三维曲面线增量连续成形机理及精准控形关键技术基础研究

随着对单件、小批量大型曲面零件的需求越来越多，在板料加工领域，迫切需要快捷、柔性、低成本的曲面成形技术。线增量连续成形就是为解决这一问题而创建的板料柔性成形新方法。将滚弯成形中柱面线增量变成曲面线增量，并与连续成形方式相结合，形成了加工三维曲面的新思路；通过成形工具的柔性化，使板料在滚弯过程中不仅有纵向弯曲变形，而且也产生横向弯曲变形，从而连续成形出任意双曲度曲面。本项目基于线增量连续成形的概念，建立系统的理论。通过理论与实验研究，解决曲面成形机制、实现连续成形的力学条件等关键的理论问题；通过引入离散点控制方法，解决柔性成形工具控制的关键技术问题；结合成形过程的特点，建立简单、有效、便于调形与控制的数学描述方法，通过对连续成形中纵向控制、横向调形以及板料回弹补偿与缺陷控制等研究，建立曲面成形的形状控制理论与方法，使线增量连续成形在保持快速、高效的同时，又能实现成形过程稳定与成形结果精确。

随着对单件、小批量大型曲面零件的需求越来越多，在板料加工领域，迫切需要快捷、柔性、低成本的曲面成形技术。线增量连续成形就是为解决这一问题而创建的板料成形新方法。该方法以轴线可弯曲的柔性辊作为成形工具，通过与辊弯或轧制成形方式相结合，形成三维曲面连续成形的新思路。在成形过程中，板料的变形发生在一个垂直于柔性辊滚动方向的线状局部区域内，在该区域内板料同时获得横向与纵向的弯曲变形，随着柔性辊的转动，板料的成形区连续扩展形成三维曲面。本项目提出了线增量连续成形的概念，建立系统的曲面连续成形理论，阐明了曲面成形机制，建立了描述线增量连续成形曲面零件的数学方法。通过理论与实验研究，获得线增量连续成形中板料变形规律、柔性辊弯曲形状及压下量对成形曲面横、纵向变形曲率的影响规律等研究成果。通过对连续成形中纵向弯曲变形控制、横向调形以及板料回弹补偿与缺陷控制等研究，系统地建立了连续成形过程控制理论与方法，并开发出用于成形过程控制的软件系统，使线增量连续成形在保持快速、高效的同时，又能实现成形过程稳定与成形结果精确。通过引入离散点控制方法，解决了柔性成形工具控制的关键技术问题，开发了连续成形实验装置，获得良好的曲面成形实验结果。线增量连续成形方法由于其高柔性、低成本，非常适用于大型曲面零件的生产，该技术成熟后有望改变传统的曲面件成形方式，具有非常广阔的应用前景。本项目的成果解决了线增量连续成形理论与成形过程控制等关键问题，为该技术的工程应用奠定了基础。