翻边作为金属板料成形的基本工艺,在薄壁件的生产中广泛使用。随着人们生活水平提高,产品更新换代速度加快,基于传统冲压方法的翻边工艺已经难以适应新产品的开发、用户化定制等方面的需求,实践中迫切需要开发快速、高效的翻边技术。本文研究了一种基于单点渐进成形技术的柔性翻边方法(多向无模渐进翻边)。利用改进的工具头进行了翻边(孔)实验,验证了该方法的可行性,分析了成形的变形机理和影响成形质量的各种因素。主要结论如下:(1)物理实验和数值模拟表明,多向无模渐进翻边可以实现任意形状的正向/反向的拉伸和压缩翻边、翻孔成形,从而建立起一个基于渐进成形的更加完整的成形工艺链,相对于传统冲压工艺可大大节约时间和成本。(2)多向无模渐进翻边有与普通单点渐进成形不同的力与变形模式,以及特殊的缺陷类型,如板料的翘曲和屈曲等。其中,翘曲主要表现为翻起边倾斜和过渡圆角过大,主要发生在结构刚度相对较小的翻边板料上,特别是自由边、周围约束较少和外凸的平板形状。翻孔中较少出现翘曲,但容易出现屈曲起皱。采用特殊几何形状的工具头、改进加工轨迹等措施可以消除这些缺陷。(3)工具头肩部的锥角θ对翘曲和屈曲有明显的影响,但对翻边后板料的厚度分布影响很小。如果θ角较小,预成形阶段工具头施加在板边缘上的力会过大,可能引起屈曲失稳。从欧拉失稳准则得到的解析式表明,最小极限θ角的值随着摩擦、屈服应力σs、夹持位置到边缘曲线的距离l的增加而增加,随着弹性模量E和板厚t的增加而减小。如果θ角过大,板的翘曲就很可能发生。对于圆形孔的渐进翻边来说,推荐的θ角范围为20-30°。对于结构刚度很低的板料翻边来说,适合的θ角较小。(4)无模渐进翻边工艺设计时,除一些常见的影响因素,如工具头路径、进给速率和材料性能等以外,工具头几何形状、板的夹持状态和板的几何形状也需要加以综合考虑。,适当修改工具头的外形可控制板的变形,大大减少翘曲等变形缺陷的产生。