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曲面鋁板幕墻成形技術(shù)淺析

來(lái)源:2013年會(huì)論文集  作者:胡忠明 吳明君  日期:2013-4-10
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  【摘要】隨著生產(chǎn)力水平的不斷提高及制造業(yè)的飛速發(fā)展,市場(chǎng)對(duì)異形曲面金屬板產(chǎn)品的需求也在快速增長(zhǎng)。在世界各大城市,紛紛涌現(xiàn)出各種造型復(fù)雜、視覺(jué)沖擊力極強(qiáng)的多維曲面金屬板幕墻,這些幕墻都需要使用大量的金屬材質(zhì)的三維曲面板件。因此,對(duì)曲面金屬板的需求會(huì)越來(lái)越大。復(fù)雜金屬曲面板的成形工藝也就顯得尤為重要,本文主要結(jié)合典型案例,對(duì)目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的各種曲面鋁板成形工藝進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。重點(diǎn)論述了曲面鋁板的各種成形工藝的原理、特點(diǎn)及主要適用范圍。對(duì)復(fù)雜曲面金屬板材的加工方式起到拋磚引玉的作用。
  【關(guān)鍵詞】 異形曲面、三軸輥、多曲面鋁板、樣條曲線、多點(diǎn)拉形、多點(diǎn)對(duì)壓成形、胎膜、現(xiàn)場(chǎng)成形

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  一般來(lái)說(shuō),采用以直代曲的方式,鋁板成形大多采用了小段拼焊的方式,成形后,鋁板表面需打磨光滑,焊縫處平滑過(guò)渡,這樣噴涂后,鋁板外視面才會(huì)流暢、視覺(jué)效果才不至受到影響。而這種鋁板成形方式,適合于同曲率、批量產(chǎn)品的制作,如果數(shù)量大而品種多,實(shí)際拼接制作過(guò)程將十分繁雜。成本也將很高。

  四、胎膜拉伸成形
  目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的雙曲面金屬板大多采用此方式成形。胎膜拉伸成形又分為兩種方式,一種為固定的整體拉形胎膜(如圖6),另一種為可變多點(diǎn)拉形胎膜(如圖7)。

  常規(guī)的固定整體拉形模,特別適用于大批量產(chǎn)品生產(chǎn)。一次性制作胎膜,可以實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。金屬面板拉壓到一定程度,與胎膜表面完全吻合,待內(nèi)應(yīng)力消除后,裁除殘缺邊角,即可得到設(shè)計(jì)所需的曲面板材。此成形方式缺點(diǎn)是不易實(shí)現(xiàn)小批量、多種類的異形板成形,否則開模費(fèi)用極高。

  而多點(diǎn)拉形模,將傳統(tǒng)的整體拉形模具離散成規(guī)則排列的基本體矩陣,形成數(shù)字化控制的多點(diǎn)模具。調(diào)整基本體的高度,構(gòu)造出不同型面的拉形模具,與拉形機(jī)配套,進(jìn)行不同形狀蒙皮的數(shù)字化拉形。

  多點(diǎn)拉形技術(shù)的特點(diǎn):1、模具型面由離散的點(diǎn)構(gòu)成,這些點(diǎn)的位置可調(diào)。2、用離散點(diǎn)取代連續(xù)的模具型面,會(huì)帶來(lái)局部形狀的誤差,可以用加彈性墊的方法進(jìn)行彌補(bǔ)(如圖8)! 3、多點(diǎn)拉形模具具有柔性特點(diǎn),根據(jù)不同零件的特點(diǎn)可以進(jìn)行靈活調(diào)整,實(shí)現(xiàn)不同零件的需要。4、采用多點(diǎn)模具,可以省去大批的模具費(fèi)用。5、適合單件、小批量鈑金件的生產(chǎn)。6、避免手工方法中成形質(zhì)量無(wú)法控制、生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大的不足。

  而多點(diǎn)拉形模具,成本價(jià)格比較高。模具制作費(fèi)用高,但可以實(shí)現(xiàn)任何曲面效果的模具調(diào)節(jié)組合,組合出不同的曲面,反復(fù)利用。

  五、機(jī)械金屬模一次性沖壓成形

  金屬模一次性沖壓成形。這是傳統(tǒng)的金屬板材成形方式。特別適用于日常生活中常見(jiàn)的金屬品小件。廣泛應(yīng)用于各五金模具廠家。金屬模具一般分固定模(下模)和活動(dòng)模(上模),參見(jiàn)圖9、圖10。根據(jù)成形板材的最終成形面的性質(zhì),預(yù)先制作出金屬上模和下模,一般下模固定,把需要成形的板材放入固定模,上模(活動(dòng)模)通過(guò)液壓驅(qū)動(dòng),快速?zèng)_壓板材,從而一次性把板材沖壓出所需要的形狀。

  這種機(jī)械金屬模特別適用于大批量的金屬板材成形。一次性制作好模具,可以實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。因模具制作周期和費(fèi)用的限制,不適合于小批量異形件成形。

  根據(jù)機(jī)械金屬模成形原理,可以改進(jìn)出多點(diǎn)沖壓的模具技術(shù),如圖11所示。將上下金屬模變化為若干桿狀金屬矩陣,每個(gè)矩陣單體均可以上下調(diào)節(jié),這樣可以根據(jù)所需要的成形面形狀,調(diào)整模具形狀。待調(diào)整到需要的模具后,固定好上下模,一般通過(guò)液壓驅(qū)動(dòng),沖壓成形。(參見(jiàn)圖11示意圖)

  六、利用多點(diǎn)成形壓力機(jī)成形
  所謂多點(diǎn)成形,即將傳統(tǒng)的整體沖壓模具離散為規(guī)則排列的若干基本體矩陣,形成了多點(diǎn)式、數(shù)字化控制的模具。每個(gè)基本體均由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制,可以根據(jù)需要調(diào)整基本體的高度,從而構(gòu)造出不同成形面的模具。

  根據(jù)所需生產(chǎn)的零件的曲面形狀,可以預(yù)先將設(shè)計(jì)的零件曲面參數(shù)(一般直接輸入模型)輸入計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制,調(diào)整沖壓模的各基本體的高度,達(dá)到成形零件的理想模具的形面。然后,只要啟動(dòng)壓力機(jī),瞬間就可以沖壓出精確曲面的產(chǎn)品零件。圖12所示為某公司用于艦艇外殼板成形的多點(diǎn)沖壓模的基本體。又如,圖13、圖14所示為某公司用于生產(chǎn)高速列車車頭外殼的多點(diǎn)成形模具設(shè)備。圖15所示為用于人腦頭顱骨修復(fù)所需的鈦合金產(chǎn)品生產(chǎn)所需的模具。由此可見(jiàn),利用多點(diǎn)對(duì)壓成形技術(shù)時(shí),只要能將設(shè)計(jì)出來(lái)的金屬曲面數(shù)字化模型參數(shù)輸入計(jì)算機(jī),通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)調(diào)整沖壓模的各基本單元體,就能實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜曲面金屬板的一次性快速?zèng)_壓成形。

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