1.5 柔性板材漸進(jìn)成形技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

柔性板材漸進(jìn)成形技術(shù)作為一種新型的柔性成形工藝，已引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，作為一項(xiàng)多學(xué)科交叉的成形工藝，它的發(fā)展可推動(dòng)相關(guān)學(xué)科尤其是快速成形技術(shù)和塑性加工理論的發(fā)展，初步的工業(yè)應(yīng)用也顯示出該技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的開(kāi)發(fā)潛力。結(jié)合目前柔性板材漸進(jìn)成形技術(shù)的研究現(xiàn)狀，對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)展望如下。

1.漸進(jìn)成形數(shù)字化、智能化

在漸進(jìn)成形設(shè)計(jì)、制造層面引入數(shù)字化、智能化技術(shù)有助于實(shí)現(xiàn)新的設(shè)計(jì)流程和設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)面向?qū)嶋H工況的智能決策與加工過(guò)程自適應(yīng)調(diào)控能力，提高成形質(zhì)量。針對(duì)漸進(jìn)成形技術(shù)，研究成形工藝與產(chǎn)品質(zhì)量的在線感知方法、成形質(zhì)量的閉環(huán)與自適應(yīng)控制技術(shù)、成形過(guò)程的數(shù)據(jù)挖掘與深度學(xué)習(xí)方法等。

2.激光加熱輔助漸進(jìn)成形

激光加熱使成形過(guò)程中材料的屈服應(yīng)力和回彈變形減小，提高了成形精度和成形極限。采用激光加熱輔助漸進(jìn)成形的成形件殘余應(yīng)力也明顯降低，從而使解除裝夾后的成形精度得到保障。該工藝過(guò)程增加了輔助加熱設(shè)備及工藝參數(shù)的設(shè)置難度，僅適用于簡(jiǎn)單形狀的單點(diǎn)漸進(jìn)成形過(guò)程，因此具有一定的局限性。

3.電磁輔助漸進(jìn)成形

電磁成形的成形速度較大，這使傳統(tǒng)沖壓技術(shù)所帶來(lái)的成形精度與表面質(zhì)量問(wèn)題得到了很好的改善。鑒于電磁成形的設(shè)備能量不足、線圈壽命較短等問(wèn)題，電磁成形的應(yīng)用具有局限性。為此，將高精度、可成形大型復(fù)雜零件的漸進(jìn)成形技術(shù)引入到已經(jīng)得到應(yīng)用的電磁成形中，形成電磁輔助漸進(jìn)成形復(fù)合技術(shù)，其原理是采用電磁線圈代替剛性工具頭，利用脈沖電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)力，通過(guò)逐次移動(dòng)逐次放電的方式，完成漸進(jìn)成形的分層、逐點(diǎn)加工。利用成本低廉、易獲取、可替代的小型線圈代替對(duì)尺寸和精度都要求較高的剛性工具頭，并借助漸進(jìn)成形的思想完成大型復(fù)雜形狀零件的柔性加工，使電磁無(wú)模成形技術(shù)的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，并降低了原有漸進(jìn)成形工藝對(duì)成形設(shè)備的要求。

4.電加熱輔助漸進(jìn)成形

局部自阻電加熱（電加熱輔助）漸進(jìn)成形工藝的基本原理是將電源、工具頭、夾持柄、板材、模具和成形夾具串聯(lián)成通電回路，并采用絕緣裝置將電流回路與機(jī)床進(jìn)行可靠的絕緣。根據(jù)所需工藝條件，選擇合適的電壓和電流值對(duì)板材進(jìn)行局部加熱，由通過(guò)工具頭與板材接觸區(qū)的可控電流產(chǎn)生電阻熱進(jìn)行材料的局部軟化，提高材料的屈服強(qiáng)度并降低相應(yīng)成形力，解決鈦合金和鎂合金等廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域的材料在常溫下成形難、現(xiàn)有加熱方式復(fù)雜又昂貴的難題。此工藝在實(shí)時(shí)溫度監(jiān)控、回彈和變形的數(shù)值模擬方面還需進(jìn)一步探索與研究。

5.水射流漸進(jìn)成形

水射流漸進(jìn)成形的原理是按照目標(biāo)成形件的形狀，生成數(shù)控機(jī)床所能識(shí)別的程序代碼，進(jìn)而控制高壓水射流使其按照預(yù)定軌跡逐層將板材加工成理想形狀。以高壓水射流代替?zhèn)鹘y(tǒng)漸進(jìn)成形工具頭，具有靈活性好、柔性大、成形后表面質(zhì)量好、加工工具要求簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉易推廣等優(yōu)點(diǎn)。采用水射流成形也帶來(lái)了新的問(wèn)題，如壓力控制決定的成形精度比較低，水射流直徑較小會(huì)導(dǎo)致成形時(shí)間較長(zhǎng)，高速度濺射易導(dǎo)致能耗較大等。

6.超聲輔助漸進(jìn)成形

超聲振動(dòng)能夠有效降低設(shè)備成形力，提高材料成形極限，改善成形零件質(zhì)量。目前，在板材漸進(jìn)成形工藝中施加超聲振動(dòng)已有初步研究，超聲輔助漸進(jìn)成形有望改善薄板材漸進(jìn)成形中材料塑性流變特征，解決傳統(tǒng)漸進(jìn)成形中表面質(zhì)量差、精度及成形能力不足等問(wèn)題，是一種有潛力的金屬薄壁板材零件的柔性漸進(jìn)成形制造手段。超聲輔助漸進(jìn)成形中超聲振動(dòng)幅值和頻率對(duì)軟化效應(yīng)的微觀影響機(jī)理尚未明確，缺乏有關(guān)超聲振動(dòng)下金屬板材局部漸進(jìn)變形機(jī)理的基礎(chǔ)研究，超聲振動(dòng)在板材漸進(jìn)成形中對(duì)成形力、接觸狀態(tài)、微觀組織、殘余應(yīng)力分布等方面的影響及作用機(jī)制也亟待探究。