337,汽车覆盖件树脂模具,2021/7/13,38,汽车覆盖件树脂模具2021/7/1338,2 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

12、）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。,2021/7/13,39,2 低熔点合金模具2021/7/1339,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。,2021/7/13,40,金属薄板低熔点上模架加热管低熔点合金模制作方法之一1 首,问题？,问题？,