1.2 柔性板材渐进成形技术分类

板材渐进成形技术有多种分类方式，通常可以分为单点渐进成形（Single Point Incremental Forming，SPIF）和双点渐进成形（Two Point Incremental Forming，TPIF），如图1-1所示。单点渐进成形是指待成形板材下没有模具支撑，又称为无模渐进成形或正向渐进成形；双点渐进成形是指待成形板材下放置整体或部分支撑模具，又称为负向渐进成形。双点渐进成形中的部分支撑又包括固定支撑成形、双面成形和多点成形等形式。下面将对不同成形形式进行介绍。

图1-1 板材渐进成形技术分类

1.单点渐进成形

单点渐进成形是指仅有一个工具头对板材进行成形加工，且板料下没有支撑模具的渐进成形方式，又称为正向渐进成形。单点渐进成形如图1-2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。单点渐进成形一般用于加工形状结构比较简单的零件，相较于双点渐进成形形式，其加工精度略低，但是成本低、设计开发周期短。单点渐进成形时，工具头按照预先设计的成形轨迹运动，分层逐步地对板材进行塑性加工，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。单点渐进成形所需设备简单，只需要可编程的三维运动机构，如数控铣床、机器人手臂等。

2.双点渐进成形

板材双点渐进成形是指在成形过程中有两个点被约束的成形形式。由图1-3可以看出，板材的两个约束分别来自上方工具头和下方固定支撑模具，其中固定支撑模具可以是整体或部分支撑。整体支撑模具可以是图1-3b所示的凸型也可以是凹形。渐进成形的支撑模具与冲压成形中的模具有很大的区别，其精度要求不需要很高，并且由于成形力较小，在材料选择上也非常灵活，可选择较为经济的木材或高分子材料。双点渐进成形的特点是成形加工时成形工具从支撑区域开始加工，板材四周被夹紧并可以上下移动，成形时应保证板材四周低于成形工具头并始终提供向下的拉伸力，这有助于提高材料的成形性能。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压边装置。

图1-2 单点渐进成形示意图

图1-3 双点渐进成形示意图

a）部分支撑 b）整体支撑

若将板材下方的固定支撑改为可被数控编程运动的成形工具头，双点渐进成形就转变为双面渐进成形，如图1-4所示。两个工具头既可作为成形工具头又可以作为移动支撑，其作用可根据当前和下一步的成形形状确定，通过控制两个工具头的协同运动，对板材进行成形加工。双面渐进成形进一步增强了渐进成形工艺的灵活性，使板材可以从两面进行挤压成形，可以更高效地成形复杂三维板材件。双面渐进成形避免了一些单面渐进成形的局限性，其显著优点是省去了制作支撑模具所需的时间和成本，但其成形设备相对复杂，对工具头的实时控制精度要求较高。

图1-4 双面渐进成形示意图

基于多点模具的渐进成形过程如图1-5所示。成形开始前，以离散的基本体群组成支撑模具型面，将板料放置于多点模具之上，板料周围夹持于可以上下浮动的压边装置之间。成形时，用数控加工设备控制成形工具，使其沿规划好的轨迹逐渐将板料压靠在多点模具上，并最终加工出目标形状的成形件；同时，压边圈在液压缸的作用下随着板料进行移动，以确保被夹持板料上表面的高度与成形工具头端部的高度保持一致。多点渐进成形的优点在于只需要调整和改变多点模具的型面形状，就可以通过控制成形工具头运动轨迹加工出具有不同形状的成形件，提高了成形精度和效率。但是，多点渐进成形对设备要求较高，每个支撑点高度都要求能够精确控制。

图1-5 多点渐进成形示意图