一家专注流体压力成形技术
【作 者】程诚;黄祖树;韩聪;白雪山;马子奇;徐勇;贺子芮;郭训忠
【前 言】
随着第四次工业革命的到来，全球范围内的传统制造业正在经历剧烈变革。这场工业界的革命关键特征之一是人、生产机器和产品之问的信息交互明显加强，由此导致的传统大规模生产制造逐渐向多品种、小批量、定制化方向发展。柔性制造技术通过将自动化技术、信息技术及制造技术有机整合起来，实现产品的“柔性”、“敏捷”、“智能”和“集成”制造，这将对传统制造技术的发展提出新的挑战。目前，柔性制造技术已经在国内外得到广泛认可并有着良好的发展趋势[1-2]。
金属薄壁构件柔性成形技术作为柔性制造技术的一个重要分支，在关键零部件大批量定制和个性化生产中扮演至关重要的角色。面对产品更新换代速度加快以及人们对个性化产品需求增加，如何以较低的生产成本和较高的生产效率实现多品种、中小批量零部件的柔性成形制造成为塑性加工领域从业人员主要关心议题之一。针对不同的生产需求，各国研究人员从技术原理、成形工艺和装备设计等方面对塑性成形新技术不断进行研究和探索[3]。
根据结构形式的差异，将柔性成形技术分为金属管材柔性成形技术、金属型材柔性成形技术和金属板材柔性成形技术。并从工艺原理、技术优势和发展趋势等方面分别对柔性成形技术进行了系统的阐述和介绍。通过本文的介绍，希望学者和工业界人士能够根据所采用的金属构件类型，合理选择柔性成形技术。
【结论和展望】
随着人们对个性化、定制化产品需求越来越多，单件小批量的生产制造模式越来越受到工业界的重视，这对传统塑性成形技术提出了巨大挑战。基于三维空间轨迹控制的柔性成形技术可以在无模具或少用模具(仅使用通用模具)的条件下，通过控制成形工具的运动轨迹实现金属材料增量渐进成形，最终完成零部件的整体成形制造。已有研究表明，柔性成形技术在缩短产品研发周期、缩减模具开发成本、改善构件成形性能、提高产品复杂度等方面具有显著优势。针对金属构件不同结构类型，本文综述了金属管材、型材、板材柔性成形技术类别、技术原理、技术优势和发展状况。从已有柔性成形技术调研结果中不难发现，仍然存在以下几个问题。
（1）柔性成形技术及装备的自动化、智能化水平较低。为此，应该更好地引进知识库专家系统、人工神经网络、模糊控制理论等一系列智能技术。将智能技术与成形技术有机结合，进一步提升对柔性成形缺陷预测与分析的能力，从而更加高效、准确地对构件进行成形加工。
（2）力学解析模型的适用范围较窄。目前，传统力学解析模型只适用于处理一些构件截面形状规则或者边界条件简化的柔性成形工艺。新的柔
性成形技术往往用于成形一些具有复杂截面和边界条件的薄壁构件，现有力学解析模型存在一定的不足，不能准确预测和预防相关缺陷。因此，对复杂构件进行柔性成形，急需开发并验证新的理论模型体系。
（3）新技术有限元模拟软件的欠缺。对于一些新的柔性成形技术，现有商业有限元软件不能完全适用，需要开发针对该技术的专业有限元软件，建立对应的有限元模型库。通过有限元模拟技术，对柔性成形过程中复杂构件回弹、破裂等缺陷进行更加合理的分析，以更好地优化成形工艺。
（4）材料种类的局限性。当前，柔性成形技术局限于一些塑性较好的材料，例如碳钢、不锈钢、铝合金等。随着航空航天、舰船、核电等领域对难变形材料的应用需求不断增加，对于钦合金、高温合金等难变形材料的柔性成形技术开发已经刻不容缓。针对难变形材料的成形，可以引入一些特种能场与柔性成形技术进行结合，在降低材料变形抗力的同时提高塑性成形能力。
以下是正文：
