2.3 柔性板材漸進(jìn)成形工藝參數(shù)

漸進(jìn)成形后零件的表面形貌、幾何精度等性能受工藝參數(shù)影響較大，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇最佳的工藝參數(shù)組合。漸進(jìn)成形技術(shù)在小批量、個性化的復(fù)雜鈑金零件中擁有廣泛的應(yīng)用前景，但是，漸進(jìn)成形工藝在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨許多問題，例如，現(xiàn)有漸進(jìn)成形技術(shù)在成形幾何精度、表面質(zhì)量方面存在不足，以及在成形復(fù)雜形狀時會出現(xiàn)厚度分布不均勻甚至褶皺或破裂等問題，這些始終制約著此項(xiàng)技術(shù)工業(yè)化大范圍應(yīng)用。為了解決上述問題，首先要了解漸進(jìn)成形各工藝參數(shù)對成形件質(zhì)量的影響，從而在工藝上提高幾何精度、表面質(zhì)量或者解決褶皺、破裂等問題。漸進(jìn)成形常用的工藝參數(shù)有軸向步距（進(jìn)給量，Δz），成形工具頭大?。ㄖ睆?i>D、半徑r），工具頭轉(zhuǎn)速（n），進(jìn)給速度（f），板材厚度（t），接觸與潤滑條件等。漸進(jìn)成形中，板材變形過程以及各關(guān)鍵工藝參數(shù)見前文中圖2-1a所示。整個加工過程需要專用的夾持裝置對板材邊緣進(jìn)行固定，成形工具頭沿設(shè)定好的加工軌跡對板材進(jìn)行逐層加工，直至成形為目標(biāo)形狀。

軸向進(jìn)給量是指成形軌跡相鄰兩層之間的軸向間距，也稱之為步距或者層間距。漸進(jìn)成形借鑒了快速成形技術(shù)中“分層制造”的思想，將復(fù)雜的三維模型沿高度方向離散為一系列二維軌跡，成形時，成形工具沿每層二維軌跡運(yùn)動，逐層形成所需零件的三維包絡(luò)面，從而實(shí)現(xiàn)板材的連續(xù)局部塑性變形。成形工具頭的影響包括其幾何形狀和尺寸大小兩個方面。漸進(jìn)成形所使用的成形工具的頭部有多種形狀，包括半球形、平頭形、三角形和拋物線形等，如圖2-4所示，其中最常用是半球形工具頭。成形工具頭的大小可定義為其球頭直徑，常用工具頭直徑范圍為5～30mm。成形時，通過刀柄將工具頭固定在漸進(jìn)成形機(jī)床主軸上，因此主軸轉(zhuǎn)速即為工具頭轉(zhuǎn)速，可以根據(jù)成形工藝設(shè)置合理轉(zhuǎn)速或者禁止轉(zhuǎn)動。成形之前依據(jù)成形件的使用要求合理選擇成形所需板材材料及厚度，然后通過專用夾具將成形板材固定在漸進(jìn)成形機(jī)床工作平臺上，運(yùn)行機(jī)床數(shù)控程序，機(jī)床工作平臺將會按照程序命令設(shè)定的速度在X、Y和Z方向以預(yù)定軌跡運(yùn)動，其中機(jī)床工作平臺和主軸相對于板材的運(yùn)動速度稱為進(jìn)給速度。常規(guī)工具頭和板材之間一般為滑動摩擦，隨著研究的不斷深入也有學(xué)者采用滾珠或轉(zhuǎn)輪設(shè)計(jì)了滾動成形工具和轉(zhuǎn)動成形工具，使成形工具和板材之間的接觸變?yōu)樵趦蓚€方向上的滾動或是一個方向上的轉(zhuǎn)動。另外，為進(jìn)一步減少成形工具和板材之間的摩擦力，通常在板材和成形工具之間涂有潤滑層，多采用潤滑油、潤滑脂和固體潤滑劑或者相互組合來充當(dāng)潤滑層。上述不同類型的接觸方式以及有無潤滑層和不同類型的潤滑層都可稱為潤滑條件。

圖2-4 不同形狀和尺寸的成形工具