数字化成形技术--发达国家的企盼

    其实，多点成形这一设想日本人早在20世纪50年代就已提出。几十年来，日本、美国等技术发达国家的一些研究机构与企业一直进行着有关多点成形技术的研究，日本几乎所有的大型造船公司都曾尝试过把该技术应用于船体外板的曲面成形；但由于没有掌握其中的关键技术，尚处于实验室研究阶段。美国的大学与企业也对型面可重构的柔性成形技术进行了几十年的研究与探索，制造过实验室原型机。后来，由美国麻省理工学院与美国航空部门联合投入1400万美元，开发了型面可变的蒙皮拉形装置，但只能用于变形量较小的蒙皮拉形。

　　长春瑞光科技有限公司是目前在国内外唯一实现了板类件多点数字化成形压力机商品化与产业化的企业。公司由优秀留学回国人员李明哲教授领导，专门从事多点数字化成形设备的开发与制造。

　　长春瑞光科技有限公司以吉林大学无模成形技术开发中心为技术依托单位，拥有专职研发人员二十余人，其中教授五人、副高级职称人员五人，具有博士学位的研究人员九人，专业覆盖机械、材料加工、流体传动、力学、自动控制、计算机等多种学科，并有十余名博士研究生、二十余名硕士研究生参与设计与开发，具有强大的人才优势。通过对多点数字化成形技术的深入研究，由李明哲教授率领的这一研发团队掌握了一系列关键技术，在其基础理论、软件开发、实用技术等方面取得了具有国际领先水平的科技成果，发表多点成形方面的学术论文220多篇，超过国内外相关论文总数的三分之二。同时，瑞光公司还拥有一批经验丰富的工程技术人员、熟练的技术工人及营销人员，可满足产品设计、开发、生产及销售等各种需要。公司十分重视科研开发活动，设有多个研发部门，并配置了完备的设备设施，包括产品研发室、成形实验室、软件开发室、设计室、电气开发室等研发部门。并配置了四台多点成形机及三坐标测量仪、激光测量仪、数控加工中心、高档微机等高精尖设备，为研发人员提供了充足、良好的研发环境。

　　瑞光公司董事长李明哲是留日博士、吉林大学教授、博士生导师，是中国机械工业科技专家、享受国务院政府特贴、教育部“跨世纪优秀人才培养计划”人选及全国“百千万人才工程”首批人选、吉林省首批省管优秀专家、吉林省有突出贡献的专业技术人才。

　　1990年，李明哲在日本拿到了博士学位后，进入日本日立公司生产技术研究所从事博士后研究。在博士后研究期间，他从板材无模多点成形的新颖构想开始，经过不断探索和钻研，主持开发出世界第一台计算机控制的无模多点成形实用机，使板材的无模成形成为现实。1993年回国后，李明哲教授组建了吉林大学无模成形技术开发中心，继续在多点成形技术方面进行深入、系统的研究与开发工作。在多点成形基础理论、专用软件、实用技术以及设备开发等方面取得了一系列具有自主知识产权、达到国际领先水平的成果；并为推动该技术的产业化工作，于2002年组建了产学研实体———长春瑞光科技有限公司。在多点成形方面的研究成果，获得国内外有关专家的高度评价并受到有关企业的广泛关注。

　　2006年10月，“基于多点成形方法的飞机蒙皮制造用数字化调整装置”被列为欧盟第六框架协议国际合作项目。该项目由吉林大学与英国卡迪夫大学共同发起，还有比利时、西班牙与意大利等国家的四家研究机构与企业共同参与，其中由吉林大学与瑞光公司负责多点成形与多点拉形两种设备的主要研发工作。该项目是欧盟框架协议计划实施以来，中方参加单位在航空航天领域获得欧盟研究经费最多的一个项目；亦是我国科研人员在与西方发达国家进行装备制造业的顶尖技术合作中，首次居于主动与主导地位的项目。这个事实从一个侧面说明欧盟国家充分认可吉林大学与瑞光公司在多点数字化成形研究与开发方向的技术水平。目前已有几家欧盟用户正在联系相关设备的订购事宜。

　　（三）数字化成形———巨大的应用潜力有待进一步挖掘瑞光公司的多点数字化成形设备已在鸟巢建筑工程、高速列车、船体外板、医学工程等多个领域成功应用，创造了极大的经济和社会效益。除了这些领域外，该设备还有更广阔的应用前景。

　　汽车工业是当今全球性的支柱产业，而在汽车制造业中应用最多的加工件是各类覆盖件。轿车、客车的覆盖件约占整车零件的40%~60%，货车的覆盖件也达20%~30%。这些零件形状复杂，成形难度很大。传统的制造方式一般都采用整体模具成形技术，而用模具成形一种零件往往需要数套模具，经多道工序才能完成。模具制造的成本极高、开发一个车型的覆盖件模具一般需要数千万元乃至1亿~2亿元的投入，生产准备周期长，平均需要一年以上的制造周期。同时，模具还要经过多次调试与修改。而用模具生产还要使用重型设备，多数为几百吨甚至几千吨的压力机，因而要花费大量的资金。因此，传统的汽车覆盖件生产方式严重制约新车型的开发进程。如果采用数字化成形装备可以实现覆盖件的快速、高质量、低成本生产，加快车型的更新换代、提高市场竞争力。因此，这一技术在新车型开发及概念车、豪华车等个性化车型制造方面将具有非常广阔的应用前景和极大的国内外市场。我国汽车业发展迅猛，有众多的汽车制造厂，各汽车厂家都在开发自己的新车型，这些厂家都是薄板冲压件多点成形技术的潜在用户，因此，可以毫不夸张地说，数字化成形设备具有广阔的市场。我国各种汽车年产量已近千万辆，在汽车覆盖件生产中采用多点数字化成形技术将通过节省模具及其加工制造费用、降低生产成本等环节创造巨大的经济效益和社会效益。为了实现汽车覆盖件的数字化成形，瑞光公司将投入更多的人力与物力，开展相关工作。

　　李明哲及其科研团队始终遵循“科技是第一生产力”的信念，将科技研发放在第一位。近期在原有研究成果的基础上，又发展了多点成形理论，提出了效率更高、成本更低的连续多点成形新概念；开发了柔性卷板成形与高效旋压成形两种不同成形工艺。柔性卷板成形是对辊式卷板机引入多点调整式柔性辊概念，使其工作辊由固定的刚性直辊变成可以柔性控制的可弯曲辊，从而能够迫使被成形的板料不仅可以在其纵向产生塑性变形，还可以在横向沿着柔性辊的不同弯曲形状产生相应的塑性变形，获得双曲度的三维曲面工件。目前，瑞光公司已研制出柔性卷板成形样机，实现了多种不同形状曲面件的成形。高效旋压成形是基于柔性线成形原理，在传统的旋压成形中引入了多点调整式柔性辊概念，使旋压成形用工具由固定的压头、擀棒或旋轮变成轴线可弯曲、可柔性控制的蛇形轧辊，使工具与工件的接触状态由点接触变成线接触，实现回转曲面件的高效柔性成形。使用这种方法，可以明显增加变形区尺寸，并且使变形路径更趋合理，显著提高成形效率与加工精度。目前，瑞光公司已经开发出高效旋压成形简易实验装置，实现了圆形件与筒形件的柔性成形，成形效果非常好。

　　采用这种连续多点成形技术，生产效率能达到传统卷板或旋压成形时的数倍，甚至数十倍，非常有利于小批量或大型曲面件的制造，特别是在超大型曲面件如大型封头类工件的制造中可以产生显著的经济效益与社会效益。再经过进一步的深入研发，还可以实现高效柔性成形装置柔性辊的实时控制。这种技术可以用于异型复杂曲面的数字化制造中，从而产生更为可观的社会和经济效益。

　　柔性卷板成形与高效旋压成形是我国装备制造业原创性技术，具有很高的技术含量与高附加值，能实现高效率、低成本的生产。目前国内外还没有该类设备出现，因此具有极大的国内外市场潜力。这种技术在机械、电子、化工和民用工业中，尤其在航空、航天与国防工业中都将具有广阔的应用前景。