2.1 柔性板材渐进成形原理

板材渐进成形工艺作为一种新兴的柔性无模板材成形技术，其成形原理基于快速成形技术的“分层制造”思想，不依赖于模具，因此可加工非旋转体复杂曲面件。柔性板材渐进成形工艺类似于3D打印，都是将复杂的三维模型沿高度方向进行离散，分解成一系列的二维断层面，分层进行加工，最终实现目标形状的制造。渐进成形的另外一个特点是柔性化，成形轨迹可预先编制，可方便实现成形形状的改变，使成形工艺更加灵活。另外，成形过程易于实现自动化甚至智能化，可有效融合在线监测技术实现成形质量的闭环控制。

单点渐进成形，即板料下没有支撑模具的渐进成形方式，仅有一个工具头对板材进行成形加工。单点渐进成形成本低，设计周期短，所需设备简单。单点渐进成形原理及试样如图2-1所示，板材四周被压边圈和支撑板夹紧并被固定在专用夹具装置上，夹具装置固定在成形设备工作台上，板材中部下方预留出空间以供板材变形。渐进成形前，用计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM）软件编辑成形轨迹，成形轨迹包含成形目标件的几何信息和成形过程中的关键工艺参数，如步距、进给速度等。单点渐进成形时，工具头按照预先设计的成形轨迹运动，通常是从外到内分层逐步地对板材进行塑形加工，每层加工时成形工具由边缘向中间区域挤压板材，直至成形结束。图2-1中α为目标件成形角度，t₀为板材初始厚度，t为板材成形过程中某一时刻的厚度。

双点渐进成形，即板料下有支撑的渐进成形方式，支撑可以为整体支撑、部分支撑或可移动成形工具。双点渐进成形与单点渐进成形对比如图2-2所示，其与单点成形方式的不同点在于成形过程中板材两面同时被约束，成形工具通常是从支撑区域沿等高线由高到低加工。另外，双点渐进成形时板材四周被可以上下移动的托盘夹紧，成形时，托盘可同步下降以保证板材四周低于成形工具头并始终提供向下拉伸力，这有助于提高材料的成形性能。托盘的下降一般采用气动控制，需根据材料和工艺需求设置合理的压力值。双点渐进成形的成形精度较单点渐进成形高，成形极限也得到了提高，但是准备周期稍长，对设备要求较高，需要具备可带动板材上下移动的夹紧机构。