1.4 柔性板材渐进成形技术应用

柔性板材渐进成形技术是针对现代社会要求产品日益多样化、产品设计不断创新、产品更新换代快等特点而提出的塑性加工技术，它适应产品的创新设计，多品种、少批量的产品生产，交货时间短、快速响应用户需要等要求。该技术可以应用在航空航天飞行器、汽车工业、医疗器具、家居装饰品、厨房用具、工艺美术品等产品的制造上，对提高我国相关企业的市场竞争力有重要的意义。

1.4.1 在航空制造领域的应用

民用飞机为实现良好的气动性能和燃油效率，大量采用复杂薄壁件。该类零件通常结构复杂，整体外形与局部特征相结合，需要拉伸成形、局部成形、开孔、扩孔、翻孔、切边、翻边等多个工序完成，每个工序涉及不同的机床、工装、甚至不同的生产部门，导致工装套数多、零件制造周期长、成本高。同时多工序生产模式需要不断地转换制造基准，导致零件定位不准确，影响了零件的最终精度，故在装配阶段要进行大量协调和修配。

空客公司、德国亚琛工业大学等在欧盟资助下，开展了大型复杂薄壁件成形切边集成工艺研究，并开发了数控拉伸渐进切边复合制造机床，已经用于空客A320等机型吊挂液压维修舱蒙皮等的制造。飞机薄壁件成形工艺过程如图1-9所示。

北京航空航天大学近年来突破了轻质高刚度高稳定性机床结构设计、同步随动气浮板料夹持工作台设计、重载高速高精三轴联动控制等关键技术，与其他单位合作设计制造出大台面重载数控拉伸-双点渐进复合成形装备，如图1-10所示。同时发明了多种创新的耐磨自旋转碾压工具、零件表面质量控制方法、整体与局部加热渐进成形装置等。基于上述装备及创新工艺工装，成形出某大型无人机翼身融合蒙皮零件、某大型军用运输机复杂异形蒙皮、某型号航空发动机风扇帽罩等多项零件，如图1-11所示，精度和性能指标达到要求，部分零件已经装机应用，缩短制造周期90%以上。

1.4.2 在交通运载方面的应用

目前市场上每年都有大批新车型问世，车企必须快速、低成本和高质量地开发出新车型样机。但传统工艺需要采用模具加工，其设计和试制过程周期长、费用高，很大程度上影响了新产品的开发周期和成本。柔性渐进成形技术用于汽车覆盖件的制造，可以省去产品开发过程中因模具设计、制造、试验修改等复杂过程所耗费的时间和资金，缩短了新产品开发的周期，降低了成本。它不仅适合于新车型的快速开发和对概念车设计的验证，也可将这种方法加工的覆盖件作为原型来翻制简易模具，并用这些模具进行小批量生产。

日本AMINO公司将有模柔性渐进成形用于汽车覆盖件的原型和小批量制造，利用渐进成形可完成凸曲面成形、凹曲面成形、切边、弯曲和卷边等工序，成形的典型零件如图1-12所示。日本还将柔性渐进成形应用于高铁列车车头蒙皮试制和地铁舱盖零件制造，如图1-13所示。

华中科技大学对渐进成形汽车覆盖件工艺展开了研究，加工了汽车车门及翼子板等部件。本田汽车公司已经利用渐进成形技术进行了Fit HB型概念车覆盖件的成形，并已投入设计生产。德国弗劳恩霍夫机床与成形技术研究所利用双点渐进成形成功试制了一款老式流线型跑车的部分车身覆盖件，如图1-14所示。

1.4.3 在医学领域的应用

由于医用植入物个性化、小批量的特点，当前的模具成形工艺因需制作专用模具，故加工费用高、生产周期长，严重影响手术时间甚至康复计划。柔性渐进成形技术可满足生理曲度复杂部位塑形要求，制造周期和成本大大低于传统成形技术，尤其适用于个性化、小批量的生物医用植入物制造，应用潜力较大，如图1-15所示。国际上，Ambrogio等较早地利用渐进成形技术制造了一种定制踝关节支撑，其几何误差小于1mm。Boulila等以复杂的假肢座为成形目标探究了渐进成形工艺参数对成形质量的影响，发现表面形貌和几何精度是亟需关注的两个指标。Duflou等进行了TA2钛板锁骨植入物的渐进成形快速制造，但是贴合精度尚需提高。在国内，华中科技大学莫建华等较早将渐进成形技术应用到颅骨修复体的制造中。上海交通大学陈军、陆彬等进行了纯钛板颅骨渐进成形试验，获得了较好的宏观形状和厚度分布，下一步是改善润滑和接触状态以减小表面擦伤和几何回弹。

1.4.4 在建筑领域的应用

渐进成形技术可以用来成形大尺寸双曲面构件，从而作为建筑内衬曲面传统成形技术（比如橡皮成形技术）的补充手段。这种曲面构件的几何误差要求并不是很高（毫米级别），然而对表面质量的要求较高。图1-16展示了一个由德国亚琛工业大学利用渐进成形技术加工的自支撑三维屋顶结构，其成形过程如图1-17所示。

1.4.5 其他领域应用

利用渐进成形的方法相比一次拉伸成形的传统工艺能成形出曲面更复杂、延伸率更高的成形件，不仅可成形一般的金属薄板成形件，还可成形那些用传统工艺加工不出来的复杂曲面工件。图1-18所示为渐进成形技术加工的各种产品，如特殊规格的抛物面天线、富士山模型和汽车模型。