板材塑性成形用于制作各種各樣的零件，例如汽車(chē)、飛機(jī)、電器、家庭用品、工藝美術(shù)品、醫(yī)療器具等零件。傳統(tǒng)的塑性加工生產(chǎn)方式是先設(shè)計(jì)、制造模具，然后用模具加工出產(chǎn)品，它是一種適合于品種單一、大批量、產(chǎn)品更新?lián)Q代周期長(zhǎng)的生產(chǎn)方式。但是，當(dāng)今社會(huì)對(duì)產(chǎn)品要求曰益多樣化，產(chǎn)品更新?lián)Q代快，產(chǎn)品的生命周期越來(lái)越短，要求產(chǎn)品的設(shè)計(jì)不斷創(chuàng)新，而產(chǎn)品的生產(chǎn)要多品種、少批量。因此，傳統(tǒng)的塑性加工方式在現(xiàn)代生產(chǎn)中就表現(xiàn)出了自身嚴(yán)重的不足，例如它不利于產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，不適合產(chǎn)品頻繁地更新?lián)Q代的需要，更不能滿(mǎn)足縮短交貨時(shí)間方面的需要。為了適應(yīng)市場(chǎng)的需求，近年來(lái)出現(xiàn)了一些柔性的塑性加工方法，即不需要設(shè)計(jì)、制造模具，而是使用增量成形的方式直接制作零件。這種新的加工技術(shù)有別于傳統(tǒng)的“先設(shè)計(jì)、制造模具，然后進(jìn)行沖壓成形”的塑性加工技術(shù)，它是將數(shù)控技術(shù)、CAD技術(shù)和金屬塑性成形技術(shù)相結(jié)合的先進(jìn)智能化制造技術(shù)。

　　我們?cè)趯?duì)逐次塑性成形進(jìn)行了一些研究的基礎(chǔ)上3，開(kāi)發(fā)了板材數(shù)控逐次塑性成形系統(tǒng)，它是用于實(shí)現(xiàn)上述柔性塑性加工的系統(tǒng)。該系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、數(shù)控機(jī)床、形狀簡(jiǎn)單的工具、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的工件夾持裝置有機(jī)地組合起來(lái)。利用該系統(tǒng)進(jìn)行板材逐次塑性成形時(shí)，首先根據(jù)要求在計(jì)算機(jī)上利用三維軟件進(jìn)行產(chǎn)品的立體造型，并進(jìn)一步按照產(chǎn)品的成形要求編制出數(shù)控機(jī)床的控制程序，利用數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)，使板料按照給定軌跡逐步進(jìn)行增量成形*終達(dá)到所要求的形狀。這種方法不需要進(jìn)行傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)與制造，因而能夠快速響應(yīng)市場(chǎng)的需要，有利于產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，特別適合于小批量、多品種、形狀復(fù)雜零件的生產(chǎn)。

　　2系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理由于逐次塑性成形是利用形狀簡(jiǎn)單的工具使材料逐次進(jìn)行局部變形而*終形成所需要的零件，即以工具的運(yùn)動(dòng)所形成的包結(jié)面來(lái)成形零件的成形方法。因此，本研究的板材數(shù)控逐次塑性成形系統(tǒng)主要由數(shù)控機(jī)床、形狀簡(jiǎn)單的工具、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的工件夾持裝置以及普通的計(jì)算機(jī)所構(gòu)成。為了利用現(xiàn)有的資源，在本次實(shí)驗(yàn)中，數(shù)控機(jī)床暫時(shí)選用加工中心。工作時(shí)，把金屬板材裝在工件夾持裝置上；同時(shí)以形狀簡(jiǎn)單的塑性成形工具代替加工中心原來(lái)的刀具；根據(jù)對(duì)產(chǎn)品的三維造型和分層切片所獲得的有關(guān)數(shù)據(jù)控制加工中心各軸的運(yùn)動(dòng)，使金屬板材按一定的軌跡運(yùn)動(dòng)，而工具除了自身的運(yùn)動(dòng)外也按一定的規(guī)律進(jìn)給，從而使板材逐步產(chǎn)生塑性變形而形成所需形狀和尺寸的零件。

　　在軟件方面，主要利用三維CAD/CAM軟件MasterCAM或Pro/Engineer.通過(guò)選擇合適的加工方式，定義加工參數(shù)，形成工具路徑，經(jīng)過(guò)后處理生成NC代碼，傳入加工中心，對(duì)金屬板材鋁進(jìn)行了數(shù)控逐次塑性成形實(shí)驗(yàn)。

　　廣東省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目蹁號(hào)：90546）收稿曰期：2001―08―28司開(kāi)發(fā)的基于微機(jī)平臺(tái)的CAD/CAM集成系統(tǒng)w，是目前在機(jī)械加工行業(yè)使用非常普遍，且相當(dāng)成功的軟件。它是CAD和CAM集成在一起的一套非常芫整的軟件，既能在Mastercam的CAD部分繪制二維和三維零件圖形，又能在Mastercam的CAM部分對(duì)零件圖形直接編制工具路徑5CI Mastercam8.0的CAD模塊，它廣泛地提供了繪制幾何圖形的能力，包拮點(diǎn)、線(xiàn)、圓弧、聚合線(xiàn)、曲面、橢圓、文字和基本的實(shí)體。能在任何平面和視角中，包拮在等軸測(cè)視圖中繪制立體圖形，能編制標(biāo)簽、注釋和標(biāo)注尺寸，也能動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)、平移、比例、放大。系統(tǒng)中曲面模組化已經(jīng)能夠芫整準(zhǔn)確地繪制一個(gè)特別復(fù)雜工件的外形?？梢杂美ナ虾团e升等方式構(gòu)造板材件各種形狀的曲面模型。

　　對(duì)于復(fù)雜的曲面形狀，也可以采用Pro/Engi-neer或其他軟件進(jìn)行造型，然后用IES文件輸出曲面和線(xiàn)框模型，轉(zhuǎn)入Mastercam中生成加工程序。

　　3工具軌跡的形成Mastercam系統(tǒng)側(cè)重于數(shù)控加工編程，其曲線(xiàn)、曲面設(shè)計(jì)功能是為數(shù)控加工編程服務(wù)的，具有2~5坐標(biāo)數(shù)控銑削加工編程能力、線(xiàn)切割加工編程能力和車(chē)削加工編程能力。

　　在本研究的實(shí)驗(yàn)中，板材塑性成形的工具路徑按照切削加工的編程方式產(chǎn)生，用工具運(yùn)動(dòng)軌跡所形成的包結(jié)面代替模具的型面而成形零件。

　　塑性成形雖然是以切削方式得到工具路徑，但成形中利用的只是刀具的軌跡。由于在板材的數(shù)控塑性成形實(shí)驗(yàn)中，使用了自制的塑性成形工具代替了數(shù)控機(jī)床原來(lái)的刀具，并在數(shù)控機(jī)床上安裝新研制的專(zhuān)門(mén)夾持裝置，將板材夾在中間，并在底部留一定的塑性變形空間。這樣，保證在成形過(guò)程中，沿著刀具的軌跡，金屬板材發(fā)生的是塑性變形，而不是切削。

　　用MasterCAM曲面加工功能中的挖槽方式對(duì)板材平面進(jìn)行粗加工，然后可以用流水線(xiàn)、等高線(xiàn)等多種方式進(jìn)行精加工。當(dāng)然，這里的粗加工并不等同于真正的挖槽，只是利用了挖槽方式的軌跡。是在MasterCAM中用挖槽方式走出的粗加工軌跡。軌跡線(xiàn)是從上到下，在同一層則是從內(nèi)向外。是成形出的一些鉬制件。

　　4結(jié)束語(yǔ)板材的數(shù)控逐次塑性成形把CAD技術(shù)、數(shù)控技術(shù)和金屬塑性成形技術(shù)結(jié)合起來(lái)，不用模具就能把金屬板材直接成形為所需的制品，創(chuàng)造了一種新的塑性加工方法。它能快速響應(yīng)市場(chǎng)和用戶(hù)的需要，真正適應(yīng)現(xiàn)代制造業(yè)的需要，滿(mǎn)足產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代的需求，滿(mǎn)足產(chǎn)品不斷創(chuàng)新設(shè)計(jì)、多品種、少批量的要求。本文利用了計(jì)算機(jī)、數(shù)控機(jī)床和塑性成形技術(shù)，將計(jì)算機(jī)、加工中心以及形狀簡(jiǎn)單的工具、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的夾具組成了一個(gè)數(shù)控逐次塑性成形系統(tǒng)，并對(duì)板材的數(shù)控逐次塑性成形進(jìn)行了初步研究，成功地加工了一些形狀各異的制件，而且其成形極限有所提高。