衝壓是一種基於金屬塑性變形的工藝方法,利用模具和衝壓裝置對板材施加壓力,使板材產生塑性變形或分離,從而獲得具有一定形狀、尺寸和效能的零件。傳統衝壓技術主要是模具和工藝設計的問題,但近年來,隨著汽車、航空航天等行業的發展,許多新材料得到了越來越多的應用,衝壓技術呈現出工藝、材料和控制一體化的發展特點。過程、材料和控制的整合要求透過物理測試、模擬和數值模擬,掌握材料和過程的最佳匹配,並根據具體的工藝要求實現過程控制或線上測控。以下簡要介紹金屬衝壓工藝的發展趨勢:
(1)材料效能的定量控制。物理模擬技術是掌握材料效能定量規律的必要手段。早期的物理模擬技術使用了一些類似於成形材料效能的模擬材料和測試方法,主要用於解決工藝可行性問題。近年來開發的一些測試裝置為測試材料的效能提供了更廣泛的可能性。它們可以進行壓縮扭轉試驗和其他試驗來模擬不同溫度、不同摩擦條件和不同變形速度下的變形,以獲得材料的各種效能資料。根據這些資料,得到了材料成形極限和材料本構關係的定量表達式,使計算或模擬的材料塑性變形過程更加準確可靠,為衝壓的定量控制提供了材料依據。
(2)智慧衝壓控制技術。衝壓智慧控制技術也是一個快速發展的領域。在材料和工藝整合的基礎上,根據現有的材料和工藝資料庫,實現衝壓工藝的線上控制或智慧控制。首先,建立材料或工藝引數的線上檢測系統。當材料效能或工藝引數發生變化或波動時,自動檢測系統線上確定相關引數的瞬時值,透過計算機模擬分析和最佳化確定引數變化後的工藝引數組合。調整工藝引數後,自動控制系統可以實現衝壓過程的自適應控制。新資料的積累可以進一步成為後續流程最佳化的基礎。
(3)衝壓工藝的現場耦合控制。複雜零件的衝壓需要衝壓工藝引數的現場控制,有些材料需要場梯度分佈,這是塑性力學原理和材料效能的結合。溫度場、變形速度場、摩擦潤滑場、材料流動趨勢、材料變形順序和變形路徑等。這些欄位量不是常數,而是過程變數。因此,加熱和冷卻措施、潤滑方法和潤滑劑、模具結構、壓邊、拉延筋和載入方法都是控制現場數量的重要措施。溫度場的控制可以實現溫差衝壓成形。摩擦梯度場也是控制衝壓變形的重要手段。
這些是衝壓技術未來的發展趨勢。透過對材料、裝置和工藝引數的智慧控制,可以實現無人參與的全自動製造。
衝壓是一種基於金屬塑性變形的工藝方法,利用模具和衝壓裝置對板材施加壓力,使板材產生塑性變形或分離,從而獲得具有一定形狀、尺寸和效能的零件。傳統衝壓技術主要是模具和工藝設計的問題,但近年來,隨著汽車、航空航天等行業的發展,許多新材料得到了越來越多的應用,衝壓技術呈現出工藝、材料和控制一體化的發展特點。過程、材料和控制的整合要求透過物理測試、模擬和數值模擬,掌握材料和過程的最佳匹配,並根據具體的工藝要求實現過程控制或線上測控。以下簡要介紹金屬衝壓工藝的發展趨勢:
(1)材料效能的定量控制。物理模擬技術是掌握材料效能定量規律的必要手段。早期的物理模擬技術使用了一些類似於成形材料效能的模擬材料和測試方法,主要用於解決工藝可行性問題。近年來開發的一些測試裝置為測試材料的效能提供了更廣泛的可能性。它們可以進行壓縮扭轉試驗和其他試驗來模擬不同溫度、不同摩擦條件和不同變形速度下的變形,以獲得材料的各種效能資料。根據這些資料,得到了材料成形極限和材料本構關係的定量表達式,使計算或模擬的材料塑性變形過程更加準確可靠,為衝壓的定量控制提供了材料依據。
(2)智慧衝壓控制技術。衝壓智慧控制技術也是一個快速發展的領域。在材料和工藝整合的基礎上,根據現有的材料和工藝資料庫,實現衝壓工藝的線上控制或智慧控制。首先,建立材料或工藝引數的線上檢測系統。當材料效能或工藝引數發生變化或波動時,自動檢測系統線上確定相關引數的瞬時值,透過計算機模擬分析和最佳化確定引數變化後的工藝引數組合。調整工藝引數後,自動控制系統可以實現衝壓過程的自適應控制。新資料的積累可以進一步成為後續流程最佳化的基礎。
(3)衝壓工藝的現場耦合控制。複雜零件的衝壓需要衝壓工藝引數的現場控制,有些材料需要場梯度分佈,這是塑性力學原理和材料效能的結合。溫度場、變形速度場、摩擦潤滑場、材料流動趨勢、材料變形順序和變形路徑等。這些欄位量不是常數,而是過程變數。因此,加熱和冷卻措施、潤滑方法和潤滑劑、模具結構、壓邊、拉延筋和載入方法都是控制現場數量的重要措施。溫度場的控制可以實現溫差衝壓成形。摩擦梯度場也是控制衝壓變形的重要手段。
這些是衝壓技術未來的發展趨勢。透過對材料、裝置和工藝引數的智慧控制,可以實現無人參與的全自動製造。