增量板料成形数控铣机床摘要：增量板料成形是一种很有前途的工艺，它提供了一个简短的和廉价的方式生产的产品具有一个相对简单但有趣的形状。

本文介绍了过程控制的数控铣机床CAD / CAM主凸轮系统和顺利成型刀具。

与实验测试和测量的局限性形成一个没有完全尺寸的模型定义。

通过使用一个简单的全尺寸模型和金属板的概念下可以在夹紧装置上下移动，从而取得了更好的结果和产品。

关键词：增量成形；板料成形；数控机床；CAD / CAM；形成的局限性1 简介板料成形的多个不同的形成方法已被使用。

在过去，板料成形是通过一定的形状创建特殊辊进行。

这个过程被称为金属板材的轧制，但这个过程只能得到简单的形状，因此有必要寻找新的板料成型的解决方案。

发展的方向去寻找新的形状的卷，以这种方式达到形成新的维度。

然而，在当今竞争激烈的工业世界，有更多的和更复杂的产品需求。

为了满足要求，已尝试拉伸金属板的特殊模型，理想的最终形状将达到。

为了满足大批量生产的需求，这就需要缩短生产时间和降低制造成本，工业开始在机形成金属板材。

然而，紧迫的一个缺点是每一个金属板形成的产品都要有一个专用工具。

由于制作工具的成本非常高，从而导致生产出成本较高的产品。

形成了印刷机可以只适合大批量生产。

因为行业的不断生产新产品的时候，也需要不断开发原型。

原型是为了尝试一个新的部分或其功能。

所以，不同的进程已经开始的地方形成进行无工具或辅助工具，它比真正的工具便宜。

这是怎样的渐进成形过程的发展已经开始。

这个过程是在CAD／CAM数控和计算机数控铣床下进行支持。

而不是磨工具我们使用工具，它有一个小球，有了这个工具，我们最终可以形成严格固定的金属板。

在接触球和金属板的成形过程中，首先我们的团队试图执行一个简单的成形操作不支持工具，但只有简单的形式产生。

然后，过程通过使用辅助工具和一个简单的形式的改进，和金属板形成。

作为一种并行发展，团队也开始测试使用水射流形成过程。

2 增量成形的一些概念2.1 推动这是一个金属板与主轴一起旋转的过程(图2-1)。

在其端部形成盘状的金属板中心向外。

这个过程只适合圆的产品。

图2-1 推动2.2 形成的形状这是一个工具冲压成的金属片夹在其圆周上的过程[ 4 ]。

成形工具在其端部具有一个球形的简单形状。

该工具通过一定距离形成最终形式的金属板(图2-2)。

图2-2 形成的形状2.3 增量板料成形的过程在这个过程中，金属板形成一个小的力和无压是必要的。

金属板周围是一个特殊的卡盘（图2-3）。

该工具是一个数控程序的作用下，定义了工具的轨迹以及应采取行动。

工具应该被定义的轨迹应该是指直接从CAD模型中定义。

工具也可以旋转造成局部变形和通过深化金属板创建一个期望的形状。

因为这个过程没有经过彻底的测试，我们首先测试的只有软材料，而后才试图测试机械性能更好的材料。

这主要取决于机床具有由于成型而承受负载的能力。

采用增量平面金属板材料在刀具运动方向形成（ϕ1ϕ2 = 0）。

在弯曲的金属板材料的角落也变形双轴（ϕ1ϕ2 ）。

板料成形性的评估是建立在假设平面应力状态，即断裂和局部变形是只依靠变形的金属板平面（ϕ1ϕ2 ）。

断裂曲线，绘制在屈服面曲线图只适用于特定的材料类型和厚度。

很明显，增量板料成形的屈服面曲线具有负倾斜的直线，比通常的金属板材成形的屈服面曲线高（图2-4）。

因此，增量板料成形使更大的变形。

增量板料成形的成形性可以表示在一个标量值(ϕ1 +ϕ2)[5]。

图2-3 增量成型（a，b）的过程图2-4 边界变形值a.通常板料成形b.增量板料成形3 试验装置3.1 机制形成与支持工具执行[6](图3-1)，金属板放在一个框架上，可以垂直移动。

在型的框架下，必须使刀具沿模型并以这种方式形成的金属板。

该模型(工具)可能有一个中间或最终的形状。

图3-1 模拟过程的支持工具（模型）在我们的测试，我们使用如图3-2和图3-3的机制。

图3-2 机制与支撑工具（模型）图3-3 过程与支撑工具（模型）3.2 刀具轨迹在第一次测试中，与圆形端工具已被用于[ 1–4，6 ]。

不久之后，这些工具增加了一个淬火钢小球。

这个小球的直径并不是标准化的，因为这个过程还没有进行过测试，所以不同厂家使用不同的工具。

小的球通常具有的直径范围从25，17.5，11.8，10...毫米。

寻找一个最佳的工具需要更多的测试，因为这些小球的直径取决于产品的形式、材料和深度，所以小球的材料在变化的。

沿刀具迹沿着移动对于生产的成功是至关重要的[1]。

为此开发了两个不同过程应：一个循序渐进的过程向外移动，一个连续的过程向内移动。

在第一个过程的起点（在该形状的中心）首先被定义。

然后从这个点开始形成。

因为在这个过程中的中间点得过两次有可能得到一个不对称的产品（图3-3左）。

另一个问题是，加工成形后，深度是不理想的。

第二过程确定在所需形状的边缘点，然后该工具移动到形状的中心的方向不中断的进行（图8右）。

这样的形状逐步加深。

因为不涉及中央修改形状，从而能形成流畅和更好的形状。

实验测试表明，在第二个过程获得的形状更接近理想的一个。

图3-3 在工具上一步一步不断向外哈向内靠下的位置移动3.3 机床参数实验研究了数控铣床森精机具有以下特点（表3-1）表3-1 机床的特点3.4 决定性参数很明显，我们从现有文献可以看出润滑的关键作用。

出于这个原因，测试是由润滑和无润滑类型的形成。

这两个测试，相同的参数选择：•金属板是方形夹内侧62mm×62mm•钢板成形板测量60mm×60mm。

•形成深度5mm。

•小球的直径10mm。

•机床标准参数。

•形成方法：只沿外缘。

•润滑剂：锂基润滑脂。

3.5 实验的程序方形的金属板被夹紧，并形成一个计算机程序了。

在第一次测试没有润滑和形成开始的把金属板的内边缘。

在第二次测试中，锂基润滑脂在金属板上形成放。

从图我们可以看到，表面平滑，当形成表面润滑油脂(图3-4)，而没有油脂(图3-5)这是粗糙和铝板并没有形成一个很好的形状和整个表面。

一些废料被压进到基材，损害发生也在底部的一面。

成形区的底侧上具有不均匀性由于在这个区域的材料改变了自身的结构。

如果形成深度的增加，会出现材料失效。

在这些测试的基础上，我们决定，所有进一步的测试将进行润滑，只有这样才能出现理想有用的结果。

图3-4 形成与润滑图3-5 形成无润滑4 结果与讨论4.1 比较不同种类的金属板之间不同夹紧的最终形状这些实验表明，同一种夹紧是不可能作出不同的最终形状。

他们还表明，它没有一个模型沿形成，是不可能做出复杂的形状。

4.1.1 测试过程/测试程序金属板是方形夹形成开始。

金属板上都是在三下面描述的测试。

在第一次试验中，形成了沿夹框内边的第一个夹架的内边缘，然后金属片取出，换一个新的。

在第二测试，目的是形成一个圆柱形状的方形卡座，并在第三次试验中，金属片被设置为正方形20mm×20mm位于夹金属板的中心。

4.1.2 结论从图4-1很明显，我们可以很容易地形成方形夹方形，但是从夹持边缘的距离应最小。

从第二测试（图4-2）很明显，最后一轮的形状不易形成方形夹因为材料拉在边缘的夹紧边缘的距离最大。

在第三个测试（图4-3）材料得到了最后一个正方形的形状，然而最终的形状，是远离理想的形状[ 8 ]。

这导致这样的结论：如果没有执行形成模型，得到的形状，只会是好的如果是一样夹紧。

例如：如果板材夹紧是方形的，那么我们可以在方形的只有最后的形状。

但是即使采取了我们必须小心，形成区域尽可能靠近夹紧边缘，否则金属板可能会转移。

从这一点来看，我们可以看到，对于更复杂的形状有必要形成模型。

然而，这仍然是一个失败的危险材料的边缘。

图4-1 方形夹紧基材和形成正方形的形状图4-2 方形夹紧基材和形成圆形的形状图4-3方形夹紧基材和形成正方形的形状4.2 比较达到的深度和类型的形成过程从实验测试的类型形成过程(A，B，C，D)我们可以观察到，在第一个测试中(A)一个非常好形成表面，但形成的实现深度较小。

在第二个测试(B)我们几乎得到了最终产品的形状，但在过去的运动的工具材料的两个位置上失败。

在第三测试(C)，同样在第一，材料之前失败的最终形态。

只有第四个测试(D)给好的结果和期望的形状。

从这些试验表明（图4-4），最佳的深度只能够在成形过程开始在中心然后回到初始位置并重新启动从内部到外部。

因为这个过程已被证明是最合适的，我们进行进一步的测试使用。

然而，这个程序只适用于对称形式。

对于更复杂的形状很难定义开始的路径的形成和材料可形成不对称的形状，这可能导致撕裂[ 7 ]。

图4-4达到的深度和类型的形成过程：（A）从外部到内部形成；（C）形成第一在中心然后从外部到内部；（B）从内部到外部形成；（D）形成第一在中心然后从内部到外部。

4.3 比较不同的角度形成/形成不同角度的比较的条形图的基础上测试(图4-5)清楚地表明，生长在深度比例增加形成的角度。

这是确认角度的选择进行测试。

在测试使用大角度将没有多大意义，因为已经在一个角度45◦取得了预期的效果。

从这些测试我们可以得出这样的结论：在形成重要的是更大的角或一个更大的基材的厚度，因为只有通过这种方式我们可以确保合适的形成条件。

这些测试可以定义一个限制的形式可以执行，以便产品所需的形状和没有损坏是由于形成。

图4-5形成的边缘和深度5 结论实现增量板料成形的工艺流程是用于小批量生产的合理化。

使用它，可以缩短样品制作所需的时间。

用于此目的的一些形成过程通常被称为机械撞击、压痕、水射流和最近开发指导成型刀具的数控机床沿金属板，直到达到所需的形状。

形成的工具，已被证明是成功的有一个10毫米直径的小球，和油脂作为润滑剂改善摩擦学特性。

用厚1毫米的铝金属片，试验表明，在机床工作台夹紧方式的选择是很重要的。

形成接近卡边也很重要，和夹持架的形状应为产品的相同（圆形，方形，矩形）。

另一个重要的策略是在金属薄板表面的成形刀具的运动。

工具的运动从金属板的中心开始，然后重新开始从最初的深度优先考虑从内部到外部。

产品立面最佳倾角45◦，大角度可能会导致错误，裂缝，和产品的失败，这已在本文中被证明。

为了实现更高的产品质量，可以把模型下金属板作为支持工具的基础上，要求更高的形状可以达到。

这意味着更多的工作，但它是不费时和昂贵的由于模型可以作出相同的数控铣床具有低的表面粗糙度要求。

成形条件变得更糟。

如果不是铝金属板，金属钢板用于产品。

在钢铁金属板的作用下使用它是值得推荐的，这是对以前高度变形和接受至少硬化变形。

吉林化工学院本科毕业设计外文翻译参考文献[1] D. Leach，A.J. Green，A.N. Bramley， A new incremental forming process for smallbatch and prototype parts，in：Proceedings of the Ninth International Conference on Sheet Metal，Leuven，2001.[2] H. Iseki，An approximate deformation analysis and FEM analysis for the incrementalbulging of sheet metal using a spherical roller[J]. Process. Technol. 111 (2001) 150–154.[3] Y.H. Kim，J.J. Park，Effects of process parameters on formability in incrementalforming of sheet metal[J]. Mater. Process. Technol. 130/131 (2002) 42–46. [4] H. Iseki，T. Naganawa，Vertical wall surface of rectangular shell using multistageincremental forming with spherical and cylindrical rollers[J]. Mater. Process.Technol. 130/131 (2002) 675–679.[5] H. Iseki，H. Kumon，Forming limit of incremental sheet metal stretch forming usingspherical rollers[J]. JSTP 35 (1994) s 1336.[6] B. Jurisevic，K.C. Heiniger ，K. Kuzman[M]. Junkar，Incremental sheet metal formingwith a high-speed water jet，in：K. Kuzman (Ed.)，IDDRG 2003 Conference，11–14 May 2003，Bled，Slovenia. Conference Proceedings. TECOS， Slovenian Tool andDie Development Centre，Celje，2003，pp. 139–148.[7] P. Erjavec，Incremental sheet forming，Diploma thesis，S1019 FS-LJ， (2004).[8] Z. Kampus，J. Kopac，Proceedings of the Gradual Sheet Forming Conference，Orodjarstvo，Slovenia， 2004.- 11 -。