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現代板材數控成形設備的現狀
（作者未知） 2008/10/25
【摘要】簡述了中國現代制造業(yè)的特點及數控機床的基本組成。對常用的現代板材數控成形設備——多點成形機，伺服壓力機、卷板機，以及滑塊上帶氣墊壓力機、高速壓力機等設備的應用現狀進行了分析論述，最后簡述了部分現代板材數控設備的發(fā)展趨勢。
制造業(yè)是創(chuàng)造物質財富的基礎，是國家安全的重要保證，是國家競爭力的重要體現。發(fā)達國家在重大裝備關鍵技術上對我國一直實行高技術壁壘與封鎖政策。20多年來，我們以市場換技術的策略基本未收到成效，如哈電、東電、上電(北重)與西屋、GE等國外公司進行了多年的合作，但現在這些跨國公司都拒絕轉讓最新核心技術。因此，國民經濟增長與可持續(xù)發(fā)展對制造技術提出了更高的要求，特別在一些重大或戰(zhàn)略性行業(yè)，迫切需要開發(fā)具有我國自主知識產權的設計制造技術，實現我國由制造大國向制造強國的轉變。
金屬板材成形設備作為國民經濟的支柱產業(yè)之一——汽車工業(yè)的重要裝備，都需要其制造者及使用者了解數控金屬板材成形設備的現狀及發(fā)展，為企業(yè)的生存和發(fā)展奠定基礎。為此，本文針對部分數控板材成形技術機械的現狀及發(fā)展趨勢進行探討。
1.金屬板材數控漸進成形機
金屬板材數控漸進成形技術是根據工件形狀生成的幾何信息，用三軸數控設備控制成形工具頭沿其運動軌跡對板材進行局部的塑性加工，使板材逐步成形為所需工件的柔性加工技術。該技術不需要專用模具便可加工任意復雜形狀的工件，省去了設計產品過程中的模具設計、制造、試驗修改等復雜過程，極大地降低了新產品的開發(fā)周期和成本，對于飛機等多品種小批量的產品、家用電器等新產品開發(fā)，以及汽車新型樣車試制等具有較大的經濟價值。
金屬板材數控漸進成形系統(tǒng)主要由成形工具頭、支撐模型、導向裝置、壓邊裝置及機床本體組成。成形工具頭在數控系統(tǒng)的控制下運動;支撐模型用來支撐板料，對于形狀復雜的工件，可把支撐模型做成工件的形狀，以利于成形;壓邊裝置用來固定板材，并且可沿導向裝置上下移動。
金屬板材數控漸進成形技術引入快速原型制造“分層制造”的思想，將復雜的三維模型沿z軸方向切成一系列二維斷面，并沿這些斷面輪廓生成加工軌跡。成形工具頭在CNC系統(tǒng)的控制下，以走等高線的方式從最高層軌跡沿模型輪廓線運動，并一圈一圈向下對金屬板材進行逐層輾壓，使板材成形為與模型相同的形狀。
加工前，首先將板材放置于支撐模型之上，用壓邊裝置將板材固定。加工時，成形工具頭從指定位置開始對板材的最高層(即第一層)進行單點漸進塑性加工，形成第一層截面輪廓后，成形工具頭下移到設定的高度后，按截面輪廓運動而形成第二層輪廓，如此循環(huán)直至加工成所需零件。
使用UG的CAM模塊后處理工具生成了成形工具頭的加工軌跡，一圈圈的加工軌跡對支撐模型形成一個包絡面。如果這個包絡面與支撐模型間發(fā)生錯位，將嚴重影響成形精度，并撞壞模型和工具。因此，加工軌跡坐標(以機床坐標系為基準)與支撐模型坐標(稱造型支撐模型時所采用的坐標系為支撐模型坐標系)的準確對位至關重要。為了有效地排除成形過程中坐標對位對零件上出現的拉裂、材料堆積、材料硬化等現象的影響，使進行更準確的工藝分析成為可能，必須完成該成形軌跡坐標的準確對位。但用人工對位的方法效率低、精度差，因此可采用基于機器視覺的非接觸式加工軌跡坐標對位方法。圖3所示即為基于機器視覺的坐標對位系統(tǒng)，由光源、CCD攝像機、數據采集卡、工業(yè)控制計算機、圖像處理與機床坐標自適應軟件、CNC系統(tǒng)和運動驅動單元組成。
2.數控激光切割機
激光切割設備的出現，是對鈑金工業(yè)日常生產的改革。與其他加工設備比較，激光加工具有以下特點：
(1)激光的光速直徑極小，可進行狹窄的直邊割縫。
(2)對任何硬度的薄板或厚板、簡單或復雜的形狀均能有效加工。
(3)切邊質量高，工件不會受損傷，無機械變形，加工質量穩(wěn)定可靠。
(4)加工時不產生噪聲。
(5)兩工件可同一切邊，節(jié)省加工材料和工時，與計算機結合，可整張排料，從而降低材料耗費。
(6)切割速度快，加工新產品時只需要很短的準備時間，生產效率高。
激光切割的加工成本主要是氣體的消耗、電力的損耗、設備的折舊及維修費用，不需要模具，對小批量產品或形狀復雜的大批量產品，以及工藝適合激光加工的產品，激光機的運轉成本均低于數控沖床。在許多鈑金企業(yè)中大多將二者配合使用，從而充分發(fā)揮各自的優(yōu)點，以取得最佳的加工效果。
目前，還有數控沖壓/激光復合機床，它不是兩種功能的簡單合并，是把一種功能的強項和另一種功能的優(yōu)點相結合，具有許多單功能設備無法比擬的優(yōu)越性。
3.數控剪板機
先進的CNC剪板機摒棄了一般剪板機的人工（未完，下一頁）
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