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1、金属板材数字化快速成形,2,1 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。,3,开发新车型,4,概念车,5,概 念 车,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;,7,手工制作,8,压力机,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,10,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
2、。,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,基 本 原 理(一),13,基 本 原 理(二),14,基 本 原 理(三),15,金属板材单点渐进成形,金
3、属板材渐进成形装置结构示意图,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,16,成型装置结构原理,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:ZL002307790,18,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。,19,传动系统,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2,20,硬件系统,21,软件系统界面,22,成形工艺路线,用UG软件建数字
4、模型,23,成形工艺路线,工艺规划、建辅助面,24,成形工艺路线,生成原始加工轨迹,25,成形工艺路线,进入控制软件生成成形指令,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工作流程,工艺规划,生成数控指令,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,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,30,数控渐进成形的汽车覆盖件,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,32,应用制件案例,点支撑成形,理想曲面,实测曲面,在新经济时
5、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,34,以金属薄板无模快速成形法成形的薄壳件作为原型,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,35,1 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
6、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。,制作树脂模具的基本方法,37,拉延模,凹模,压边圈,凸模,38,汽车覆盖件树脂模具,39,2 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)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。,40,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。,