潘國(guó)軍，李 勇，王 進(jìn)，陸國(guó)棟

（1.浙江廣播電視大學(xué)，浙江 杭州310030；2.浙江大學(xué) 流體動(dòng)力與機(jī)電系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州310027）

普通旋壓作為旋壓工藝的重要組成部分，定義為旋壓過(guò)程中壁厚保持不變的旋壓過(guò)程；旋壓過(guò)程中平板坯料隨芯模旋轉(zhuǎn)，旋輪通過(guò)軸向與徑向控制進(jìn)給路徑，使坯料逐步發(fā)生塑性成形，最終貼合至芯模表面成形.普通旋壓繼承了旋壓工藝局部成形旋壓力小、材料改善等特性，在汽車(chē)、航空等板料件成形領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用潛力.由于普通旋壓工藝的自身特性，當(dāng)前研究主要集中在以下2大方面.

1）普通旋壓工藝機(jī)理研究.在普通旋壓過(guò)程中，坯料壁厚并非保持不變，實(shí)際工藝狀態(tài)與定義間存在一定的差距，因而工藝機(jī)理一直都是研究熱點(diǎn)與難點(diǎn)之一.

2）普通旋壓軌跡曲線及道次規(guī)劃研究.普通旋壓工藝相對(duì)于沖壓傳統(tǒng)工藝更利于復(fù)雜類型的曲面件加工，一般需要進(jìn)行多道次加工，以確保成形件精度與質(zhì)量，因此普通旋壓軌跡曲線及道次規(guī)劃是決定普通旋壓應(yīng)用與拓展的決定性因素.

劉建華等［1］對(duì)多道次普旋旋輪軌跡的發(fā)展進(jìn)行整理，論述了不同類型軌跡曲線對(duì)旋壓工藝的影響，但對(duì)道次軌跡規(guī)劃方法缺少足夠的探討；Music等［2］對(duì)整個(gè)旋壓工藝，包括普通旋壓、強(qiáng)力旋壓以及新型旋壓的發(fā)展歷程及研究現(xiàn)狀進(jìn)行整體綜述，但在普通旋壓軌跡曲線及成形影響的相關(guān)研究方面綜述不足.

本文通過(guò)對(duì)近年國(guó)內(nèi)外相關(guān)關(guān)鍵文獻(xiàn)的整理，論述了現(xiàn)有研究中對(duì)于普通旋壓機(jī)理及成形缺陷的相關(guān)研究成果，并對(duì)現(xiàn)有的普通旋壓工藝參數(shù)優(yōu)化方法進(jìn)行歸納整理；整理了旋輪路徑及軌跡曲線選擇及影響的相關(guān)研究成果，最終論述了現(xiàn)有多道次軌跡規(guī)劃方法研究，以便為后續(xù)的相關(guān)研究提供借鑒與指導(dǎo).

1 普通旋壓工藝機(jī)理及成形缺陷

普通旋壓成形工藝示意圖及一些典型應(yīng)用如圖1所示.普通旋壓機(jī)理及成形缺陷研究是旋壓工藝應(yīng)用的基礎(chǔ)性研究，也是熱點(diǎn)研究方向，因而有較多的研究成果出現(xiàn).表1整理了普通旋壓工藝機(jī)理及成形失效2個(gè)研究方向中的各關(guān)鍵研究點(diǎn)及其研究成果與進(jìn)展程度.

1.1 普通旋壓機(jī)理研究

普通旋壓工藝機(jī)理的研究目的在于揭示普通旋壓過(guò)程中變形區(qū)的受力狀態(tài)及應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，用以指導(dǎo)工藝路徑選擇與規(guī)劃.已有的研究成果主要集中在普通旋壓坯料變形特性的基礎(chǔ)性研究以及關(guān)鍵工藝參數(shù)對(duì)成形質(zhì)量的應(yīng)用性研究2方面.

圖1 普通旋壓成形Fig.1 Conventional spinning process

1.1.1 普通旋壓變形特性 在普通旋壓坯料變形特性研究方面，利用分析方法進(jìn)行理想模型構(gòu)建以及利用仿真方法進(jìn)行變形狀態(tài)獲取與分析是2類主要的研究方法.

分析模型方法通過(guò)對(duì)成形過(guò)程建立數(shù)學(xué)模型，從而直觀地描述成形工藝過(guò)程，是早期研究中使用較多的方法；Sortais等［7］利用試驗(yàn)與數(shù)學(xué)模型研究普通旋壓過(guò)程中壁厚變化的影響因素，采用能量上限法推導(dǎo)出旋輪切向力理論模型，通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試驗(yàn)證了模型的有效性.Quigley等［8］提出普通旋壓應(yīng)變預(yù)測(cè)分析模型，基于變形過(guò)程中坯料體積不變性原理，計(jì)算變形過(guò)程中三向應(yīng)變（軸向、徑向及切向），從而獲取預(yù)測(cè)模型，試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證與揭示了普通旋壓應(yīng)變機(jī)理，如圖2所示.圖中，R 為徑向距離，S為應(yīng)變.

圖2 徑向及切向應(yīng)變實(shí)驗(yàn)與分析結(jié)果對(duì)比圖［8］Fig.2 Comparison analysis of radial strains and hoop strains in spinning experiments［8］

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的普通旋壓工藝研究通過(guò)實(shí)驗(yàn)及仿真的分析方法進(jìn)行；Kang等［9］通過(guò)普通旋壓試驗(yàn)，在不同旋輪軌跡情況下研究工藝過(guò)程中的坯料變形機(jī)理，研究表明普通旋壓變形不同于沖壓，但與強(qiáng)力旋壓變形機(jī)理類似，且在多道次旋壓中第一道次軌跡對(duì)于壁厚分布有著關(guān)鍵的影響.Wang等［10］主要通過(guò)建立旋壓工藝的顯式仿真分析模型進(jìn)行多道次旋壓變形機(jī)理研究，通過(guò)建立一個(gè)五道次旋壓模型，對(duì)旋壓過(guò)程中的旋壓力、變形區(qū)應(yīng)力及應(yīng)變等進(jìn)行詳細(xì)提取與分析，揭示了多道次旋壓過(guò)程中關(guān)鍵參數(shù)狀態(tài)及其與變形情況間的相干關(guān)系.

1.1.2 普通旋壓工藝參數(shù)的影響 在普通旋壓工藝參數(shù)研究方面，各類關(guān)鍵工藝參數(shù)（如旋輪進(jìn)給率、主軸轉(zhuǎn)速、旋輪圓角、旋輪直徑、坯料厚度及入旋角等）對(duì)普通旋壓成形過(guò)程中的應(yīng)力應(yīng)變、旋壓力以及成形質(zhì)量的影響研究均有相關(guān)文獻(xiàn)及結(jié)論［13-21］，研究成果較多，如表1所示，且可以直接應(yīng)用于指導(dǎo)工業(yè)生產(chǎn)中的工藝參數(shù)制訂與修正.

普通旋壓工藝機(jī)理已有較好的研究基礎(chǔ).普通旋壓變形分析模型在一定程序上揭示了普通旋壓變形機(jī)理及變形特性，但由于模型獲取均采用一定程度的簡(jiǎn)化，僅適用于一些較簡(jiǎn)單的加工狀態(tài)；針對(duì)復(fù)雜曲面件情況下的普通旋壓，現(xiàn)有的分析模型不足以揭示各曲線段的變形過(guò)程與機(jī)理，需要進(jìn)一步結(jié)合仿真分析方法對(duì)各過(guò)程狀態(tài)進(jìn)行深入探究；在未來(lái)的研究中須克服仿真分析方法求解時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、無(wú)法有效應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的問(wèn)題.

1.2 普通旋壓成形缺陷研究

成形缺陷是導(dǎo)致普通旋壓工藝過(guò)程失效的關(guān)鍵因素，包括褶皺、破裂等常見(jiàn)缺陷形式，因而獲取成形缺陷的產(chǎn)生機(jī)理并實(shí)現(xiàn)缺陷預(yù)測(cè)一直是普通旋壓工藝研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn).現(xiàn)有的研究在缺陷產(chǎn)生機(jī)理及預(yù)測(cè)方面均有一定的成果出現(xiàn).

Kobayashi［22］通過(guò)將普通旋壓工藝與沖壓工藝進(jìn)行對(duì)比，研究成形過(guò)程的不穩(wěn)定模型，主要對(duì)普通旋壓過(guò)程中起皺失效影響原因進(jìn)行分析，從應(yīng)變角度出發(fā)，建立起皺產(chǎn)生模型，通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了該模型的有效性.Wang等［23］研究進(jìn)給率對(duì)普通旋壓起皺產(chǎn)生的影響，通過(guò)對(duì)旋壓件邊緣徑向坐標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)差求解，對(duì)wrinkling進(jìn)行分級(jí)；結(jié)果顯示，隨著進(jìn)給率的增加，起皺產(chǎn)生且趨于嚴(yán)重；存在一個(gè)進(jìn)給率極大值，在此范圍內(nèi)可以避免起皺現(xiàn)象的產(chǎn)生；且成形區(qū)域過(guò)高的切向壓應(yīng)力可能是導(dǎo)致起皺產(chǎn)生的原因.Xia等［25］通過(guò)對(duì)于杯形件一次性拉伸旋壓試驗(yàn)，研究各參數(shù)對(duì)成形缺陷產(chǎn)生的影響；研究表明，起皺、頸縮和破裂等缺陷產(chǎn)生主要與材料性質(zhì)、進(jìn)給率及芯模圓角半徑相關(guān)，同時(shí)破裂主要發(fā)生在與芯模底部接觸的坯料區(qū)域；在此基礎(chǔ)上，Xia等［25］通過(guò)獲取的參數(shù)繪制成形極限圖，如圖3所示.

表1 普通旋壓機(jī)理及成形失效研究成果及進(jìn)展統(tǒng)計(jì)Tab.1 Statistics of research achievements in conventional spinning mechanism and forming failure

圖3 成形極限圖［25］Fig.3 Forming limit diagram［25］

相比之下，普通旋壓成形缺陷預(yù)測(cè)的相關(guān)研究及成果較有限.Kleiner等［24］研究旋輪、成形道次及坯料轉(zhuǎn)速等工藝參數(shù)對(duì)起皺現(xiàn)象的影響；在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)統(tǒng)計(jì)學(xué)試驗(yàn)，利用非線性時(shí)間序列方法結(jié)合有限元仿真方法，構(gòu)建關(guān)鍵工藝參數(shù)對(duì)起皺產(chǎn)生的控制模型，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)起皺產(chǎn)生情況的預(yù)測(cè)，提高普通旋壓成形有效的概率.

成形缺陷直接影響普通旋壓成形工藝的有效性，但現(xiàn)有的研究成果無(wú)法實(shí)現(xiàn)在工藝過(guò)程中對(duì)成形缺陷進(jìn)行控制.其中，起皺研究成果較多且已初步實(shí)現(xiàn)其預(yù)測(cè)與控制；然而破裂、頸縮等成形缺陷研究還處于起步階段，獲取普通旋壓過(guò)程中的破裂產(chǎn)生機(jī)理，實(shí)現(xiàn)金屬破裂的有限元仿真分析是后續(xù)成形缺陷研究的重要方向之一.

2 普通旋壓工藝優(yōu)化與控制

在普通旋壓工藝機(jī)理及成形極限研究成果的基礎(chǔ)上，如何將其運(yùn)用至旋壓工藝優(yōu)化與控制，是近年來(lái)旋壓工藝領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)與難點(diǎn)之一.由于旋壓工藝局部動(dòng)態(tài)成形特性，各項(xiàng)參數(shù)均處于動(dòng)態(tài)變化之中且相互之間呈現(xiàn)高度非線性相干關(guān)系，使得旋壓工藝優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)較困難.在現(xiàn)有研究中，多利用數(shù)學(xué)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)于大量、多維度旋壓工藝數(shù)據(jù)的整理，從而實(shí)現(xiàn)旋壓工藝優(yōu)化模型構(gòu)建，表2整理了現(xiàn)有研究中出現(xiàn)的主要工藝參數(shù)優(yōu)化方法.

表2 普通旋壓工藝參數(shù)優(yōu)化方法整理Tab.2 Organization of optimization methods of process parameters in conventional spinning

Essa等［26-27］利用杯形件旋壓成形進(jìn)行研究，通過(guò)大量試驗(yàn)及仿真輔助，確定對(duì)普通旋壓質(zhì)量（壁厚、回彈）有影響的關(guān)鍵參數(shù)（進(jìn)給率、貼模間隙、旋輪圓角半徑等）；在此基礎(chǔ)上，利用正交試驗(yàn)方法結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)理論，實(shí)現(xiàn)基于各項(xiàng)工藝參數(shù)的旋壓質(zhì)量預(yù)測(cè)與控制，實(shí)驗(yàn)表明優(yōu)化后的工藝參數(shù)使得旋壓質(zhì)量提高22%.Auer等［28-29］將降維方法應(yīng)用到普通旋壓參數(shù)優(yōu)化中，將旋壓軌跡相關(guān)參數(shù)設(shè)置為影響因子，壁厚分布相關(guān)參數(shù)為目標(biāo)因子，通過(guò)旋壓試驗(yàn)獲取大量數(shù)據(jù)，將其應(yīng)用于PCA 主成分分析法等降維方法中，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)因子的優(yōu)化；與優(yōu)化后結(jié)果相比，成形質(zhì)量有較大的提升，如圖4所示.圖中，St為板料厚度，lu為展平長(zhǎng)度.Henkenjohann等［30］通過(guò)引入ASOP 方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)于板料旋壓過(guò)程的優(yōu)化；優(yōu)化目標(biāo)設(shè)置為無(wú)失效及旋壓設(shè)備結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)，通過(guò)建立旋壓工藝數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)失效點(diǎn)的規(guī)避；在此基礎(chǔ)上，基于CBS方法實(shí)現(xiàn)對(duì)旋壓參數(shù)的優(yōu)化，案例推理（case based reasoning，CBS）方法的原理如圖5所示.Frey等［31］提出利用分層概率模型實(shí)現(xiàn)對(duì)于參數(shù)設(shè)計(jì)方法的穩(wěn)健性衡量；同時(shí)，指出該方法在對(duì)旋壓工藝這類參數(shù)繁多且非線性相關(guān)問(wèn)題的優(yōu)化方面有著較大的應(yīng)用潛力，但沒(méi)有對(duì)此進(jìn)行深入探討.

普通旋壓工藝參數(shù)優(yōu)化是實(shí)現(xiàn)旋壓工藝在工業(yè)上廣泛應(yīng)用需要攻克的關(guān)鍵問(wèn)題之一.現(xiàn)有的研究成果僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)于單個(gè)或局部工藝參數(shù)的優(yōu)化或者對(duì)于特定工況下的全局優(yōu)化，優(yōu)化方法的可擴(kuò)展性較差；由于旋壓工藝本身的非線性特性，優(yōu)化方法均趨于復(fù)雜，進(jìn)一步限制了普通旋壓工藝的發(fā)展及在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用.Henkenjohann 等［30］提出通過(guò)對(duì)現(xiàn)有已知工藝特性的整理歸納，構(gòu)建特征參數(shù)模型數(shù)據(jù)庫(kù)，在此基礎(chǔ)上利用人工智能方法實(shí)現(xiàn)特征擴(kuò)展是一種比較有潛力的優(yōu)化方法，但有效的優(yōu)化算法有待進(jìn)一步的研究.

圖4 多道次普通旋壓參數(shù)優(yōu)化前后壁厚分布情況對(duì)比示意圖［29］Fig.4 Comparison of thickness distributions before and after the optimization in conventional spinning［29］

圖5 板料旋壓工藝CBS方法原理示意圖［30］Fig.5 CBS methods for sheet spinning process［30］

3 普通旋壓旋輪路徑及軌跡曲線

3.1 普通旋壓旋輪運(yùn)動(dòng)方式研究

在普通旋壓過(guò)程中，不同類型的旋輪運(yùn)動(dòng)方式與運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)零件成形質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用，也是普通旋壓旋輪路徑研究的基礎(chǔ)，因而有較多的研究成果出現(xiàn).現(xiàn)在的相關(guān)研究根據(jù)研究目標(biāo)大體可以分為3類：1）旋輪軌跡貼模方式對(duì)成形件質(zhì)量影響研究，包括逐次貼模、僅最終道次貼模及混合式等3類貼模方式的相關(guān)研究；2）不同道次間的軌跡配合方式對(duì)成形件質(zhì)量影響的研究，包括正程旋壓變形和正反程旋壓變形的相關(guān)研究；3）不同軌跡曲線形狀對(duì)成形件質(zhì)量的影響研究，包括直線、凹曲線、凸曲線等典型曲線類型對(duì)成形的影響，上述研究對(duì)象多以杯形件加工為實(shí)例，表3詳細(xì)整理出各類研究的研究點(diǎn)及相應(yīng)的研究成果.

混合式貼模方式較其他貼模方式更利于成形件質(zhì)量提高，但現(xiàn)有的相關(guān)研究較少，貼模路徑及貼模策略均有待進(jìn)一步的研究；在道次配合方面，正返程道次配合旋壓在工業(yè)中的應(yīng)用較多，但正返程配合策略及返程軌跡選取均通過(guò)大量試驗(yàn)獲得，相關(guān)研究較薄弱；軌跡形狀的相關(guān)研究是現(xiàn)在的研究熱點(diǎn)，各類曲線均有相關(guān)研究.

3.2 普通旋壓旋輪軌跡曲線影響研究

在普通旋壓旋輪運(yùn)動(dòng)方式的影響研究基礎(chǔ)上，很多學(xué)者對(duì)包括單道次及多道次旋壓方式的普通旋壓旋輪軌跡曲線對(duì)成形件質(zhì)量的影響進(jìn)行研究.在多道次旋壓研究方面，大部分學(xué)者選擇正反程道次配合方式進(jìn)行試驗(yàn)研究.根據(jù)所選擇的研究方法，該部分研究可以分為2大類：1）在貼模旋壓情況下，多道次普通旋壓關(guān)鍵軌跡參數(shù)對(duì)成形件質(zhì)量的影響研究；2）在不貼模旋壓情況下，單道次及多道次旋壓關(guān)鍵軌跡參數(shù)對(duì)成形件質(zhì)量的影響研究.表4對(duì)上述2大類研究進(jìn)行詳細(xì)的歸納整理.

表3 普通旋壓旋輪運(yùn)動(dòng)方式影響研究成果整理Tab.3 Organization of research achievements in roller passes in conventional spinning

普通旋壓工藝中旋輪軌跡曲線對(duì)成形件質(zhì)量有著重要的影響.對(duì)于單道次旋壓情況下各類旋輪運(yùn)動(dòng)方式及軌跡曲線的研究較成熟，在一定程度上有效地指導(dǎo)了旋壓工藝路徑設(shè)置；上述研究（見(jiàn)表3）多集中于定性影響關(guān)系研究，定量關(guān)系尚未獲取，因而研究成果僅對(duì)特定工況有效；同時(shí)對(duì)于多道次軌跡曲線及道次間影響的相關(guān)研究還比較欠缺.

4 普通旋壓多道次旋輪軌跡規(guī)劃

在普通旋壓路徑及軌跡曲線影響研究的基礎(chǔ)上，如何實(shí)現(xiàn)多道次普通旋壓軌跡曲線規(guī)劃以獲得較好的成形質(zhì)量，成為實(shí)現(xiàn)普通旋壓工藝在汽車(chē)、飛機(jī)殼體等復(fù)雜曲面件領(lǐng)域推廣應(yīng)用的關(guān)鍵；表5整理了現(xiàn)在研究中提出的具有代表性的多道次軌跡規(guī)劃方法.

劉興家等［38］提出應(yīng)用于封頭旋壓的基于變形量分配的旋壓軌跡規(guī)劃方法；基于道次間旋壓變形量合理分配，提出以等效應(yīng)力為目標(biāo)量的漸開(kāi)線軌跡規(guī)劃技術(shù)，從變形量及曲線特性兩方面實(shí)現(xiàn)軌跡規(guī)劃.但研究?jī)H提出了相關(guān)理論方法，缺乏相關(guān)的有效性驗(yàn)證.Wang等［41］采用試驗(yàn)和有限元仿真技術(shù)，研究凸凹曲線、凸曲線、直線、凹曲線等不同旋壓路徑對(duì)應(yīng)力、應(yīng)變及壁厚分布等的影響，如圖6所示.圖中，RN為歸一化后的徑向距離，T 為厚度.劉福巖等［42］提出B樣條曲線應(yīng)用于旋壓多道次軌跡規(guī)劃的方法；基于B 樣條曲線的幾何特性，確定旋壓坯料與成品零件的曲線為始、終曲線；將旋壓道次軌跡規(guī)劃變成一個(gè)曲線函數(shù)生成問(wèn)題；利用插值和擬合理論生成中間曲線函數(shù)，定義為中間道次旋壓軌跡.陳嘉等［39］提出基于等間距的多道次普通旋壓軌跡規(guī)劃方法；研究多道次旋壓加工中正程與正反程不同道次配合情況下旋輪漸開(kāi)線軌跡設(shè)計(jì)與生成；以道次間等間距進(jìn)給為目標(biāo)，給出漸近線的生成方式；從而確定道次起點(diǎn)、終點(diǎn)及旋輪軌跡；通過(guò)仿真分析不同情況下等效應(yīng)力及應(yīng)變的變化規(guī)律.劉建華［34］將相對(duì)曲率半徑的概念應(yīng)用于普通旋壓軌跡規(guī)劃中，以等效應(yīng)變應(yīng)力最優(yōu)為目標(biāo)，將坯料根據(jù)變形程度分為3段（壓緊段、變形段及邊緣段），逐段實(shí)現(xiàn)基于相對(duì)曲率半徑的軌跡規(guī)劃.Wang等［43-44］從旋壓機(jī)床角度，對(duì)旋輪軌跡進(jìn)行規(guī)劃與修正；根據(jù)運(yùn)動(dòng)幾何關(guān)系，對(duì)機(jī)床中旋輪軌跡實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)；考慮最終的貼模道次旋壓旋輪軌跡的整體偏移及軌跡轉(zhuǎn)折處修正，實(shí)現(xiàn)對(duì)于機(jī)床加工過(guò)程中旋輪軌跡的規(guī)劃，如圖7所示.

表5 普通旋壓多道次軌跡規(guī)劃方法整理Tab.5 Organization of multi-pass planning methods in conventional spinning

圖6 不同旋輪軌跡曲線條件下成形件壁厚分布示意圖［41］Fig.6 Thickness distributions with different roller path curves［41］

圖7 普通旋壓旋輪軌跡補(bǔ)償及多道次軌跡曲線設(shè)計(jì)示意 圖［43］Fig.7 Diagram of roller path compensation and design in conventional spinning［43］

綜上所述，要實(shí)現(xiàn)多道次普通旋壓在復(fù)雜曲面件領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，還有較大的難題需要攻克；現(xiàn)有的相關(guān)研究或傾向于利用單純曲線規(guī)劃技術(shù)進(jìn)行多道次軌跡規(guī)劃，或傾向于利用變形量表征旋壓工藝變形特性以實(shí)現(xiàn)多道次軌跡規(guī)劃；如何綜合曲線規(guī)劃技術(shù)與旋壓工藝變形特性進(jìn)行研究，是實(shí)現(xiàn)適應(yīng)于復(fù)雜曲面件普通旋壓的多道次軌跡規(guī)劃較有潛力的后續(xù)研究方向與研究重點(diǎn).

5 普通旋壓成形工藝及旋輪軌跡研究發(fā)展

5.1 普通旋壓工藝研究方面

（1）已有的分析模型及相關(guān)研究已實(shí)現(xiàn)對(duì)于普通旋壓理想變形特性的有效分析；考慮真實(shí)的復(fù)雜變形狀態(tài)，采用理論分析模型無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效的求解；在后續(xù)研究中可以借助仿真分析方法，提高計(jì)算效率及精度，實(shí)現(xiàn)普通旋壓復(fù)雜變形機(jī)理的量化研究與精確工藝模型構(gòu)建.

（2）普通旋壓褶皺失效機(jī)理及預(yù)測(cè)技術(shù)已有較好的研究基礎(chǔ)；破裂、頸縮等其他失效研究相對(duì)薄弱；進(jìn)一步完善普通旋壓工藝成形極限圖、輔助仿真分析方法，深入揭示各類失效的產(chǎn)生及預(yù)防機(jī)理，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建失效預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，是后續(xù)實(shí)現(xiàn)各類失效情況預(yù)測(cè)與控制的關(guān)鍵.

（3）普通旋壓工藝優(yōu)化研究多集中于杯形件旋壓加工領(lǐng)域，已初步實(shí)現(xiàn)其全局優(yōu)化與控制；但相關(guān)研究成果的可擴(kuò)展性不足，無(wú)法指導(dǎo)其他類型零件加工；在已知工藝特性的基礎(chǔ)上，構(gòu)建基礎(chǔ)特征參數(shù)模型數(shù)據(jù)庫(kù)，利用人工智能方法實(shí)現(xiàn)對(duì)于相似類型零件工藝特征的數(shù)據(jù)擴(kuò)展，是未來(lái)較有潛力的普通旋壓通用化工藝優(yōu)化與控制方法.

5.2 普通旋壓旋輪軌跡研究方面

（1）旋輪多道次正返程混合貼模方式有利于提高普通旋壓成形質(zhì)量與精度；基于試驗(yàn)與仿真分析方法，研究多道次普通旋壓旋輪混合貼模機(jī)理及貼模策略影響是后續(xù)實(shí)現(xiàn)普通旋壓精確成形的重要研究方向.

（2）普通旋壓旋輪軌跡對(duì)成形質(zhì)量的影響是現(xiàn)有的研究熱點(diǎn)；然而，現(xiàn)有的研究成果多集中于定性化分析各類曲線對(duì)成形精度及質(zhì)量的影響，僅針對(duì)特定工況有效；有效實(shí)現(xiàn)軌跡曲線參數(shù)化控制、成形精度標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)定（包括壁厚及形狀精度）以及軌跡曲線-成形精度影響關(guān)系定量化分析是后續(xù)相關(guān)研究的重點(diǎn)與難點(diǎn).

（3）綜合考慮普通旋壓金屬變形特性（如變形量分配影響）與軌跡曲線幾何特性（如曲率影響），構(gòu)建旋壓材料、旋輪軌跡及成形精度的相互影響關(guān)系模型，實(shí)現(xiàn)精密化普通旋壓工藝，是后續(xù)復(fù)雜曲面件多道次普通旋壓軌跡規(guī)劃的相關(guān)研究重點(diǎn).

6 結(jié) 語(yǔ)

本文綜述了近年來(lái)普通旋壓工藝機(jī)理及旋輪軌跡方面的主要研究熱點(diǎn)、相關(guān)研究成果以及研究局限性.通過(guò)高效仿真與實(shí)驗(yàn)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)旋壓工藝機(jī)理與失效準(zhǔn)則的深入研究；將幾何設(shè)計(jì)方法與旋壓成形特性結(jié)合以實(shí)現(xiàn)高精度旋壓加工的多道次軌跡曲線規(guī)劃是后續(xù)研究的難點(diǎn)與重點(diǎn).

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）：

［1］劉建華，楊合.多道次普旋技術(shù)發(fā)展與旋輪軌跡的研究［J］.機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，2003，22（5）：805-807.LIU Jian-hua，YANG He.Multi-passes conventional spinning development and its roller traces research［J］.Mechanical Science and Technology，2003，22（5）：805-807.

［2］MUSIC O，ALLWOOD J M，KAWAI K.A review of the mechanics of metal spinning［J］.Journal of Materials Processing Technology，2010，210（1）：3-23.

［3］FAN S，ZHAO S，ZHANG Q，et al.Plastic mechanism of multi-pass double-roller clamping spinning for arcshaped surface flange［J］.Chinese Journal of Mechanical Engineering，2013，26（6）：1127-1137.

［4］牛衛(wèi)中.錐盤(pán)形工件普旋中最大旋壓力的確定［J］.蘭州鐵道學(xué)院學(xué)報(bào)，1998，17（3）：55-59.NIU Wei-zhong.Determination of spinning force in conventional spinning process of taper-plate work［J］.Journal of Lanzhou Railway Institute，1998，17（3）：55-59.

［5］王強(qiáng)，汪濤，王仲仁.圓板毛坯普旋過(guò)程的力學(xué)解析及實(shí)驗(yàn)研究［J］.鍛壓技術(shù)，1988（6）：012.WANG Qiang，WANG Tao，WANG Zhong-ren.Analytical method and experiments for plectane sheet conventional spinning process［J］.Forging and Stamping Technology，1988（6）：012.

［6］EL-KHABEERY M M，F(xiàn)ATTOUH M，EL-SHEIKH M N，et al.On the conventional simple spinning of cylindrical aluminium cups［J］.International Journal of Machine Tools and Manufacture，1991，31（2）：203-219.

［7］SORTAIS H C，KOBAYASHI S，THOMSEN E G.Mechanics of conventional spinning ［J］.Journal of Engineering for Industry，1963，85（4）：346-350.

［8］QUIGLEY E，MONAGHAN J.Metal forming：an analysis of spinning processes［J］.Journal of Materials Processing Technology，2000，103（1）：114-119.

［9］KANG D C，GAO X C，MENG X F，et al.Study on the deformation mode of conventional spinning of plates［J］.Journal of Materials Processing Technology，1999，91（1）：226-230.

［10］WANG L，LONG H.Investigation of material deformation in multi-pass conventional metal spinning ［J］.Materials and Design，2011，32（5）：2891-2899.

［11］QUIGLEY E，MONAGHAN J.Enhanced finite element models of metal spinning［J］.Journal of Materials Processing Technology，2002，121（1）：43-49.

［12］RAZAVI H，BIGLARI F R，TORABKHANI A.Study of strains distribution in spinning process using FE simulation and experimental work［C］∥Proceedings of the Tehran International Congress on Manufacturing Engineering.Tehran，Iran：［s.n.］，2005.

［13］齊麥順.鋁合金輪轂拉深旋壓成形模擬和試驗(yàn)［J］.有色金屬，2012，62（2）：40-46.QI Mai-shun.Simulation and experiment on aluminum alloy hub draw-spinning［J］.Nonferrous Metals，2012，62（2）：40-46.

［14］馬飛，楊合，詹梅.工藝參數(shù)對(duì)平板毛坯普旋成形的影響規(guī)律［J］.機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，2007，26（3）：309-313.MA Fei，YANG He，ZHAN Mei.Influence of process parameters on conventional spinning formation process［J］.Mechanical Science and Technology，2007，26（3）：309-313.

［15］馮晗.用普通旋壓工藝成形風(fēng)機(jī)零件輪轂［J］.機(jī)電技術(shù)，2006，28（2）：62-66.FENG Han.Fan hub forming with conventional spinning process［J］.Electromechanical Technology，2006，28（2）：62-66.

［16］韓冬，趙升噸，張立武，等.TC4合金復(fù)雜型面工件薄壁旋壓成形工藝［J］.鍛壓裝備與制造技術(shù)，2006，40（6）：66-68.HANG Dong，ZHAO Sheng-dun，ZHANG Li-wu，et al.Spinning process of thin walled TC4alloys complicated parts［J］.Stamping Equipment and Manufacture Technology，2006，40（6）：66-68.

［17］吳統(tǒng)超，詹梅，蔣華兵，等.旋壓間隙對(duì)大型復(fù)雜薄壁殼體多道次旋壓中第二道次成形質(zhì)量的影響［J］.西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，29（001）：74-81.WU Tong-chao，ZHAN Mei，JIANG Hua-bing，et al.Exploring effect of spinning gap on forming quality of second pass spinning of large-sized complicated thinwalled shell［J］.Journal of Northwestern Polytechnical University，2011，29（001）：74-81.

［18］吳統(tǒng)超，詹梅，古創(chuàng)國(guó)，等.大型復(fù)雜薄壁殼體第一道次旋壓成形質(zhì)量分析［J］.材料科學(xué)與工藝，2011，19（1）：121-126.WU Tong-chao，ZHAN Mei，GU Chuang-guo，et al.Forming quality of the first pass spinning of large-sized complicated thin-walled shell［J］.Cailiao Kexue Yu Gongyi，2011，19（1）：121-126.

［19］MA F，YANG H，ZHAN M.Research on the curvature radius of roller-trace in the forming process of conventional spinning［J］.Materials Science Forum，2006，532：277-280.

［20］胡文駿.薄壁曲母線形件旋壓成形的數(shù)值模擬及工藝研究［D］.湘潭：湘潭大學(xué)，2011.HU Wen-jun.Simulation and process research of spinning process with thin walled generatrix parts［D］.Xiang Tan：Xiang Tan University，2011.

［21］耿艷青.多道次普通旋壓成形工藝試驗(yàn)及數(shù)值模擬研究［D］.南昌：南昌航空大學(xué)，2012.GEN Yan-qing.Experiments and simulation of multipasses conventional spinning process［D］.Nan Chang：Nan Chang Aviation University，2012.

［22］KOBAYASHI S.Instability in conventional spinning of cones［J］.Journal of Engineering for Industry，1963，85（1）：44-48.

［23］WANG L，LONG H，ASHLEY D，et al.Effects of the roller feed ratio on wrinkling failure in conventional spinning of a cylindrical cup［J］.Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers，Part B：Journal of Engineering Manufacture，2011，225（11）：1991-2006.

［24］KLEINER M，GOBEL R，KANTZ H，et al.Combined methods for the prediction of dynamic instabilities in sheet metal spinning［J］.CIRP Annals-Manufacturing Technology，2002，51（1）：209-214.

［25］XIA Q，SHIMA S，KOTERA H，et al.A study of the one-path deep drawing spinning of cups［J］.Journal of Materials Processing Technology，2005，159 （3）：397-400.

［26］ESSA K，HARTLEY P.Numerical simulation of single and dual pass conventional spinning processes［J］.International Journal of Material Forming，2009，2（4）：271-281.

［27］ESSA K，HARTLEY P.Optimization of conventional spinning process parameters by means of numerical simulation and statistical analysis［J］.Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers，Part B：Journal of Engineering Manufacture， 2010， 224 （11）：1691-1705.

［28］AUER C，ERDBDRUGGE M，GOBEL R.Comparison of multivariate methods for robust parameter design in sheet metal spinning［J］.Applied Stochastic Models in Business and Industry，2004，20（3）：201-218.

［29］KUNERT J，AUER C，ERDBDRUGGE M，et al.An experiment to compare the combined array and the product array for robust parameter design［R］.Dortmund：SFB 475Komplexit?tsreduktion in Multivariaten Datenstrukturen，2003.

［30］HENKENJOHANN N，GOBEL R，KLEINER M，et al.An adaptive sequential procedure for efficient optimization of the sheet metal spinning process［J］.Quality and Reliability Engineering International，2005，21（5）：439-455.

［31］FREY D D，LI X.Using hierarchical probability models to evaluate robust parameter design methods［J］.Journal of Quality Technology，2008，40（1）：59.

［32］馬振平，孫昌國(guó).普旋道次曲線軌跡對(duì)成形影響分析［J］.鍛壓技術(shù)，1999（1）：21-24.MA Zhen-ping，SUN Chang-guo.The effects of roller paths on the forming quality of conventional spinning process［J］.Forging and Stamping Technology，1999（1）：21-24.

［33］HAYAMA M，KUDO H，SHINOKURA T.Study of the pass schedule in conventional simple spinning［J］.