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钣金加工制造技术与应用 文/张玉峰·贵州航天乌江机电设备有限责任公司 前言 数控化成为制造业板材成形设备的发展趋势，金属板材成形设备广泛应用于汽车、航空航天、电子、通信及家用电器领域中大量板壳零件的生产。随着现代工业生产朝着生产规模化、个性化、批量相对变小、型号变化快、周期紧、多型号共线生产、结构件大型化一体化方向的发展，传统的加工单一品种的钢性生产线已不适应形势的发展。鉴于自动控制理论、计算机技术、电子技术、信息技术、电机技术和流体传动技术的飞速发展及其在机械装备中的成功应用，促进了板材成形设备数控化的迅速普及和相应新产品的不断推出，具有高柔性和高效率的自动化冲压设备，是世界冲压技术及装备发展的主要潮流。因此，作为航天企业迫切需要了解数控金属板材成形设备的现状及发展，为航天企业的生存和发展奠定基础。 钣金加工制造技术 钣金加工是将金属材料、型材、管材等半成品，利用材料的可塑性，在不产生切削的情况下制成各种零件的加工技术。钣金制造加工技术是成形工艺与成时所用机床调和工艺装备（模具等）密切相关。该技术的开发不仅提高钣金工艺技术水平，而且提高钣金成形变形量和提高钣金机械化自动化水平，减少手工劳动量。钣金制造加工技术的特点主要是由产品零件的结构和生产方式决定的。钣金加工制造技术主要有以下几方面的技术： 1、塑性成形技术 按照实现塑性的条件（组织、温度、应力状态等）分类，主要有3类塑性：细晶塑性、相变塑性、其它塑性。而在实际生产中应用最广泛的是细晶塑性，获得这种塑性除了要求材料具有等轴细晶组织和优异的热稳定性以外，还须满足两个条件：变形温度TTm(Tm为材料熔点温度，以绝对温度表示)；应变速率低。 2、塑性成形/扩散连接组合工艺 扩散连接的标准定义为：被连接的表面在不足以引起塑性变形的压力和低于被连接工件熔点的温度条件下，使接触面在形成或不形成液相状态下产生固定扩散而达到连接的方法。随着塑性成形/扩散连接组合工艺应用的发展，扩散连接的定义又扩展为大变形/有限扩散的连接方法。 3、激光冲击技术 激光冲击技术是一种将激光冲束以脉冲形式冲击金属表面形成一种平面波，穿过工件并同时使材料产生塑性变形的技术。 4、液压成形技术 以液压囊为弹性凹模（或凸模），以油为传压介质，使金属板材在凹模（或凸模）上成形和方法为液压成形技术。 应用分析 近年来，随着航天制造技术的进一步发展，同时随着型号科研生产任务的发展，型号科研生产和试验要求，钣金加工制造技术如塑性成形技术、塑性成形/扩散连接组合工艺、激光冲击技术、液压成形技术等钣金加工制造成形技术在国外发展极为迅速，而在我国与国际先进水平仍有不小差距。因此，我们应从整个航天、航空工业全局的生存和发展出发，从技术经济综合效益考虑，不断提高钣金加工制造技术，改善钣金加工成形的质量。 1 数控回转头冲床在数控板材成形机床中是发展最早且占有的比例很大。数控回转头冲床因加工的万能性和高度的自动化，一直受到厂家的关注，成为现代化冲压设备的主力之一，其地位可与切削加工中的加工中心媲美。 最初的回转头冲床，大多采用机械驱动，步冲频率比较低。上世纪末，数控回转头冲床越来越多的采用电液伺服驱动技术，采用先进的高速液压冲头系统，解决了机械滑动传动过程中导轨容易发热、振动大和零件易磨损的问题，提高了冲头的行程次数（最高可达 900次/min）。 2000 年以后，国外开始将交流伺服电动机驱动技术应用于数控回转头压力机的主传动，采用伺服电动机代替液压伺服驱动，性能有了进一步的提高，其主要优点是： （1） 消除了油液泄漏。 （2） 运动控制更加柔性。 （3） 系统无需预热，可直接快速启动。 （4） 节电 30％～40％。 （5） 步冲频率进一步提高。 2 金属板材数控渐进成形机成形技术引入快速原型制造中“分层制造”的思想，将复杂的三维模型沿 Z 轴方向切成一系列二维断面，并沿这些断面轮廓生成加工轨迹。成形工具头在 CNC系统的控制下以走等高线的方式从最高层轨迹沿模型轮廓线运动、一圈一圈向下对金属板材进行逐层辗压，使板材成形为与模型相同的形状，该技术不需要专用模具便可加工任意形状复杂的工件，省去了产品设计工程中模具设计、制造、试验修改等复杂过程，极大地降低了新产品开发的周期和成本，金属板材数控渐进成形系统主要由成形工具头、支撑模型、导向装置、压边装置及机床本体组成。成形工具头在数控系统的控制下运动；支撑模型用来支撑板料，对于形状复杂的工件，可把支撑模型做成工件的形状以利于成形；压边装置用来固定板材，并且可沿导向装置上下移动。 板料折弯机是使用最广泛的弯曲设备，早在上世纪 80 年代就已经实现了数控化，普遍采用电液伺服加光栅形成闭环控制。作为现代的钣金加工企业，具有方便、节省模具费用、加工精度高和生产效率高等特点