1.4.2　多点成形

多点成形［14］（multi-point forming）是指使用若干规则排列、高度可调的单元体代替传统整体模具，实现使用一套多点模具完成多个三维曲面加工的一种柔性成形方式。多点成形原理图如图1.4所示。

与多点成形有关的研究可追溯到1863年［15］，许多学者在单元体密度、驱动方式、位置控制方式和多点模具型面连续化方法等方面开展了细致研究。国外与多点成形有关的研究主要集中在日本与美国。在日本，中岛尚正［16］使用金属丝束研制了简易的可重构模具试验装置，并使用其进行了一些简单曲面零件产品的成形。西冈富仁雄等［17，18］开发了万能多点压力成形装置，研究了曲面形状对回弹量与曲面光顺度的影响，但是因无法解决一些技术关键而未能实现应用化。世古成道等［19］从实用性角度出发，开发了具有自动送料装置的三列式压力机。井关日出男等［20，21］通过深入研究传统压力机的构造，研制出具有100个基本体冲头的柔性成形装置，并探索性地研究了冲头结构对成形结果的影响。野本敏治等［22］开发了在基本体冲头上安装压力传感器的多点成形设备，用以监测成形过程中每个基本体冲头的压力值。在美国，与多点成形相关的研究主要集中在麻省理工学院（MIT）、伦斯勒理工学院（RPI）及一些航空制造公司。20世纪80年代初至90年代末，以Hardt［23，24］为主的美国麻省理工学院的学者针对离散模具成形开展了系统的研究。Olsen［25］分析了离散模具成形原理并开发了实验装置，同时对成形结果进行了分析。Walczyk等［26］研究了离散模具中单元体截面形状、单元体群固定方式与限位框架的设计与分析问题。此外，伦斯勒理工学院的学者将可重构离散模具成形引入复合材料成形，并取得了一批研究成果［27-29］。

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图1.4　多点成形原理图

在国内，吉林大学对多点成形进行了较多研究。鉴于多点成形广阔的应用前景，李明哲教授于1994年组建无模成形技术开发中心，经过20多年的不懈努力，李明哲教授及其合作者在多点成形原理［30-32］、装置研发［33，34］、基本体调形方式［35-37］、成形方式［38-41］、成形缺陷及预防措施［42-45］、多点成形应用［46-48］等方面进行了系统的研究，并且逐步实现了多点成形的商业化与产业化。此外，无模成形技术开发中心在多点成形的基础上，还开展了塑料板材多点热成形和防皱多点成形等方面的研究。Peng等［49，50］采用数值模拟分析了温度、压力、冲头矩阵及冲头半径对聚碳酸酯板多点成形结果的影响，并通过试验分析了其成形精度。此外，曹鋆汇等［51-53］通过数值模拟与试验相结合的方式对塑料板多点热成形工艺参数及零件成形精度进行了细致分析。为解决无压边冲压工艺中存在的起皱缺陷，吉林大学发明了一种防皱多点成形方法。刘志卫等［54-56］介绍了防皱多点成形的原理，通过数值模拟分析了板厚、防皱单元压力等工艺参数对最大成形曲率及成形精度的影响，结果表明：与多点成形相比，防皱多点成形方法可以有效抑制板料冲压成形过程中出现的起皱问题。