1.4 柔性板材漸進成形技術應用

柔性板材漸進成形技術是針對現代社會要求產品日益多樣化、產品設計不斷創新、產品更新換代快等特點而提出的塑性加工技術，它適應產品的創新設計，多品種、少批量的產品生產，交貨時間短、快速響應用戶需要等要求。該技術可以應用在航空航天飛行器、汽車工業、醫療器具、家居裝飾品、廚房用具、工藝美術品等產品的制造上，對提高我國相關企業的市場競爭力有重要的意義。

1.4.1 在航空制造領域的應用

民用飛機為實現良好的氣動性能和燃油效率，大量采用復雜薄壁件。該類零件通常結構復雜，整體外形與局部特征相結合，需要拉伸成形、局部成形、開孔、擴孔、翻孔、切邊、翻邊等多個工序完成，每個工序涉及不同的機床、工裝、甚至不同的生產部門，導致工裝套數多、零件制造周期長、成本高。同時多工序生產模式需要不斷地轉換制造基準，導致零件定位不準確，影響了零件的最終精度，故在裝配階段要進行大量協調和修配。

空客公司、德國亞琛工業大學等在歐盟資助下，開展了大型復雜薄壁件成形切邊集成工藝研究，并開發了數控拉伸漸進切邊復合制造機床，已經用于空客A320等機型吊掛液壓維修艙蒙皮等的制造。飛機薄壁件成形工藝過程如圖1-9所示。

北京航空航天大學近年來突破了輕質高剛度高穩定性機床結構設計、同步隨動氣浮板料夾持工作臺設計、重載高速高精三軸聯動控制等關鍵技術，與其他單位合作設計制造出大臺面重載數控拉伸-雙點漸進復合成形裝備，如圖1-10所示。同時發明了多種創新的耐磨自旋轉碾壓工具、零件表面質量控制方法、整體與局部加熱漸進成形裝置等?；谏鲜鲅b備及創新工藝工裝，成形出某大型無人機翼身融合蒙皮零件、某大型軍用運輸機復雜異形蒙皮、某型號航空發動機風扇帽罩等多項零件，如圖1-11所示，精度和性能指標達到要求，部分零件已經裝機應用，縮短制造周期90%以上。

1.4.2 在交通運載方面的應用

目前市場上每年都有大批新車型問世，車企必須快速、低成本和高質量地開發出新車型樣機。但傳統工藝需要采用模具加工，其設計和試制過程周期長、費用高，很大程度上影響了新產品的開發周期和成本。柔性漸進成形技術用于汽車覆蓋件的制造，可以省去產品開發過程中因模具設計、制造、試驗修改等復雜過程所耗費的時間和資金，縮短了新產品開發的周期，降低了成本。它不僅適合于新車型的快速開發和對概念車設計的驗證，也可將這種方法加工的覆蓋件作為原型來翻制簡易模具，并用這些模具進行小批量生產。

日本AMINO公司將有模柔性漸進成形用于汽車覆蓋件的原型和小批量制造，利用漸進成形可完成凸曲面成形、凹曲面成形、切邊、彎曲和卷邊等工序，成形的典型零件如圖1-12所示。日本還將柔性漸進成形應用于高鐵列車車頭蒙皮試制和地鐵艙蓋零件制造，如圖1-13所示。

華中科技大學對漸進成形汽車覆蓋件工藝展開了研究，加工了汽車車門及翼子板等部件。本田汽車公司已經利用漸進成形技術進行了Fit HB型概念車覆蓋件的成形，并已投入設計生產。德國弗勞恩霍夫機床與成形技術研究所利用雙點漸進成形成功試制了一款老式流線型跑車的部分車身覆蓋件，如圖1-14所示。

1.4.3 在醫學領域的應用

由于醫用植入物個性化、小批量的特點，當前的模具成形工藝因需制作專用模具，故加工費用高、生產周期長，嚴重影響手術時間甚至康復計劃。柔性漸進成形技術可滿足生理曲度復雜部位塑形要求，制造周期和成本大大低于傳統成形技術，尤其適用于個性化、小批量的生物醫用植入物制造，應用潛力較大，如圖1-15所示。國際上，Ambrogio等較早地利用漸進成形技術制造了一種定制踝關節支撐，其幾何誤差小于1mm。Boulila等以復雜的假肢座為成形目標探究了漸進成形工藝參數對成形質量的影響，發現表面形貌和幾何精度是亟需關注的兩個指標。Duflou等進行了TA2鈦板鎖骨植入物的漸進成形快速制造，但是貼合精度尚需提高。在國內，華中科技大學莫建華等較早將漸進成形技術應用到顱骨修復體的制造中。上海交通大學陳軍、陸彬等進行了純鈦板顱骨漸進成形試驗，獲得了較好的宏觀形狀和厚度分布，下一步是改善潤滑和接觸狀態以減小表面擦傷和幾何回彈。

1.4.4 在建筑領域的應用

漸進成形技術可以用來成形大尺寸雙曲面構件，從而作為建筑內襯曲面傳統成形技術（比如橡皮成形技術）的補充手段。這種曲面構件的幾何誤差要求并不是很高（毫米級別），然而對表面質量的要求較高。圖1-16展示了一個由德國亞琛工業大學利用漸進成形技術加工的自支撐三維屋頂結構，其成形過程如圖1-17所示。

1.4.5 其他領域應用

利用漸進成形的方法相比一次拉伸成形的傳統工藝能成形出曲面更復雜、延伸率更高的成形件，不僅可成形一般的金屬薄板成形件，還可成形那些用傳統工藝加工不出來的復雜曲面工件。圖1-18所示為漸進成形技術加工的各種產品，如特殊規格的拋物面天線、富士山模型和汽車模型。