金属板材数控渐进成形加工轨迹交互修改及优化分析

Ａ ｅ ｒ ｏ ｎ ａ ｕ ｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ Ａ ｓ ｔ ｒ ｏ ｎ ａ ｕ ｔ ｉ ｃ ｓ ， Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ ２ １ ０ ０ １ ６ ，Ｃ Ｈ Ｎ） Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｃ ｌ ａ ｓ ｓ ｉ ｉ ｆ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ￣ｒ ｍｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｓ ｈ ｅ ｅ ｔ ｍ ｅ ｔ ａ ｌ ； ｔ ｈ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｊ ｏ ｒ
渐进 成形 技术 的研 究 ， 还可 以满 足教 学上 的使 用 ， 提 高
学生对 金 属板 料数 控渐 进成 形机 床 的理解 与认 识 。
渐进 成形 技术 是 指 根据 工件 形 状 的几 何 信 息 ， 在

数 控设 备 上控 制成 形工 具头 沿特定 轨 迹对 板料 进行 局 部 的塑性 加工 ， 使板 料逐 渐成 形为 所需 要 的工件 。 渐 进 成形分 为 正 成 形 和 负 成 形 ＿ ３ Ｊ 。 负 成 形 原 理
金 属 板 料 数 控渐 进 成 形 机 床 设 计
孔 波 周燕飞 高 霖
（ 南京航 空航 天 大学机 电学院 ， 江苏 南 京 ２ １ ０ ０ １ ６ ）
摘 要 ： 首 先 介绍 了金属 板料 渐进 成形 技术 的原 理 和分类 ； 然后 介绍 了一种小 型金 属板 料数控 渐 进成 形机床 的总体 布局 、 伺 服进 给 系统 以及 升 降 台部件 等主 要机械 结构 设计 。该 机床 能够 满足 科研 以及教 学 上 的使 用要 求 ， 有 利于提 高 学生对 金 属板 料数 控渐进 成 形机床 的认 识 。

金属板材的数控单点渐进成形技术
华中理工大学 莫健华
本次深圳培训班讲课的亮点在于金属板材的数控单点渐进成形技术。

该技术获得国家自然科学基金资助、科技部科技型中小企业创新基金的资助，并获得中国发明专利。

该技术是一种无模具成形方法。

其基本原理是引入快速成形制造技术“分层制造（Layered
Manufacturing ）”的思想，将复杂的三维数字模型沿高度方向分层，形成一系列断面二维数据，并根据这些断面轮廓数据，从顶层开始逐层对板材进行局部的塑性加工。

加工过程是：在计算机控制下，安装在三轴联动的数控成形机床上的成形压头，先走到模型的顶部设定位置，即加工轨迹的起点，对板材压下设定的压下量，然后按照第一层断面轮廓，以走等高线的方式，对板材施行渐进塑性加工。

在模型顶部板材加工面形成第一层轮廓曲面后，成形压头再压下一个设定高度，沿第二层断面轮廓运动，并形成第二层轮廓曲面。

如此重复直到整个工件成形完毕（图1）。

这种成形技术很适合汽车新车型开发时，用于快速制造概念车的覆盖件。

也适合航空业中飞行器的开发和制造；其他壳形件的快速制造。

图2、3、4是用该技术加工的工件。

成形压头 加工轨迹 成形部分 板料
图1 汽车覆盖件的渐进成形模拟图
图2 汽车门外覆盖件 图3 工艺品 图4 汽车翼子板覆盖件。

金属板材智能渐进成形关键技术及其应用
本项目为了克服难成形金属板材（如，AZ系列镁合金、TC系列钛合金等）室温成形性能较差、成形效率较低、成形质量较差等问题，提出了一种油浴辅助加热渐进成形新技术，将难成形金属板材的优异机械性能和渐进成形技术的先进性有机结合在一起，并对油浴辅助加热渐进成形新技术的微观成形机制、成形零件缺陷形态及其形成原因和解决措施、渐进成形工艺及渐进成形设备改进等多个方面进行了理论分析和实验研究。

该项目采用机器视觉技术和模糊识别处理技术实时监测并记录渐进成形过程中已经成形表面的变形情况，识别金属板材数控渐进成形零件的表面质量、尺寸误差、壁厚误差、破裂和回弹等缺陷状况，建立缺陷形态预估模型，提高成形零件质量。

该项目采用人工智能技术建立工艺参数修正及优化模型，动态在线规划工艺参数及刀具路径，优化工艺过程，缩短成形时间，提高成形效率。

该项目很好的解决了航空航天、交通运输及医疗器件等产业中单件、小批量个性化定制及产品开发试制中的高费用问题，并增加高端制造装备的科技附加值。

推广应用该项技术，能够在不增加设备投入的情况下，极大地提高难成形金属板材的成形性能、成形质量和成形效率，对促进渐进成形技术的进步和成形零部件生产制造都具有十分重大的现实意义。

为提高渐进成形精度,从缩小变形区并控制局部变形的角度出发,本文研究了三点渐进成形(Three Opposite Points Incremental Forming,TOPIF),重点研究了其变形过程及机理、工艺参数选取和成形实验。主要研究工作如下:(1)研究并分析了三点渐进成形的局部塑性变形和弹性弯曲变形。
(5)实验研究了工艺参数对三点渐进成形质量的影响,归纳了工艺参数选取的一般原则。基于离散定义域内线性插值,实现了等高线加工轨迹规划。
利用实验研究了进给量、工具头等对几何轮廓和表面质量的影响。基于目标曲面的数学描述,利用法向渐变屈服的变形映射关系,建立了板厚计算的全新表达形式。
通过锥台件在几何精度主应变、板厚及表面质量等方面的理论研究、数值分析和实验结果的比较,验证了本文所做的理论分析及方法的正确性。最后,探讨了椭球面件、凹凸特征件等复杂零件的成形实验和方法。
(4)研究并建立了基于LS-DYNA的三点渐进成形数值分析方法,并以此为基础探讨了其变形机理和特点。基于增量理论和塑性势关联算法,实现了锥台件成形的有限元模拟。
锥台件的仿真结果验证了所提等效加工层模型、法向屈服变形算法和平面应变等力学特征的正确性,证实了三点渐进成形精度高、局部变形范围小、变形控制有效。探讨了其变形主要模式是弯曲、挤压和剪切的联合作用,分析了其根本原因在于对顶式辅助工具头和支撑工具头的引入。
(2)研究并探讨了三点渐进成形等效加工层的塑性变形力学特征。利用薄膜分析理论和平面应变条件,建立了描述变形规律的力学方程,求解了等效虚拟应力应变,分析了其变形状态和变形方式,为理解其变形机理本质和指导路径规划、工艺参数设计提供了理论依据。
(3)研究了基于法向渐变屈服的三点渐进成形变形基本算法。通过分析初始板材到目标形状映射的变形轨迹,求解了变形过程中的分层塑性位移,计算了任一节点的变形过程及历史位移等信息,为预测几何形状和板材减薄提供了基础依据。

如何进行数控加工工艺的优化设计和改进随着科技的不断进步，数控加工在制造业中的应用越来越广泛。

数控加工工艺的优化设计和改进对于提高产品质量、降低成本、提高生产效率具有重要意义。

本文将从工艺参数优化、刀具选择和加工策略改进等方面探讨如何进行数控加工工艺的优化设计和改进。

一、工艺参数优化工艺参数是数控加工中的关键因素之一，合理的工艺参数能够保证加工质量和效率。

在进行数控加工工艺的优化设计和改进时，首先需要对工艺参数进行分析和优化。

通过合理选择和调整加工速度、进给速度、切削深度等参数，可以实现加工过程的稳定性和高效性。

在进行工艺参数优化时，可以借助计算机辅助设计软件进行模拟和仿真。

通过模拟和仿真可以得到不同参数组合下的加工效果，并在实际加工中进行验证和调整。

同时，还可以借助统计学方法对不同参数组合下的加工质量和效率进行分析和比较，从而找到最佳的工艺参数组合。

二、刀具选择刀具是数控加工中的重要工具，合理的刀具选择对于保证加工质量和效率至关重要。

在进行数控加工工艺的优化设计和改进时，需要根据加工材料的性质、加工形式、加工要求等因素选择合适的刀具。

首先，需要根据加工材料的性质选择合适的刀具材料。

不同材料的加工性质不同，对刀具的要求也不同。

例如，对于硬度较高的材料，需要选择耐磨性好的刀具材料，以提高切削效率和刀具寿命。

其次，需要根据加工形式选择合适的刀具类型。

不同的加工形式对刀具的要求也不同。

例如，对于高速切削加工，需要选择高速切削刀具，以提高加工效率和表面质量。

最后，还需要根据加工要求选择合适的刀具参数。

例如，对于精密加工，需要选择刀具尺寸较小、刀具刃数较多的刀具，以提高加工精度和表面质量。

三、加工策略改进加工策略是数控加工中的关键环节，合理的加工策略能够提高加工效率和降低成本。

在进行数控加工工艺的优化设计和改进时，需要对加工策略进行分析和改进。

首先，可以通过合理的切削路径设计来优化加工策略。

合理的切削路径设计能够减少刀具的空走时间，提高加工效率。

关键词：金属板料数控渐进成形技术；无模成形；应用
引言 自社会进入工业化时代以来，传统的小规模生产技术已无 法满足现今社会大批量生产的要求。面对现今竞争激烈的工业 化社会，各行业为达到大批量高速率的生产要求，不得不从其 生产技术上加以改进。是以，金属板料数控渐进成形技术正是 在这样时间紧凑的时代中被诞生，且随着这几年的发展，这项 技术已被广泛应用于各行业产品生产工作中，并为各个领域提 供了极快的生产速率。 一、金属板料数控渐进成形技术的定义 由实际应用效果可见，金属板料数控渐进成形技术是一项 无模成形的新型生产技术。这项技术主要利用的是将零件的信 息转换生成代码后，再以生产核心机器发布指令给下层机器的 方式进行产品生产的，其整个生产过程无需用到产品生产的模 型用具，从很大程度上提高了工业生产的效率，全面符合大规 模生产的标准。且这项技术通过计算机技术控制成形工具头对 生产材料进行加工，其还有一大好处，便是利用这种技术生产 产品时，不会限制产品的结构与外形，是一种将生产技术与产 品设计融为一体的快速生产方式。 二、金属板料数控渐进成形技术的生产方式 从其系统结构分析，可以发现数控渐进成形系统主要由工 具头、向导装置、托板、夹具与主体这几个部分构成，且其生 产的方式包括正负两种形式。在利用数控渐进成形设备生产产 品时，可以根据产品的难易度对其进行划分，并选择不同的形 式生产该产品。针对所生产的产品结构较为简单时，则采取负 成形加工的方式生产产品，这种形式是利用生产工具头从板料 内层向外层进行形状塑造的，其首先将材料的外边线利用压脚 压住，再由生产工具头从其边线往里作业，最终塑造出所生产 的产品外形。而面对产品结构较为复杂时，该系统则采取正成 形加工的方式，这种方式塑造产品外形时的工作步骤与负成形 的方式有所不同，其是利用夹具将材料固定，再由工具头延上 下的方向进行成形工作的。如此一来，则可以打破以往外形过 难无法塑造的技术限制，并节省了产品磨具打造的时间，提高 了产品加工厂的生产效率，从而促进了我国工业生产经济利益 的提升。 三、金属板料数控渐进成形技术的优势 根据实际应用效果分析可以见得，这项技术与以往的生产 技术相比，其拥有以下几点优势：(1) 数控渐进成形技术具有自 动化生产的能力，与以往生产技术相比，该技术突破了以往需 要人力操作机器的生产方式，其利用计算机技术将产品外形设

学术研讨127在现阶段的板材加工技术中，无模成形技术得到了广泛重视，应用也越来越普遍，这种加工成形技术是对于传统模具成形技术的升级，渐进成形技术更加适用于小批量、多品种的工件加工，对于一些行业的多样化零件需要能够提供个性化的服务。

目前金属板材的单点渐进成形技术应用中还有一些不足和问题，针对实际加工中的工艺参数的选择，对于成形加工中的破製问题的避免，这些都需要解决，在相关的物理实验中，一般很难直接获取成形加工中相应的压应力、应变力等数据，多是通过间接测量来掌握一些局部数据的，无法为渐进加工过程提供精准的数据参考和变形机理，对此尝试通过使用有限元数值模拟来实现，能够有效解决这一问题，将其应用到渐进成形机理的研究中，能够对于板材成形工艺效果进行有效提升。

金属板材单点渐进成形数值模拟及机理探讨◊池州职业技术学院孙亮罗佳1金属板材单点渐进成形原理金属板材的渐迸换主要是通过将分层制造以及快速原型制造技术结合起来，通过在三维立体模型中按照一定的高度以及方向离散成多个断面层，形成不同等高线层面的具体加工轨迹，在相关的翊工具辅助下，按照等高线层面上加工轨迹运动，确保板材能够沿着腳工具轨迹进行逐渐变形，也就是通过工具头的运动的包络面来替换传统模具的型面，实现对于金属板材的逐次局部变形，最后将板材冲压程序要的工件形态的过程。

这板材加工技术通过对于代加工金属板材进行固定，利用夹具来固定代加工板材的位置，也可以葩使用馳圈将板材上下部位压紧，相应的压边圈也可以按照实际的成形需要来对于板材进行上下移动，再将设备和代加工部件固定在三轴数控机床中，在 成形加工的过程中，机床按照设定好的编程进行成形轨迹生成和加工，工具头沿着等高线的行加逸动，根据首层截面轮廓的成形轨迹来设置相关指令，针对飯板材《^塑性加抄作，强成首层截面加工后，将工具头沿着轴的方向进行下压，继续进行下一层的截面轮廓成形轨迹加工，重复上述的操作过程，最终完成曲加工任务。

金属加工中的数控加工工艺改进随着科技的不断进步，数控加工技术在金属加工领域中得到了广泛的应用。

数控加工工艺的改进和优化对于提高产品质量、提高生产效率以及降低成本具有重要意义。

本文将探讨金属加工中数控加工工艺的改进和优化方面的一些关键问题。

一. 数控加工工艺的现状分析在金属加工领域，数控加工工艺已经成为主流。

然而，目前仍存在一些问题。

首先，机床精度不高，影响了加工的精度和质量。

其次，工艺参数设置不合理，导致了加工效率低下。

此外，刀具的选择和刀具磨损等问题也需要解决。

二. 精度提升的技术改进为了提高数控加工的精度，可以采取以下几种技术改进措施。

首先，改进机床的结构和传动系统，提高机床的刚性和稳定性。

其次，采用更加精密的测量设备对加工过程进行监测和控制，及时调整工艺参数。

此外，可以采用先进的磨削技术提高刀具的精度和寿命。

三. 提高加工效率的工艺优化为了提高数控加工的效率，需要进行工艺优化。

首先，通过合理的工艺规划和加工路径优化，减少空程时间和切削时间，提高生产效率。

其次，根据原材料的特性和产品的要求，合理选择切削参数，减少切削力和切削温度。

此外，可以采用多工序同时进行的并行处理技术，提高生产效率。

四. 解决刀具选择和刀具磨损问题在数控加工中，刀具的选择和刀具磨损对于加工结果至关重要。

为了解决这个问题，可以从以下几个方面进行改进。

首先，选择合适的刀具材料和刀具形状，提高切削性能和寿命。

其次，采用刀具自动换刀系统，减少人工干预，提高生产效率。

此外，可以采用在线监测技术对刀具磨损进行实时监测，及时更换磨损严重的刀具。

五. 自动化技术的应用随着自动化技术的不断发展，其在数控加工中的应用也越来越广泛。

自动化技术可以提高加工的自动化程度和智能化水平，减少人工操作的干预。

例如，可以应用自动装卸料系统、自动化测量和检测系统、自动化控制系统等，实现数控加工的全自动化生产。

六. 增强人机交互界面为了提高数控加工的操作便捷性和人机交互性，可以改进人机交互界面。

金属板材三点渐进式无模成形机理与仿真研究的开题报告1. 研究背景和意义随着工业化进程的不断发展，金属板材加工领域也在不断改进和创新。

传统的金属板材成形方式通常采用模具的方式进行，但模具成本高昂，加工周期长，不适用于小批量、多品种的生产需求。

与传统模具成形相比，无模成形具有成本低、适应性强、丰富度高等优点，也在金属板材成形领域备受瞩目。

渐进式无模成形技术是一种新型的金属板材成形方式，它不需要使用大型模具，通过一系列小的成形动作实现金属板材的成形。

在此基础上，三点式渐进式无模成形技术进一步将板材固定在三个点上，通过位移和加载的方式实现板材的成形。

这种成形方式不仅可以节约成形成本，而且具有灵活性高、成形品质好等优点，实现了高效率、高精度的金属板材成形。

因此，深入研究金属板材三点渐进式无模成形机理和仿真方法，可以为金属板材成形领域提供新的技术路线和发展思路。

2. 研究内容本课题拟开展以下研究内容：（1）分析三点渐进式无模成形的工艺过程和原理，阐述金属板材三点渐进式无模成形的机理和特点。

（2）建立三点渐进式无模成形数学模型，研究金属板材在渐进式无模成形过程中的力学行为和变形规律。

（3）基于数值仿真方法，探究不同加工工艺参数对渐进式无模成形过程的影响，优化参数组合，提高成形质量和效率。

（4）通过实验验证数值仿真结果的准确性，并对不同工艺参数进行实验比较，验证优化后的工艺参数的有效性。

3. 研究方法本课题主要应用力学、数学建模方法和数值仿真方法进行研究。

具体内容包括：（1）通过力学原理和板材变形规律分析，建立金属板材三点渐进式无模成形的数学模型。

（2）基于有限元分析（FEA）软件，采用PLS-Explicit程序对三点渐进式无模成形的过程进行数值模拟仿真，并分析其成形规律和变形情况。

（3）通过数值仿真结果优化工艺参数，通过实验验证优化参数的有效性。

4. 预期成果（1）建立金属板材三点渐进式无模成形的数学模型，深入分析板材的变形规律和机理。

金属板料数字化渐进成形工艺研究摘要：本文围绕板材数控单点渐进成形技术的工艺规划的一般原则的建立和加工轨迹优化方法。

主要内容包括基于理论分析和实践经验的一般性工艺规划和针对解决实际问题的加工轨迹优化处理。

关键词：数字化成形快速成形加工轨迹1 引言金属板材数控单点渐进成形技术是一种数字化的柔性加工技术，与传统的塑性成形技术相比，具有不需要设计、制造模具，小批量多品种加工板材零件的优点。

其柔性的特点决定了该项技术尤其适合于新产品开发阶段的板料零件成形，如日用品、汽车覆盖件、航天航空产品的研制阶段的工作，利用该技术可以大大缩短产品开发周期，降低开发成本和新产品开发的风险。

本文根据在加工过程中的一些实例，在UG软件进行使用方法的介绍，供同行们参考。

2 金属板料塑性成形技术的概述2.1 传统板料塑性成形技术金属板料通过塑性成形方法可以加工成各种零件，它们被应用于国民经济和日常生活的各个领域中。

例如汽车行业、航天航空、电机电器、食品包装、建筑等工业用品、家庭用品及家居装饰品、工艺美术品、医疗器械、家用电器等日常用品都大量使用金属板料塑性成形件。

传统的板料塑性成形技术的加工过程通常包括两个阶段。

第一阶段是模具的设计与制造阶段；第二阶段是采用模具的生产阶段。

这种加工方式的优点是，一旦模具设计制造成功后，可以大批量的生产需要的零件。

但是，因为在模具的设计制造过程中，需要反复的对模具进行修改，这样就表现出模具的设计、制造费用高、周期长，使板材零件的应用范围受到限制。

2.2 板料塑性无模成形技术二十一世纪是以知识经济和信息社会为特征的新时代，制造业正面临着空前严峻的挑战。

如何快速、低成本和高质量地开发出新产品，以满足信息社会中瞬息万变的市场对小批量多品种产品的要求，是企业生存和发展的关键。

传统的板料塑性成形技术已经不能够满足这种要求，市场经济要求提高成形的柔性。

提高塑性加工柔性的方法有两种途径”，一是从机器的运动功能上着手，例如多向多动压力机，快速换模系统及数控系统。

ｌ ７．
厚 变 薄有一 最佳 值 。 （ 本 文 公 式 由 圆管无 芯绕 弯 （ 管 模 旋 转 ） ５） 弯 式 方 法 得 出 ， 否 适 用 于 圆 管 的其 他 弯 曲 方 法 ， 待 于 是 有
验 证 。
维普资讯
（） 向 尖 角破 裂 ａ横
维普资讯
文 章 编 号 ：６ ２ ０ ２ （ ０ ６） ３ ０ ８ — ４ １ ７ — １ １２ ０ ０ — ０ ８ ０
金属板材数控渐进成形加工轨迹交互修改及优化
方景 春 ，莫健 华 ，赵 忠 。 黄 树 槐
（ 中科技 大 学 塑 性成形 模拟 及模 具技 术 国家 重 点实验 室 ， 北 华 湖
薄 的 影 响 ， 于 表 示 弯 曲 变 形 量 的 。 当 ｔ －．８ ～ 小 ￣００ ３ －
００ ２时 ， 算 所 得 精 度 最 高 ， 圆 管 壁 ｘｔ 止 管 壁 ．９ 计 即 －防 ，
பைடு நூலகம்
【 考文献 】 参
【】 唐荣锡． ｌ 飞机钣金工艺． 北京 ： 国防工业出版社， ８ ． １ ３ ９ 【】 吴诗淳． ２ 冲压工艺学． 西安 ： 西北工业大学出版社 ，９７ １８． 【】 李林业． ３ 弯管管壁减薄量的计算． 锻压机械 ，９ １２ （ ： ． １９ ， ６） ２ ６ １ 【】 王洪斌． ４ 钢管无 芯弯 曲及其 变形 的计算． 锻压技 术 ，９４， （ ） １８ ９ １ ：
① 成形压头 ② 已成形 部分 ③ 板材
④压板
⑥ 滑动导柱 ⑦ 支柱 ⑧ 工作 台 ⑨支撑模 型 当 的工艺 和轨 迹会 直 接导致 加 工失 败 。这里 主要 研
施 行 拖 动 修 改 ，从 而 绕过 返 回 Ｃ ＡＤ 模 型 修 改 的 步

万方数据２００９年第４３卷№５器手越来越多的被应用到数控渐进成形技术中，更好地实现了制造的柔性化与自动化【５】（如图２所示）。

图２工业机器手在数控渐进成形中的应用２．１金属板材单点渐进成形工艺及精度的研究成形工件尺寸精度不高是金属板材单点渐进成形技术难以得到广泛应用的主要原因【６，７｜，也是目前该技术国内外研究的热点，现行的大部分的成形工艺研究也正是围绕如何提高成形精度而展开。

由于成形力越小越有利于提高工件的成形精度，而成形力又随着步长、成形角、工具头半径和板材厚度的减少而减小，因此可以通过控制工艺参数达到提高成形精度的目的。

为得到确切的工艺参数与工件成形精度的关系，意大利的Ａｍｂｒｏｇｉｏ【８Ｊ通过调整工艺参数对工件进行多次试验成形，然后利用统计分析方法对试验数据进行分析总结，从而得到了工艺参数与工件尺寸精度的关系表达式。

但该方法适用范围有限，一般只适合于简单的零件，对于复杂零件很难找到工艺参数与工件尺寸精度的确切关系表达式。

另外，工艺参数中板材厚度的选定并不能只根据成形力的需要而随意更改，而其它工艺参数对成形力的影响并不显著，而且还会降低成形效率【７．９１。

工具头与板材接触区域附近不必要的塑性变形和回弹是成形件几何尺寸精度不高的主要原因№Ｊ。

为了获得良好的成形精度，一般希望在成形区（即板材与工具头接触的区域）内的金属板材具有较低的屈服强度和较好的延伸性，这样有益于板材在较小的成形力下加工成形，并且还能防止板材卸载后的回弹；但与此同时又希望在成形区域外的金属板材具有较高的屈服强度，这样有助于避免成形区外板材产生不必要的塑性变形，从而达到板材的准确成形。

对金属板材的上述两个要求看起来有些冲突，因为同一金属板材很难同时具备相互矛盾冲突的两９种属性。

通过改变装置可以达到提高成形区外材料刚度、并由此提高成形精度的目的，但该方法会降低工艺的柔性［１０］。

比利时的Ｄｕｆｌｏｕ［６，７］利用激光对板材成形区域进行局部动态加热，从时间和空间上改变材料性质，达到了减小成形区材料屈服强度的目的。

ｍｏ ｉｉｇ ｔ ｅＮＣ ｐ ｏ ｒ ｍ ｎ ｅ ｕａ ｉｇｔ ｅｆ ｒ ｎ ｏ ｌ ｒｊｃｏ ｙ ｄｆ ｈ ｒｇ ａ ａ ｄ ｒｇ ｌｔ ｈ ｏ ｍｉｇ ｔｏ ｓｔａｅｔ ｒ ． ｎ ｎ
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｓ： ｄ Ｓｈｅ ｔｍ ｅ ａ ， ＮＣ ｎｃ ｅ ｅ ａ ｏ ｍ ｉ ｅ ｔ ｌ Ｃ ｉ ｒ ｍ ｎｔ ｌｆ ｒ ｎｇ， ） ｅ （ ｐ ｎ ＣＮＣ
ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ｍｅ ａ ａ ｔ ｃ ｕ ａ ｙ ｗｉ ｅ ｉ ｒ ｖ ｄ ｔ ｒ ｕ ｈ ｔ ｅ ｆｅ ｉ ｌ ａ ｐ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｒ ｐ ｅ ｅ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ｃ ｐ ｂ ｌ ｉｓ ｈ ｓ ａ ｅ ， ｔ ｌｐ ｒｓ ａ ｃ ｒ ｃ ｌ ｂ ｍｐ ｏ ｅ ｈ ｏ ｇ ｈ ｌ ｘ ｂ ｅ ｐ ｌ ｔ ｆ ｗｏ ｋ ｉｃ ａ ｕ ｅ ｎ ａ ａ ｉ ｔｅ ， ｌ ｃ ｏ ｉ
加 工 方 式 的成 形 原 理 比 较 如 图 １所 示 ， 今 为 止 的 迄
布ｌ Ｊ 本研 究就 是 在 此 基 础 上 ， 原 有 使 用 固定 支 】 ， 将 撑模 型 的 下 移 动 加工 方 式 ， 利 用 开 放 式 Ｃ 并 ＮＣ技 术 实 现 对 成
支撑 模 型 的反 向 加 工 方 式 进 行 改 进 ， 用 开放 式 ＣＮＣ 技 术 ， 用 了 一 种 通 过 上 下 ２ 系统 ５轴 控 制 成 形 方 应 使
式 ， 建 了改进 型 的数控 渐 进成 形 系统 ， 通过 灵 活应 用工件 测 量 功 能 ， 改数 控 程 序 ， 节 成 形 工具 的 构 并 修 调 成形 轨 迹 ， 高成形 零件 的加 工精度 。 提 关键 词 ： 属 板材 ； 控 渐进 成 形 ； 放 式 Ｃ 金 数 开 ＮＣ 中 图分 类号 ： Ｇ ３ １ Ｔ ８ 文 献标 志码 ： Ａ

数控切割机的工艺改进与加工优化随着制造业的发展，数控切割机在各个行业的应用越来越广泛。

数控切割机在金属板材、管材、合金等材料的切割、切断、雕刻等方面有着独特的优势。

然而，由于其工艺的复杂度和加工过程中出现的问题，导致实际应用中存在一定的缺陷。

为了克服这些缺陷，制造商们不断进行着工艺改进和加工优化。

本文将探讨数控切割机的工艺改进和加工优化的相关问题。

一、工艺改进1.材料选择问题在切割加工中，材料的选择非常重要。

因为不同的材料具有不同的物理和化学特性，因此在加工过程中，不同的材料需要采用不同的切割参数。

例如，低碳钢的切割温度比高碳钢低，因此需要采用较高的切割速度和气体流量，这样可以确保切割质量。

同时，在材料选择方面，也需要考虑到材料的厚度、材料的硬度、材料的弹性、材料的表面性质等因素。

只有充分考虑到这些因素，才能够选择到最适合切割的材料，从而确保切割质量的稳定性和可靠性。

2.切割速度控制问题切割速度是数控切割机进行切割的重要参数之一。

在切割速度控制方面，需要考虑到材料的种类、厚度以及所使用的切割方式等因素。

一般来说，在切割速度过快的情况下，会引起过度燃烧和切割质量下降的问题。

因此，需要控制切割速度，使其不超过合适的范围，从而确保切割质量。

同时，为了确保切割速度的稳定性和准确性，还需要引入一些先进的切割控制技术。

例如，基于先进的形变学理论和动态力学分析的高级切割技术，可以实现精准的切割速度控制和切割质量的稳定性。

3.气压控制问题气压是数控切割机进行切割加工的另一个关键参数。

在切割加工的过程中，气体会起到清除切割区域和冷却加工区域的作用。

因此，细节的压力控制对切割质量具有重要作用。

在气压控制方面，需要考虑到气体种类、气体流量、气体压力等因素。

同时，为了确保气体流量和气体压力的准确控制，还需要引入一些高级的气压控制技术，例如基于PID控制系统的气压控制技术。

二、加工优化1.加工路径优化问题在数控切割机进行加工的过程中，加工路径的规划非常重要。

Z = r cosθ （ 1）
收稿日期 ：2020-03 基金项目 ：河北省科技计划资助项目（19457614D）。 作者简介 ：刘亚朋（1980-），女，河北定州人，本科，讲师，研究方向 ：机械工程、 教育教学管理。
θ = 180 ar cos d
1 金属板材数控加工轨迹优化 1.1 计算不等层与偏置内表面交点的距离
利用不等高层材料来进行数控加工过程中，由于金属板材 区的变形成都大，参与变形的板料却很少，因此造成了金属板材 成形效率低的现象 [4]。如果要利用不等层来加工轨迹，就必须首 先计算好不等层与偏置内表面交点的距离。在偏层间距较大的 情况下，应当保持科学合理的距离，为了提高钣金件的成形效 率，由于钣金成形力和塑性变形相对较小，容易被挤压，从而使 钣金件的表面质量较差。为了适应不同的成形质量要求和板料 的成形性能 , 较小的层间距应该用于表面形成角较大 , 而较大的 层间距应该用于表面形成较小的角度 , 以保证板料的成形质量和 提高工作效率的加工轨迹。为了使加工出的轨迹质量满足用户 要求的等残余高度等高线轨迹为基准，在进行板材加工时，在板 料成形轨迹和板料易断裂区域，插入等高线轨迹。通过减少板材 易断裂区域的成形轨迹，可以提高板材的成形性。
轨迹，需要算出每层等残余高度轨迹线在成形内表面上对应的
高度值 ;，为上一层等残余高度轨迹对应的高度值减去要插入的
层间距 H，则残余高度满足用户要求的等高线轨迹的层间距 H
可由如下公式表示 ：
= H 2 sinθ 2rh − h2 为满足要求所需的残余高
介绍了利用不等高度金属材料作为补充材料来优化金属板材数控加工轨迹的方法 ：首先计算不等层与偏置内表面交点的距离 ；
其次筛选满足要求的不等高度金属板材组 ；最后完成不等高度金属板材数控加工。并通过对此实验的方法验证了该新型方法设

（３）该技术是对板材局部加压，变形连续积累而达到整体成形，具有变形工艺力小，设备小，投资少；近似于静压力、振动小、噪音低，可以成形其他技术无法成形的零件。

（４）易于实现自动化，三维造型，工艺规划，成形过程模拟、成形过程控制等过程全部采用计算机技术，实现ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ一体化生产，是一项很有发展前途的先进制造技术。

但到目前为止该技术还限于实验室研究阶段，而且大多数仅限于研究轴对称零件，零件形状简单，有关基础理论的研究还没有展开。

日本的ＡＭＩＮＯ公司制造出样机，但缺乏相应的成形基础研究，缺乏基于成形理论的控制软件。

除了同本（和我国华中科技大学）有少量报道［”】，国内外还没有作广泛研究。

图１．２日本ＡＭＩＮｏ公司所开发的一种样机圈１．３数字化无模渐进成形加工的薄壳类样件目前国内华中科技大学快速成形中心也已经开发出样机，如图１．４所示，１．４板材单点渐进成形样机图１．５成形的样梓ＡＮＳＹＳ／Ｌ￥＿ＤＹＮＡ是全缴界范围连最知名的有限元显式求解程序。

程序翼：发的最初稿的是为北约组级的武器结构设计、防护结构服务，是该组织的ＰｕｂｌｉｃＤｏｍａｉｎ程序，后来巍驶化后广泛传揆剔世爨各地的研究机构和大学。

从理论肇口算法蕊言，ＬＳＤＹＮＡ怒嗣前所有的显式求解程序的弊租和理论基础。

经过多年豹发展，ＬＳＤＹＮＡ已经成为功能最丰寓、应用领域最广、全球用户最多的有限元显式求勰程序。

ＡＮＳＹＳ／Ｌ￥ＤＹＮＡｔ２７１１２８］ｆ２９】的应用领域是：各种爆炸过程仿真、高速弹丸对板靶的穿翠模拟、离速碰潼模拟（如飞机、汽车、火车、船舶碰撞事故簪｝起的结构动力响应和破坏）、乘客的安全性分析（保护气囊与假人的相互作用，安全惜的可靠性分析）、零件制造（冲逶、锻压、铸造、挤压、礼制、越塑性成形等）、机械部件的运动分析、建筑物的地震设计、罐状容器的设计、生物医学工程等这些高度非线性复杂瞬态动力学闯题。

·高发非线性瞬态动力分析高速大整碰撞分辑·复杂运动学分析爨１。

金属加工优化数控机床刀具路径的关键技术与方法随着制造业的发展和技术的进步，数控机床在金属加工领域中的应用越来越广泛。

数控机床的出现为金属加工带来了高效、精确和稳定的加工能力，其中刀具路径的优化是实现高质量加工的关键环节。

本文将讨论金属加工优化数控机床刀具路径的关键技术与方法。

一、刀具路径的生成刀具路径的生成是数控机床加工过程中最重要的一步。

传统的刀具路径生成方法通常基于特定的规则和经验，但这种方法存在效率低下和加工质量难以保证的问题。

因此，针对金属加工优化数控机床刀具路径的技术和方法应运而生。

1.1 数学建模数学建模是刀具路径生成的基础工作。

通过对加工对象进行数学建模，可以得到精确的几何描述和刀具路径的几何参数。

数学建模方法包括曲线拟合、曲面重建等，这些方法可以将原始的几何数据转化为机床可识别的指令序列。

1.2 优化算法优化算法是生成优化刀具路径的核心技术。

常用的优化算法包括遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法等。

这些算法可以通过对多个刀具路径方案进行评估和比较，找到最优的刀具路径方案，并实现加工效率的最大化和加工质量的提高。

二、刀具路径的优化刀具路径的优化是为了在保证加工质量的前提下，提高加工效率和降低加工成本。

通过对刀具路径的优化，可以实现机床运动的平滑、加工质量的提高以及刀具寿命的延长。

2.1 平滑优化平滑优化是指尽量减少机床在加工过程中的转换次数和加工路径的变化量。

平滑优化可以减小机床的振动和冲击，提高加工质量和刀具寿命。

平滑优化方法包括小段插补、B样条插补等。

2.2 路径规划路径规划是指在考虑加工对象形状和加工工艺要求的基础上，确定最优的刀具路径。

路径规划方法包括最短路径规划、最优路径规划等，这些方法可以通过数学模型和优化算法实现刀具路径的智能化生成。

2.3 切削力优化切削力优化是指在保证加工质量的前提下，降低切削力，减少刀具磨损和能量消耗。

切削力优化方法包括刀具半径优化、进给速度优化等，通过对刀具路径进行调整和优化，可以降低切削力和表面粗糙度，提高加工效率和质量。