无模成形技术简介

1无模多点数字化成形技术与装备多点数字化成形是一种先进的板类件三维曲面成形技术。

该技术利用计算机控制很多可调整高度的基本体，形成所需的成形曲面，代替模具实现板材快速、柔性成形。

具有实现无模成形、改善变形条件、无回弹成形、小设备成形大型件、CAD/CAM/CAT一体化等特点。

多点数字化成形设备特别适用于尺寸多变、批量不大的大型板材曲面零件的生产，使生产简单化、柔性化，实现零件的快速制造。

多点成形设备的加工范围广、零件的成形精度高、成形质量好，可广泛用于飞机蒙皮、船体外板、车辆覆盖件、医学工程、压力容器、建筑装饰、城市雕塑等领域中各种曲面零件的制造。

传统的模具成形方式制造成本高，手工加工的质量难以保证。

多点成形设备不需模具，功能全、性能好，市场前景非常广阔。

用户购置该设备后，可节省大量的模具材料及模具制造费用，并可提高工效数十倍，缩短研制及生产周期，对产品的更新换代做出快速响应，取得显著的经济效益。

2多点数字化拉形技术多点数字化拉形技术是将传统的整体拉形模具离散成规则排列的基本体点阵，形成数字化控制的多点模具，实现不同形状蒙皮件的数字化制造。

吉林大学已经开发出尺寸为1200×800mm的多点数字化拉形装置，成形出多种合格的蒙皮件，取得了良好的效果。

该装置由1536个基本体单元构成，具有八轴伺服控制系统，可同时调整6个基本体单元。

这是目前正在运行的欧盟第六框架协议计划“基于多点成形方法的飞机蒙皮制造用数字化调整装置”国际合作项目的重要成果之一。

3液态道路沥青软包装成套设备及新型沥青包装袋液态道路沥青软包装技术是“七五”国家重点科技攻关项目，于1991年2月通过国家鉴定验收，并获国家科技攻关成果二等奖。

94年获交通部科技进步二等奖，95年获国家科技进步三等奖，该项目92年列入交通部重点推广项目，93年列入国家重点推广项目，它完美地解决了长期困扰我国的道路沥青包装、贮藏和运输的一大难题。

液态道路沥青软包装线是将温度在≤200℃时的道路沥青，灌装在特种材料经过特殊工艺加工制成的软包装复合袋中的机械设备。

摘要：金属板料成形在制造业中有着广泛的应用，但传统的金属板料加工工艺都离不开模具，采用模具成形生产周期长，而且缺乏柔性，产品变化时就需要重新更换模具，这就延长了新产品的开发周期。

而现代社会产品的更新换代非常迅速，如何快速、低成本和高质量地开发出新产品，是企业生存和发展的关键。

因此一些新型的无模成形技术应运而生，如：喷丸成形、数字化渐进成形、无模多点成形、激光热应力成形、激光冲压成形等。

这些技术都是在数控系统的支撑下，实现板料的无模成形，具有很大的柔性。

他们克服了模具成形的不足，节省了模具制造费用与时间，特别适合新产品的开发和小批量生产。

1 喷丸成形喷丸成形是利用高速弹丸撞击金属板料的一个表面，使受撞击表面及其下一层金属产生塑性变形，导致面内产生残余应力，在此应力作用下逐步使板料达到要求外形的一种成形方法。

[1]目前其主要应用在航空航天领域，如波音和空中客车等飞机制造公司在其现代客机的生产中，都已采用了喷丸成形方法。

其主要优点是：（1）零件长度不受喷丸成形方法的限制，现代飞机蒙皮零件的长度已达32m，若采用其他方法，设备投资将急剧增加。

（2）工艺装备简单，无需成形模具，只需简单的夹具。

准备周期短，固定投资少。

（3）在进行成形的同时，可对板料起到强化作用。

（4）可对变厚度的板料进行成形。

（5）既可成形单曲率外形，又可成形双曲率外形，如机翼上下气动弯折区或非直母线区。

[2]喷丸成形的工艺方法有弯曲喷丸、延伸喷丸和预应力喷丸3种，其成形机理十分复杂。

由于影响成形过程的因素较多，使得喷丸成形工艺参数的选择仍要依靠庞大的实验数据库和操作经验，采用试喷渐进的方法来确定，耗时费资。

在采用CNC喷丸成形后，这一问题更需解决。

西北工业大学的康小明等人提出喷丸成形CAD/CAM/CAE系统，以机翼整体壁板全信息模型及喷丸成形数据库为基础，解决了喷丸成形的参数选取问题；对喷丸成形进行运动模拟，简化了喷丸成形的数控编程工作；对喷丸成形进行有限元模拟，增强了对这一复杂过程的预见。

类型多样的金属板材无模成形技术1.金属板材无模成形简介金属板材无模成形是指使用非模具的成形工具强迫金属板材发生渐进的塑性变形，最终得到所需零件的加工方法。

由于市场需求的多样化，机械和控制技术的进步，促使金属板材无模成形有了较快的开展，国内外许多企业学者进展了大量的研究。

目前比拟典型的板材无模成形方法有成形锤渐进成形、旋压成形、多点成形和数字化渐进成形等。

通过不同的板材成形方法来了解各种成形技术的开展及其优缺点。

2.无模成形的类型及特点2.1CNC成形锤渐进成形法[1]该方法使用刚性冲头和弹性下模，对板材各局部区域分别打击成形，逐步成形为所需形状的加工工艺。

成形锤渐进成形法成形方法简单，成形速度较快，但是该技术只能成形形状比拟简单的工件，而且成形后留下大量的锤击压痕点，影响制品的外表质量，因而还必须进展后续处理。

成形锤渐进成形示意图2.2喷丸成形[2]喷丸成形是利用高速弹丸撞击金属板材的一个外表，使受撞击外表及其下一层金属产生塑性变形，导致面内产生剩余应力，在此应力作用下逐步使板材到达要求外形的一种成形方法。

目前其主要应用在航空航天领域，如波音和空中客车等飞机制造公司在其现代客机的生产中，都已采用了喷丸成形方法。

喷丸成形的主要优点：〔1〕零件长度不受喷丸成形方法的限制，现代飞机蒙皮零件的长度已达32 m，假设采用其他方法，设备投资将急剧增加；〔2〕工艺装备简单，无需成形模具，只需简单的夹具，准备周期短，固定投资少；〔3〕在进展成形的同时，可对板料起到强化作用；〔4〕可对变厚度的板料进展成形；〔5〕既可成形单曲率外形，又可成形双曲率外形，如机翼上下气动弯折区或非直母线区。

A380飞机超临界外翼下翼面整体壁板长度30余m、厚度30余mm，是迄今采用喷丸成形技术所获得的长度最长、厚度最大的构件，代表了国际喷丸成形工艺技术的最新成果。

2.3 旋压成形[3-5]旋压成形是一种将金属坯料装在芯模的顶部，旋轮通过轴向运动和径向运动，使旋转坯料在旋轮滚压作用下产生局部连续塑性变形，最终获得所要求的薄壁回转体零件的塑性加工方法。

图1 成形锤成形法
无模多点成形技术，是把模具曲面离散成有限个高度分别可调的基本单元，用多个基本单元代替传统
图2 多点成形技术 图3 多点成形技术加工马鞍形曲面解成为一系列二维局部塑性成形，实现手段一般是在数控铣床上利用成形工具压头旋转压延逐层依次成形
，该系
图5 AMINO公司单点渐进成形系统及成形的零件
比利时Duflou教授在CNC加工中心上用单点渐误差补偿的方法做出了改进
图6 零件3D设计图 图7零件实物照片加拿大皇后大学的Jeswiet等人设计试验台，用
图8 双边渐进成形技术
以上这些渐进成形技术都是基于CNC机床，并利用高速旋转的球形或半球形工具头，对工件进行渐进塑性成形。

针对这种工作方式，还有许多学者对成。

无需模具的成形工艺无模具成形技术是一种将材料加工成特定形状的方法，不需要使用传统的模具来进行成型。

这种成形工艺具有诸多优点，如灵活性高、快速、成本低等，因此在各种领域都有广泛的应用。

以下是一些常见的无模具成形技术：1. 压缩成型：压缩成型是一种将粉末或颗粒材料置于两个模具之间，并通过施加压力使其成形的方法。

这种成形工艺可以用于制造陶瓷制品、金属制品、复合材料等。

压缩成型具有生产效率高、能耗低、成品质量好等优点。

2. 注塑成型：注塑成型是一种将熔化的塑料注入到模具中，在模具中冷却硬化后，取出成品的工艺。

传统的注塑成型需要使用模具，但无模具成形技术可以通过特殊的喷射造型机和材料，将熔化的塑料喷射到模具表面，从而实现无模具成型。

3. 三维打印：三维打印是一种通过逐层添加材料来制造物体的技术。

它可以直接将计算机设计的三维模型转化为实体，而无需传统模具。

三维打印工艺具有快速、精确、灵活性高的优点，被广泛应用于航空航天、医疗器械、汽车制造等领域。

4. 化学成形：化学成形是一种通过在材料表面施加化学反应，使其发生体积变化来实现成形的方法。

这种成形工艺适用于聚合物材料、橡胶材料等。

通过控制反应速率和条件，可以精确控制材料的形状和尺寸。

5. 拉伸成形：拉伸成形是一种通过施加力将材料拉长或挤压来实现成形的技术。

这种成形工艺适用于金属材料的加工。

通过控制拉伸方向、速度和温度等参数，可以实现各种复杂形状的金属制品成形。

6. 微纳加工：微纳加工是一种利用微米或纳米级别的加工工艺来制造微观或纳米级别的结构和器件的技术。

这种加工技术可以通过光刻、电子束曝光、离子束雕刻、原子力显微镜等方式实现。

微纳加工可以制造出特殊的形状和结构，广泛应用于集成电路、纳米器件、微流体等领域。

无模具成形技术在产品设计、制造和研发中具有重要的意义。

它不仅可以缩短产品开发周期，降低制造成本，还可以促进创新和个性化定制。

随着材料科学、制造工艺和机械设备的不断发展，无模具成形技术将有更广阔的应用前景。

科技成果——数字化无模铸造精密成形技术适用范围机械行业通用机械行业汽车、工程机械、船舶、电力、交通、航空航天等领域复杂零部件行业现状铸造行业的能耗约占机械工业能耗的25%-30%（仅指铸造系统单独使用的能源而言，不计各种原材料能耗）；整个机械制造行业的GDP 能耗为每万元0.18tce，而铸造业约为每万元0.8tce。

目前，我国铸造行业的能源利用率是仅为17%，铸造生产的综合能耗是发达国家的2倍，节能潜力很大。

然而，我国铸造行业清洁生产与环境保护意识差，能耗大。

据统计，中国制造业的铸件生产过程中材料和能源的投入约占产值的55%-70%。

每生产1t合格铸铁件的能耗为450-650kgce，国外为300-400kgce；生产1t合格铸钢件的能耗为700-800kgce，国外为500-800kgce。

同时，传统铸造中的铸型制造需要通过木模或金属模翻制而成，存在拔模工序多，制模周期长，成本高、原材料浪费大、废弃物排放多等问题，且产品设计发生改动，需要重新制造模具，严重影响关键零部件开发速度和成本，造成资源的重复浪费。

目前应用该技术可实现节能量2万tce/a，减排约5万tCO2/a。

成果简介1、技术原理数字化无模铸造精密成形技术是一种全新的铸型制造方法。

铸型制造是砂型铸造的关键工艺，决定铸件的质量和开发速度。

本技术基本原理为：首先根据铸型三维CAD模型进行分模，并结合加工参数进行砂型切削路径规划；对规划好的路径模拟仿真，确保不会发生刀具干涉和砂型破坏；将砂坯置于加工平台上加工，产生的废砂被喷嘴吹出的气体排除。

最后将加工的砂型单元砍合组装成铸型、浇注，得到合格金属件。

不需要木模（金属模）等模具多工序翻制砂型，不需要拔模斜度和工艺补正量，减少了零部件设计中加工余量，节约了木材和金属消耗、降低了铸件能耗，实现了铸型设计、加工、组装过程数字化及工艺模拟和铸型数字化制造的无缝连接，实现了铸件生产的数字化、精密化、柔性化、自动化、绿色化。

无模多点成形技术简介一、基本概念无模多点成形就是将多点成形技术和计算机技术结合为一体的先进制造技术。

该技术利用一系列规则排列的、高度可调的基本体，通过对各基本体运动的实时控制，自由地构造出成形面，实现板材的三维曲面成形。

它是对三维曲面扳类件传统生产方式的重大创新。

板材无模多点成形系统是以计算机辅助设计与辅助制造技术为主要手段的柔性成形设备，其工作原理是把传统的冲压实体模具分解为很多离散的小模具单元（亦称基本体），利用一系列规则排列的高度可调的基本体，通过对各个基本体运动的实时控制，自由地构造出成形曲面，代替模具实现板材三维曲面的快速无模成形。

这种成形方式是对三维曲面板类件传统生产方式的重大创新。

二、技术特点·实现无模成形：取代传统的整体模具，节省模具设计、制造、调试和保存所需人力、物力和财力，显著地缩短产品生产周期，降低生产成本，提高产品的竞争力。

与模具成形法相比，不但节省巨额加工、制造模具的费用，而且节省大量的修模与调模时间：与手工成形方法相比，成形的产品精度高、质量好，并且显著提高生产效率。

·优化变形路径：通过基本体调整，实时控制变形曲面，随意改变板材的变形路径和受力状态，提高材料成形极限，实现难加工材料的塑性变形，扩大加工范围。

·实现无回弹成形：可采用反复成形新技术，消除材料内部的残余应力，并实现少无回弹成形／保证工件的成形精度。

·小设备成形大型件：采用分段成形新技术，连续逐次成形超过设备工作台尺寸数倍的大型工件。

·易于实现自动化：曲面造型、工艺计算。

压力机控制、工件测试等整个过程全部采用计算机技术，实现CAD／CAM／CAT一体化生产，工作效率高，劳动强度小，极大地改善劳动者作业环境。

三、技术发展概况多点成形的研究起源于日本。

70年代日本造船协会西冈等人试制了多点压力机，进行船体外板自动成形的研究，但因关键技术未能解决好，多点压机的制造费用太高，未能实用化。

无模具成型技术在制造行业中的应用随着制造业的快速发展，技术和设备层出不穷，人们对于制造行业的要求也越来越高。

而无模具成型技术则是制造行业中一个比较新颖的技术，但随着人们对于环保和材料节约的要求提高，无模具成型技术在制造行业中应用的范围也在逐渐扩大。

无模具成型技术又被称为“零模”技术，主要是利用数控加工中的成型工艺，加之一些特殊的加工工具，将材料生产成成型的产品，无需使用模具。

这种技术的最大好处在于生产工艺简单，且高度自动化。

与传统意义上的制造方式相比，无模具成型技术无需耗费大量成本来制造模具，节约了成本和时间，大大提高了工作效率和生产效益。

在现代制造业中，使用无模具成型技术可以实现多种多样的成型过程，如铸造、锻造、压力成型等多种成型类型的生产过程。

无论是高速铝合金的铸造过程，还是大型零件的快速成型过程，均可以适用于无模具成型技术。

由于无需制造模具，且生产过程高度自动化，所以无模具成型技术在制造过程的节约成本和提高生产效率方面具有非常明显的优势。

当然，无模具成型技术的应用不仅仅局限于节约成本和提高生产效率，它还可以带来一些其他的好处。

例如在生产过程中，无模具成型技术可以轻松地实现数据的收集和处理，通过这些数据的分析和处理，可以不断改进产品质量，为制造业提供更好的保障。

此外，无模具成型技术还可以带来环保的好处，因为该技术下，生产过程中使用的材料和资源数量都会大大降低，从而减少了对环境的影响。

这对于现代制造业而言，是非常重要的优势之一。

总的来说，无模具成型技术在现代制造业中的应用十分广泛。

它可以提高制造业的生产效率，降低成本，提高产品质量，也可以减少对环境的影响。

在随着制造业的发展，无模具成型技术必将发挥更加重要的作用，为制造业的创新和发展提供更加坚实的基础。

消失模铸造成型及涂料技术消失模铸造成型技术是一种先进的金属制造工艺，它结合了3D 打印技术和传统铸造工艺，逐渐成为制造业中广泛应用的一种新兴技术。

该技术通过使用可燃性材料制作模具，然后在模具中注入熔融金属，待金属冷却凝固后，将模具燃烧殆尽，从而得到最终产品。

消失模铸造成型技术具有以下几个显著优势。

首先，相比传统铸造工艺，消失模铸造成型技术可以实现更加复杂形状的产品制造，因为3D打印技术可以灵活地打印出复杂的模具形状。

其次，消失模铸造成型技术可以大幅减少产品制造周期，因为模具制作和燃烧的过程相对快速。

此外，该技术还可以实现高精度的产品制造，并且可以在一次铸造中同时制造多个产品，提高生产效率。

除了消失模铸造成型技术，涂料技术也是金属制造领域的一个重要技术。

涂料技术可以为金属制品提供保护、装饰和功能性改善等多种功能。

目前，涂料技术已经发展出多种类型的涂料，如防腐涂料、耐磨涂料、耐高温涂料等，以满足不同应用领域的需求。

在消失模铸造成型技术中，涂料技术可以用于模具表面的处理。

通过在模具表面涂覆特定的涂料，可以提高模具的耐火性和耐热性，从而延长模具的使用寿命。

此外，涂料还可以提供模具表面的平滑度和光洁度，确保最终产品的质量。

在金属制品的制造过程中，涂料技术也发挥着重要作用。

通过在金属制品表面涂覆不同的涂料，可以提供防腐、防氧化、防腐蚀等功能，延长产品的使用寿命。

同时，涂料还可以为金属制品赋予不同的颜色和装饰效果，提升产品的价值和美观度。

综上所述，消失模铸造成型技术和涂料技术都是金属制造领域中重要的技术。

消失模铸造成型技术通过结合3D打印和传统铸造工艺，实现了复杂形状产品的制造，并提高了生产效率和产品质量。

而涂料技术则可以为金属制品提供保护、装饰和功能性改善等多种功能。

这两个技术的结合应用，将进一步拓展金属制造领域的发展空间。

数字化成性理论报告金属板材三维曲面类零件因其面积比重量轻、材料省、受力状态好，往往作为主要零部件，在民用产品、军用产品以及现代高技术产品等许多制造领域广为应用。

这些三维曲面类零件一般都是由轧制的二维平板坯料成形出来的，其传统的成形方法主要有整体模具成形与手工成形。

但是由于模具制造费用昂贵，主要应用于大批量生产。

而大尺寸、小批量的零件只能采用手工成形方法，如在造船行业，每一块船体外板形状都各不相同，并且都非批量生产，因此，广泛采用的是线加热成形方法（即水火加工方法）。

但是手工成形方法成形质量差、生产效率低，而且劳动强度极大。

无模多点成形（(Multi-point Forming，简称MPF）【1】是板料三维曲面数字化成形新技术，其基本原理是有一系列规则排列的基本体点阵代替整体式冲压模具（即实现无模化），通过数字化调形系统调整基本体单元高度形成所需要的成形面，实现板料的无模、快速、柔性化成形。

上图为多点成形示意图，与模具成形相比在模具成形中，板件由模具的形面来成形;而多点成形时则由基本体单元的包络面(或称成形曲面)来完成。

多点成形方法与传统模具成形方法的主要区别就是它具有“柔性”特点，即可控制各基本体单元的高度。

利用这个特点，既可以在成形前也可在成形过程中改变基本体的相对位移状态，从而不仅可以实现无模成形，还可以改变被成形件的变形路径及受力状态，达到不同的成形结果。

多点成形设备的这种柔性加工特点，比传统模具成形能为工件提供更多的变形路径，从而能够实现如分段成形、多道成形、闭环成形等诸多特色加工工艺。

目前，经过二十多年的研究，多点成形技术由早期的探索性研究与试验阶段进入了实际应用阶段，在与多点成形工艺相关的基础研究与开发应用方面实现了分段成形、多道成形、闭环成形及薄板成形等多种工艺方法，并且应用于实际生产中。

板料多点成形按成形原理可分为四种基本方式：多点模具成形、多点压力机成形、半多点模具成形及半多点压力机成形。

立志当早，存高远
先进陶瓷快速无模成型8 种工艺简介
固体无模成型技术突破了传统成型思想的限制，是一项基于生长型的成型方法。

这项以计算机为依托的成型技术，综合运用了机械、电子、材料等学科的知识，被称为自数控技术以来，制造技术最大的突破。

其成型过程是先由CAD 软件设计出所需零件的计算机三维实体模型，即电子模型;然后按工艺要求将其按一定厚度分解成一系列二维截面，即把原来的三维电子模型变成二维平面信息;再将分层后的数据进行一定的处理，加入加工参数，生成数控代码，在计算机控制下，外围加工设备以平面方式有顺序地连续加工出每个薄层并叠加形成三维部件。

这样就把复杂的三维成型问题变成了一系列简单的平面成型。

实践表明，该技术在缩短产品开发周期，降低开发成本的效果是极其明显的。

综合来看，这种技术具有以下显著的优点：高度柔性、技术的高度集成、快速性、自由成型制造、材料的广泛性。

下面着重介绍8 种典型的陶瓷快速无模成型工艺。

1、激光选区烧结成型(SLS)
在SLS 中，首先将粉料辅在工作平台上，然后利用计算机控制的激光束扫描特定区域的粉末，使该区域的粉末受热熔融从而逐层粘结固化。

当这一层扫描完毕后，添加新一层的粉料，继续重复上述工作，最终形成三维部件。

一般经SLS 加工的陶瓷坯体致密化程度较低，需要后续的烧结处理。

2、三维打印成型(3DP)
3DP 的成型过程与SLS 相似，只是将SLS 中的激光变成喷墨打印机喷射结合剂。

该技术制造致密的陶瓷部件具有较大的难度，但在制造多孔的陶瓷部件(如金属陶瓷复合材料的多孔坯体或陶瓷模具等)方面具有较大的优越性。

3、熔融沉积成型(FDC)。