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    數字化成形技術--發達國家的企盼

    其實，多點成形這一設想日本人早在20世紀50年代就已提出。幾十年來，日本、美國等技術發達國家的一些研究機構與企業一直進行著有關多點成形技術的研究，日本幾乎所有的大型造船公司都曾嘗試過把該技術應用于船體外板的曲面成形；但由于沒有掌握其中的關鍵技術，尚處于實驗室研究階段。美國的大學與企業也對型面可重構的柔性成形技術進行了幾十年的研究與探索，制造過實驗室原型機。后來，由美國麻省理工學院與美國航空部門聯合投入1400萬美元，開發了型面可變的蒙皮拉形裝置，但只能用于變形量較小的蒙皮拉形。

　　長春瑞光科技有限公司是目前在國內外唯一實現了板類件多點數字化成形壓力機商品化與產業化的企業。公司由優秀留學回國人員李明哲教授領導，專門從事多點數字化成形設備的開發與制造。

　　長春瑞光科技有限公司以吉林大學無模成形技術開發中心為技術依托單位，擁有專職研發人員二十余人，其中教授五人、副高級職稱人員五人，具有博士學位的研究人員九人，專業覆蓋機械、材料加工、流體傳動、力學、自動控制、計算機等多種學科，并有十余名博士研究生、二十余名碩士研究生參與設計與開發，具有強大的人才優勢。通過對多點數字化成形技術的深入研究，由李明哲教授率領的這一研發團隊掌握了一系列關鍵技術，在其基礎理論、軟件開發、實用技術等方面取得了具有國際領先水平的科技成果，發表多點成形方面的學術論文220多篇，超過國內外相關論文總數的三分之二。同時，瑞光公司還擁有一批經驗豐富的工程技術人員、熟練的技術工人及營銷人員，可滿足產品設計、開發、生產及銷售等各種需要。公司十分重視科研開發活動，設有多個研發部門，并配置了完備的設備設施，包括產品研發室、成形實驗室、軟件開發室、設計室、電氣開發室等研發部門。并配置了四臺多點成形機及三坐標測量儀、激光測量儀、數控加工中心、高檔微機等高精尖設備，為研發人員提供了充足、良好的研發環境。

　　瑞光公司董事長李明哲是留日博士、吉林大學教授、博士生導師，是中國機械工業科技專家、享受國務院政府特貼、教育部“跨世紀優秀人才培養計劃”人選及全國“百千萬人才工程”首批人選、吉林省首批省管優秀專家、吉林省有突出貢獻的專業技術人才。

　　1990年，李明哲在日本拿到了博士學位后，進入日本日立公司生產技術研究所從事博士后研究。在博士后研究期間，他從板材無模多點成形的新穎構想開始，經過不斷探索和鉆研，主持開發出世界第一臺計算機控制的無模多點成形實用機，使板材的無模成形成為現實。1993年回國后，李明哲教授組建了吉林大學無模成形技術開發中心，繼續在多點成形技術方面進行深入、系統的研究與開發工作。在多點成形基礎理論、專用軟件、實用技術以及設備開發等方面取得了一系列具有自主知識產權、達到國際領先水平的成果；并為推動該技術的產業化工作，于2002年組建了產學研實體———長春瑞光科技有限公司。在多點成形方面的研究成果，獲得國內外有關專家的高度評價并受到有關企業的廣泛關注。

　　2006年10月，“基于多點成形方法的飛機蒙皮制造用數字化調整裝置”被列為歐盟第六框架協議國際合作項目。該項目由吉林大學與英國卡迪夫大學共同發起，還有比利時、西班牙與意大利等國家的四家研究機構與企業共同參與，其中由吉林大學與瑞光公司負責多點成形與多點拉形兩種設備的主要研發工作。該項目是歐盟框架協議計劃實施以來，中方參加單位在航空航天領域獲得歐盟研究經費最多的一個項目；亦是我國科研人員在與西方發達國家進行裝備制造業的頂尖技術合作中，首次居于主動與主導地位的項目。這個事實從一個側面說明歐盟國家充分認可吉林大學與瑞光公司在多點數字化成形研究與開發方向的技術水平。目前已有幾家歐盟用戶正在聯系相關設備的訂購事宜。

　　（三）數字化成形———巨大的應用潛力有待進一步挖掘瑞光公司的多點數字化成形設備已在鳥巢建筑工程、高速列車、船體外板、醫學工程等多個領域成功應用，創造了極大的經濟和社會效益。除了這些領域外，該設備還有更廣闊的應用前景。

　　汽車工業是當今全球性的支柱產業，而在汽車制造業中應用最多的加工件是各類覆蓋件。轎車、客車的覆蓋件約占整車零件的40%~60%，貨車的覆蓋件也達20%~30%。這些零件形狀復雜，成形難度很大。傳統的制造方式一般都采用整體模具成形技術，而用模具成形一種零件往往需要數套模具，經多道工序才能完成。模具制造的成本極高、開發一個車型的覆蓋件模具一般需要數千萬元乃至1億~2億元的投入，生產準備周期長，平均需要一年以上的制造周期。同時，模具還要經過多次調試與修改。而用模具生產還要使用重型設備，多數為幾百噸甚至幾千噸的壓力機，因而要花費大量的資金。因此，傳統的汽車覆蓋件生產方式嚴重制約新車型的開發進程。如果采用數字化成形裝備可以實現覆蓋件的快速、高質量、低成本生產，加快車型的更新換代、提高市場競爭力。因此，這一技術在新車型開發及概念車、豪華車等個性化車型制造方面將具有非常廣闊的應用前景和極大的國內外市場。我國汽車業發展迅猛，有眾多的汽車制造廠，各汽車廠家都在開發自己的新車型，這些廠家都是薄板沖壓件多點成形技術的潛在用戶，因此，可以毫不夸張地說，數字化成形設備具有廣闊的市場。我國各種汽車年產量已近千萬輛，在汽車覆蓋件生產中采用多點數字化成形技術將通過節省模具及其加工制造費用、降低生產成本等環節創造巨大的經濟效益和社會效益。為了實現汽車覆蓋件的數字化成形，瑞光公司將投入更多的人力與物力，開展相關工作。

　　李明哲及其科研團隊始終遵循“科技是第一生產力”的信念，將科技研發放在第一位。近期在原有研究成果的基礎上，又發展了多點成形理論，提出了效率更高、成本更低的連續多點成形新概念；開發了柔性卷板成形與高效旋壓成形兩種不同成形工藝。柔性卷板成形是對輥式卷板機引入多點調整式柔性輥概念，使其工作輥由固定的剛性直輥變成可以柔性控制的可彎曲輥，從而能夠迫使被成形的板料不僅可以在其縱向產生塑性變形，還可以在橫向沿著柔性輥的不同彎曲形狀產生相應的塑性變形，獲得雙曲度的三維曲面工件。目前，瑞光公司已研制出柔性卷板成形樣機，實現了多種不同形狀曲面件的成形。高效旋壓成形是基于柔性線成形原理，在傳統的旋壓成形中引入了多點調整式柔性輥概念，使旋壓成形用工具由固定的壓頭、搟棒或旋輪變成軸線可彎曲、可柔性控制的蛇形軋輥，使工具與工件的接觸狀態由點接觸變成線接觸，實現回轉曲面件的高效柔性成形。使用這種方法，可以明顯增加變形區尺寸，并且使變形路徑更趨合理，顯著提高成形效率與加工精度。目前，瑞光公司已經開發出高效旋壓成形簡易實驗裝置，實現了圓形件與筒形件的柔性成形，成形效果非常好。

　　采用這種連續多點成形技術，生產效率能達到傳統卷板或旋壓成形時的數倍，甚至數十倍，非常有利于小批量或大型曲面件的制造，特別是在超大型曲面件如大型封頭類工件的制造中可以產生顯著的經濟效益與社會效益。再經過進一步的深入研發，還可以實現高效柔性成形裝置柔性輥的實時控制。這種技術可以用于異型復雜曲面的數字化制造中，從而產生更為可觀的社會和經濟效益。

　　柔性卷板成形與高效旋壓成形是我國裝備制造業原創性技術，具有很高的技術含量與高附加值，能實現高效率、低成本的生產。目前國內外還沒有該類設備出現，因此具有極大的國內外市場潛力。這種技術在機械、電子、化工和民用工業中，尤其在航空、航天與國防工業中都將具有廣闊的應用前景。