雙曲異形鋁板加工

雙曲線繞其對稱軸旋轉(zhuǎn)而生成的曲面即為雙曲面。雙曲面是一種二次曲面。分為單葉雙曲面、雙葉雙曲面和旋轉(zhuǎn)雙曲面。多曲鈑金零件廣泛應(yīng)用于汽車、航空、化工等工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，隨著設(shè)計和制造水平的不斷提高，產(chǎn)品中越來越多的涉及到帶有曲面的鈑金件。本技術(shù)研究成功應(yīng)用于珠江新城海心沙地下空間及公園工程、廣州亞運城主媒體中心工程、廣州全部體育演藝中心工程中。同時亦適用于各類造型奇特、且具有空間多維性的不規(guī)則造型曲面鋁板幕墻工程的施工。 隨著科技水平的發(fā)展，大型公共建筑的增多，各種造型奇特的大型鋁板幕墻亦在建筑行業(yè)中使用得越來越多，但外觀造型的質(zhì)量控制、施工成本控制、施工效率的提高、幕墻收口一直是大型異型鋁板幕墻施工過程的突出問題，而飄帶狀空間多維曲面鋁板幕墻施工關(guān)鍵技術(shù)是一種能解決以上施工問題、提高施工效率以及施工質(zhì)量的幕墻施工技術(shù)，因此有望廣泛應(yīng)用于各類異型大型幕墻施工中，且擁有廣闊的應(yīng)用前景。

隨著三維多曲建筑外殼（雙曲鋁單板）的發(fā)展，數(shù)控設(shè)備已經(jīng)大量的運用到加工生產(chǎn)中，如何提高數(shù)控設(shè)備的加工能力，開發(fā)數(shù)控設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域，成為工藝人員關(guān)心的熱點問題之一，對于普通簡單組件的加工，通過手工編程即可實現(xiàn)，而對于復(fù)雜曲面零件的加工，需要運用先進(jìn)的CAM軟件制造技術(shù)來實現(xiàn)。雙曲鋁單板拉深成形主要是利用金屬鋁材料的塑性，凸凹模之間的作用力來加工外殼件的一種方法。由于其操作簡單，生產(chǎn)率高，便于實現(xiàn)機械化和自動化生產(chǎn)，能加工出其它方法難以加工或難以制造的形狀復(fù)雜的曲面零件，因而在飛行器、兵工、汽車、電器日常生活等方面應(yīng)用及其廣泛。由于曲面零件拉深容易產(chǎn)生起皺和破裂等缺陷，通常采用增加壓邊圈裝置，改變壓邊力大小來有效防止起皺和破裂，所以研究曲面拉深成形性能，尤其對成形過程中所施加壓邊力大小的研究仍是拉深成形中熱點之一。壓邊力的大小對拉深有很大的影響，壓邊力過大，會增加危險截面處的拉應(yīng)力，導(dǎo)致變薄超差或拉裂破壞，壓邊力太小則防皺效果不好，因此合理選擇壓邊力的大小和加載關(guān)系顯得尤為重要。

壓邊力的加載拉深成形過程中施加壓邊力有三種加載模式。一種是定常壓邊力加載模式，是指在整個板料拉深成形中壓邊力的值不隨時間和行程而改變，其值是一個由經(jīng)驗公式得到的常數(shù)。從加工過程中工藝的復(fù)雜度來看，如果零件能在定常壓邊力下順利成形，那么定常壓邊力就是其較優(yōu)壓邊力。但實踐說明，對于復(fù)雜曲面零件而言，定常壓邊力加載可以成形零件的范圍很小。第二種是較限壓邊力加載，是指在板料拉深過程中壓邊力的值是使坯料不發(fā)生起皺、拉裂現(xiàn)象的非常大壓邊力。劉建華等通過理論分析結(jié)合試驗研究，獲得了不拉裂條件下清理內(nèi)皺發(fā)生的較限壓邊力計算公式。法蘭臨界小壓邊力力公式，并驗證了臨界壓邊力加載曲線的可行性以及節(jié)能性，厚度分布更加合理、均勻的優(yōu)點。雖然利用較限壓邊力可以有效地避免失穩(wěn)現(xiàn)象，但由于隨著拉深的進(jìn)行較限壓邊力是變化的，而且采用較限壓邊力加載很難控制，所以僅有于預(yù)測失穩(wěn)及理論研究。為此，為了獲得更好的尺寸精度、加工質(zhì)量以及較高的生產(chǎn)率，一些學(xué)者提出了第三種加載模式即變壓邊力加載模式，是指在板料拉深過程中隨時間或凸模行程合理地調(diào)整所施加壓邊力的大小。變壓邊力加載模式又分為漸增型、漸減型、∧型和∨型[。20世紀(jì)90年代Sim H.B.和Boyce M.C. 率先用有限元的方法對變壓邊力加載的拉深過程進(jìn)行了數(shù)值模擬試驗，試驗表明這種方法能有效舒緩起皺。雙曲鋁單板廠家進(jìn)行了板料的定常壓邊力和變壓邊力拉深試驗，分析比較得出下降型的變壓邊力模式能夠提高錐形件的較限拉深高度，降低拉深過程中的成形力。利用Dynaform軟件，進(jìn)行了盒形件在整體壓邊圈和分塊壓邊圈分別在定壓邊力，以及漸增型、漸減型、∧型和∨型四種變壓邊力情況下的拉深成形進(jìn)行了研究，得出變壓邊力均可提高盒形件的成形較限，分塊壓邊圈下漸增型的加載模式可以是帶外凸圓弧的盒形件獲得較優(yōu)成形較限。利用數(shù)值模擬軟件，對高等02鋁合金板料進(jìn)行了隨時間變化和隨壓邊圈位置變化的變壓邊力拉深研究，得出采用先增后減的壓邊力可以顯著提高鋁合金板料的成形性能，施加壓邊力時，應(yīng)根據(jù)壓邊圈相對位置材料流入凹模速度和變形程度來確定各部分壓邊圈壓邊力的大小。利用數(shù)值模擬進(jìn)行各種加載方式的比較研究表明，采用變壓邊力加載相對于定常壓邊力加載大大改善了拉深成形性能，提高了拉深較限。為此，目前拉深復(fù)雜曲面零件大多采用變壓邊力加載方式。雙曲鋁單板廠家的操作工熟練掌握鈑金工藝技術(shù)是非常必要的，有利于鈑金件生產(chǎn)管理，是提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低成本的重要保證，是把雙曲鋁板價格從1500元/平方定格到450-800元/平方的可接受區(qū)間范圍的堅實基礎(chǔ)。