Ultrasonic heating type incremental sheet forming method creating complex shape and controlling surface function

超声波加热式渐进式板材成形方法创造复杂形状并控制表面功能

基本信息

批准号：
21K03812
负责人：
青木繁
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tokyo Metropolitan College of Industrial Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

近年，フレキシブルかつ変種変量生産に対応可能な，薄肉で複雑形状を有する微細部品の製造技術が要求されている．これを満たすため，軟化させたシート状材料に工具を押し当てて逐次成型するインクリメンタルシート成形（ISF）が，金型を必要としない手法として期待されている．一方で，既存のISFでは，加工原理に起因する亀裂の発生や精度の低さが指摘されており，高精度な複雑形状成形を実現する上で重大な課題である．本研究では，亀裂が生じにくく，成形と同時に表面機能も制御可能な新原理ISF技術「超音波加熱型ISF（Ultrasonic Heating-ISF）」を開発し，高精度かつ高付加価値なマイクロ部品成形を実現する．今年度は．超音波振動を加えながら成形加工する実験を行い，加工特性を実験的に評価するとともに，学術的な裏付けに基づいた最適加工条件の決定指針を確立することを目的とした．超音波振動を加えながら加工することによって潤滑が促進され、摩擦力が低減されることが明らかになった．超音波振動の振幅を大きくすると加工特性が向上することが明らかになり，振動数の影響は小さいことが明らかになった．加工速度については限界があることが確認された．実験結果を確認するためにモデルを構築し，解析を行ったところ，上記の特性を定性的に確認することができた．このことによって，最適な加工条件を決定するための指針を確立するための見通しが得られた．今後，定量的な評価をするために，これまでに構築したモデルを改良するとともに，さらに実験データを取得する．

近年来，人们对具有复杂形状的薄壁、微型零件的制造技术提出了需求，该技术必须灵活且能够处理可变生产。为了满足这一要求，渐进式板材成型（ISF）预计将成为一种不需要模具的方法，其中将工具压在软化的板材上以顺序成型。另一方面，有人指出，现有的ISF由于加工原理的原因，存在裂纹和精度低的问题，这是实现高精度复杂形状成形的一个严重问题。在这项研究中，我们开发了一种称为“超声波加热-ISF”的新原理ISF技术，该技术不易产生裂纹，并且可以在成型的同时控制表面功能，并且能够成型高精度和高附加的微型零件实现价值。今年...本研究的目的是进行超声波振动成型实验，通过实验评估加工特性，并在学术支持的基础上建立确定最佳加工条件的指南。很明显，在施加超声波振动的同时进行加工可以促进润滑并减少摩擦力。可知当超声波振动的振幅增大时，加工特性提高，且振动频率的影响较小。已确认加工速度存在极限。当我们构建模型并进行分析来确认实验结果时，我们能够定性地确认上述特征。这为确定最佳加工条件的指导方针提供了前景。未来，为了进行定量评估，我们将改进目前建立的模型并获得进一步的实验数据。