板材塑性成形用于制作各種各樣的零件，例如汽車、飛機、電器、家庭用品、工藝美術品、醫療器具等零件。傳統的塑性加工生產方式是先設計、制造模具，然后用模具加工出產品，它是一種適合于品種單一、大批量、產品更新換代周期長的生產方式。但是，當今社會對產品要求曰益多樣化，產品更新換代快，產品的生命周期越來越短，要求產品的設計不斷創新，而產品的生產要多品種、少批量。因此，傳統的塑性加工方式在現代生產中就表現出了自身嚴重的不足，例如它不利于產品的創新設計，不適合產品頻繁地更新換代的需要，更不能滿足縮短交貨時間方面的需要。為了適應市場的需求，近年來出現了一些柔性的塑性加工方法，即不需要設計、制造模具，而是使用增量成形的方式直接制作零件。這種新的加工技術有別于傳統的“先設計、制造模具，然后進行沖壓成形”的塑性加工技術，它是將數控技術、CAD技術和金屬塑性成形技術相結合的先進智能化制造技術。

　　我們在對逐次塑性成形進行了一些研究的基礎上3，開發了板材數控逐次塑性成形系統，它是用于實現上述柔性塑性加工的系統。該系統由計算機、數控機床、形狀簡單的工具、結構簡單的工件夾持裝置有機地組合起來。利用該系統進行板材逐次塑性成形時，首先根據要求在計算機上利用三維軟件進行產品的立體造型，并進一步按照產品的成形要求編制出數控機床的控制程序，利用數控機床的進給系統，使板料按照給定軌跡逐步進行增量成形*終達到所要求的形狀。這種方法不需要進行傳統的模具設計與制造，因而能夠快速響應市場的需要，有利于產品的創新設計，特別適合于小批量、多品種、形狀復雜零件的生產。

　　2系統的構成及工作原理由于逐次塑性成形是利用形狀簡單的工具使材料逐次進行局部變形而*終形成所需要的零件，即以工具的運動所形成的包結面來成形零件的成形方法。因此，本研究的板材數控逐次塑性成形系統主要由數控機床、形狀簡單的工具、結構簡單的工件夾持裝置以及普通的計算機所構成。為了利用現有的資源，在本次實驗中，數控機床暫時選用加工中心。工作時，把金屬板材裝在工件夾持裝置上；同時以形狀簡單的塑性成形工具代替加工中心原來的刀具；根據對產品的三維造型和分層切片所獲得的有關數據控制加工中心各軸的運動，使金屬板材按一定的軌跡運動，而工具除了自身的運動外也按一定的規律進給，從而使板材逐步產生塑性變形而形成所需形狀和尺寸的零件。

　　在軟件方面，主要利用三維CAD/CAM軟件MasterCAM或Pro/Engineer.通過選擇合適的加工方式，定義加工參數，形成工具路徑，經過后處理生成NC代碼，傳入加工中心，對金屬板材鋁進行了數控逐次塑性成形實驗。

　　廣東省自然科學基金資助項目蹁號：90546）收稿曰期：2001―08―28司開發的基于微機平臺的CAD/CAM集成系統w，是目前在機械加工行業使用非常普遍，且相當成功的軟件。它是CAD和CAM集成在一起的一套非常芫整的軟件，既能在Mastercam的CAD部分繪制二維和三維零件圖形，又能在Mastercam的CAM部分對零件圖形直接編制工具路徑5CI Mastercam8.0的CAD模塊，它廣泛地提供了繪制幾何圖形的能力，包拮點、線、圓弧、聚合線、曲面、橢圓、文字和基本的實體。能在任何平面和視角中，包拮在等軸測視圖中繪制立體圖形，能編制標簽、注釋和標注尺寸，也能動態旋轉、平移、比例、放大。系統中曲面模組化已經能夠芫整準確地繪制一個特別復雜工件的外形。可以用昆氏和舉升等方式構造板材件各種形狀的曲面模型。

　　對于復雜的曲面形狀，也可以采用Pro/Engi-neer或其他軟件進行造型，然后用IES文件輸出曲面和線框模型，轉入Mastercam中生成加工程序。

　　3工具軌跡的形成Mastercam系統側重于數控加工編程，其曲線、曲面設計功能是為數控加工編程服務的，具有2~5坐標數控銑削加工編程能力、線切割加工編程能力和車削加工編程能力。

　　在本研究的實驗中，板材塑性成形的工具路徑按照切削加工的編程方式產生，用工具運動軌跡所形成的包結面代替模具的型面而成形零件。

　　塑性成形雖然是以切削方式得到工具路徑，但成形中利用的只是刀具的軌跡。由于在板材的數控塑性成形實驗中，使用了自制的塑性成形工具代替了數控機床原來的刀具，并在數控機床上安裝新研制的專門夾持裝置，將板材夾在中間，并在底部留一定的塑性變形空間。這樣，保證在成形過程中，沿著刀具的軌跡，金屬板材發生的是塑性變形，而不是切削。

　　用MasterCAM曲面加工功能中的挖槽方式對板材平面進行粗加工，然后可以用流水線、等高線等多種方式進行精加工。當然，這里的粗加工并不等同于真正的挖槽，只是利用了挖槽方式的軌跡。是在MasterCAM中用挖槽方式走出的粗加工軌跡。軌跡線是從上到下，在同一層則是從內向外。是成形出的一些鉬制件。

　　4結束語板材的數控逐次塑性成形把CAD技術、數控技術和金屬塑性成形技術結合起來，不用模具就能把金屬板材直接成形為所需的制品，創造了一種新的塑性加工方法。它能快速響應市場和用戶的需要，真正適應現代制造業的需要，滿足產品不斷更新換代的需求，滿足產品不斷創新設計、多品種、少批量的要求。本文利用了計算機、數控機床和塑性成形技術，將計算機、加工中心以及形狀簡單的工具、結構簡單的夾具組成了一個數控逐次塑性成形系統，并對板材的數控逐次塑性成形進行了初步研究，成功地加工了一些形狀各異的制件，而且其成形極限有所提高。