與古代制陶的拉坯工序類似，旋壓成形技術，是指通過旋轉工件與旋輪接觸產生局部而又連續的塑性變形來成形金屬空心回轉體零件的方法。相對于其他空心軸對稱金屬零件的成形技術，旋壓成形具有設備投入小、工藝成本低、尺寸精度高、表面光潔度好、機械性能高等優點。近些年，旋壓技術得到了長足的發展，旋壓產品在制造業，特別是汽車和航空航天領域中的應用范圍不斷增大。目前采用旋壓技術生產的產品種類繁多，包括輪轂、導彈殼體、燈罩、閥體、高壓屏蔽罩等。
當前，市場對于產品的形狀、精度和使役性能提出了更高的要求，與其它成形技術一樣，旋壓對于人工智能的需求程度越來越高，這將推動自動自控型旋壓技術的進一步發展。本文結合作者的研究體會，以及一些來自于市場產品的動態，嘗試預測未來旋壓技術的發展趨勢。
專用計算機軟件預測旋壓成形技術
由于旋壓成形工藝的復雜性，有限元建模中需要考慮復雜的邊界條件，且為了得到較為精確的計算結果，一般需要采用隱式非線性求解器、六面體單元及彈塑性材料模型進行仿真建模計算。目前常用的金屬成形仿真軟件有MARC、ABAQUS、DEFORM和SIMUFACT等。雖然上述軟件可以對旋壓工藝進行一定程度的仿真模擬，但是，建模的復雜性、材料模型的精確性及計算時間相對過長，限制了軟件的實際工程應用。因此，如何進一步降低建模的復雜性、建立能夠反映實際材料力學性能的材料模型及加快計算速度，成為未來旋壓仿真技術的發展方向。第一，可以進行仿真軟件與數控旋壓機的接口開發，使軟件可以直接讀取旋輪的運動軌跡及芯模旋轉定義。第二，建立更加符合實際的材料模型，如對于鎂、鋁、鈦等材料可以考慮相變及組織變化對材料總體性能的影響。第三，在不降低計算精度的情況下，進一步提高旋壓仿真的計算速度。
向復雜回轉體轉變的成形技術
目前一些復雜的回轉體零件通常采用旋壓與焊接相結合的成形工藝，但其焊縫處的性能較差，容易發生失效。而采用無焊接多工序一體旋壓成形工藝可以克服焊縫的缺點，并獲得更好的外觀和性能。計算機數控系統的出現，使得旋壓機可以精確控制旋輪進給路線，進而能夠加工形狀復雜的工件，如高壓屏蔽罩、汽車輪轂等，因而旋壓成形技術也由簡單回轉體成形向復雜回轉體產品一體成形轉變。
高尺寸精度和高性能產品成形技術
在旋壓變形后，材料的彈性變形會導致金屬材料有一定程度的反彈。當利用旋壓技術加工大尺寸壁厚產品時，這種材料反彈造成的尺寸增加效應更加明顯，往往需要進一步精加工才能達到所需精度的尺寸，這是影響旋壓成形尺寸精度的一個重要因素。對此進行改善的途徑有：針對不同的材料建立材料成形數據庫，提前對材料的尺寸進行補償；發展高精度的數控旋壓裝備。目前，采用計算機數字控制（CNC）技術的旋壓機是旋壓機制造的主流。而今后，數控旋壓裝備更是朝著高精度、高自動化、多用途的方向發展。
高性能新材料的旋壓成形技術
現代制造業的需求以及旋壓裝備的發展使得可用于旋壓的金屬材料種類范圍越來越廣，除了傳統的鋼鐵和鋁合金材料以外，鎂合金、鈦合金等難成形的新型金屬材料也逐漸應用到了旋壓成形技術中。這些合金比強度非常高，具有廣闊的應用前景。隨著航空航天工業以及汽車工業等需求的不斷增加，高性能新材料的旋壓成形技術需要進一步探究，旋壓產品將向更輕、更薄和性能更佳的方向發展。
除了以上旋壓技術的發展方向之外，近年來還出現了三維非對稱零件、非圓橫截面零件、齒形零件等新旋壓工藝，突破了傳統旋壓技術用于生產軸對稱產品的限制。當前，科技發展日新月異，市場對于復雜旋壓產品需求不斷增加，需要發展更高自動化、更高效、更高性能和更低成本的數控旋壓技術，需要重點研發專用快速旋壓仿真軟件、開發復雜回轉體一體成形技術、以高檔數控旋壓機床為基礎的大尺寸高精度旋壓成形技術、新材料的旋壓成形技術等。
博賽始終堅持自主創新，每年在研發上的投入逐年增加。總工程師周平虎先生是我國著名的數控金屬成型專家，國家拔尖人才評選獲得者，享受政府特殊津貼，大學院校特聘教授和專家組成員，其領導設計并研發了數代國內優秀的數控金屬旋壓成型設備。超過20項專利證書，金屬數控旋壓機生產行業專利數23項“知識產權優勢企業”、“高新技術企業”、“現代產業50強重點培育項目”等不斷更新的稱號，客觀彰顯了博賽實力。
應用領域：樂器工藝行業
應用領域：化學包裝行業
應用領域：建筑五金行業
應用領域：風機風口行業
應用領域：家居家用行業
旋壓工藝，就是巧妙使用被稱作“趕棒”的條狀工具對緊貼模具的高速旋轉中的金屬板加壓，將金屬板塑型成各種筒狀產品的加工工藝。加工精確度到0.1mm，金屬板在大師級技工手中漸變為所定產品形狀的精湛技術可謂是登峰造極。“旋壓工藝”這種金屬加工工藝很大程度上依賴于大師級技工的手工作業。
今天就帶大家走進日本北嶋拉深制作所，看看他們的旋壓工藝如何？
使用的材質包括鐵、鋁、不銹鋼、銅、黃銅等金屬材料的旋壓加工業務。有時候也會進行黃金、白銀、白金等貴金屬的加工。另外最近被稱為稀有金屬的鉬、鎢、鉭、鈦等硬度較高的金屬加工委托業務也在不斷增加。從飲料罐樣品到人造衛星設備、飛機、半導體制造裝置的零部件、再到巨大的衛星天線等，他們承接大大小小各種零件的旋壓加工業務。
北嶋拉深制作所正在制作拋物面天線
旋壓工藝首先是將金屬板坯切割為圓形。接著將這塊圓形金屬板和模具安裝在旋壓機床上，讓它們一起高速旋轉，一邊抹潤滑劑，一邊用“趕棒”對金屬板推壓使其緊貼模具以完成塑形加工。
開始旋壓工藝之前，先用一種叫做圓盤剪的機器把金屬板坯切割成圓形。
集中全身的每一根神經，邊移動兩腿交替承受體重邊用趕棒向坯料均衡施壓使其成形。
一邊調整趕棒支點的按鈕位置，一邊用趕棒小心翼翼地進行操作。
在制作所里我們看到了如此巨大的模具，還看到了最里面的木制模具。
成形件中的大型衛星天線
加工過程中需要多次根據敲擊金屬板坯時發出的聲音及從“趕棒”處傳來的感覺，來判斷板坯是否依照模具完美成形。如果一下子用力過度會導致產品報廢，所以大師級技工們在進行旋壓工藝時全身的每一根神經都需高度集中，一邊用兩腿交替承受體重一邊用“趕棒”對板坯均勻施壓。
左：時而噴涂潤滑蠟，時而用趕棒對金屬板坯施壓使其瞬間成形
右：采用旋壓工藝將鉭金屬板坯塑形加工成坩堝的場景
上文我們對旋壓成型操作流程有了一定了解，下面來從北嶋拉深制作所的角度看看他們旋壓工藝的理解：
01、旋壓工藝與沖壓機加工的不同之處
因為金屬具有彈性，變形后還是會恢復原狀。因此，即使試圖將坯料緊貼模具使其成形，也會因為金屬的這種特性導致輕微的成形不良。相比“旋壓工藝”的均衡施壓緩慢成形，沖壓機加工時坯料局部受力，所以這種傾向更為明顯。因此對成品精度要求很高的金屬加工來說只有“旋壓工藝”才能實現。
此外，兩種工藝相比加工所需的模具數量也不同。沖壓機加工是將坯料夾在一對模具中間進行加工，所以永遠都需要成對的模具。而“旋壓工藝”只需一個模具就可以了，因而降低了模具成本。這就是為什么在樣品加工等少量生產上多采用“旋壓工藝”的原因。不過從生產性的角度來看，沖壓機加工更為有利。在對精度要求不那么高的大批量生產上，北嶋拉深制作所也同時采用自動旋壓機和沖壓機進行加工。
02、旋壓工藝難在哪里
當對厚度極薄的板坯（0.1mm左右）進行加工時，用“趕棒”輕輕一加壓就可能造成目標位置以外部分的變形，因而作業必須慎之又慎。反之，有些材質的金屬板坯厚度超過5mm時則需要加大力度。尤其是當對又硬又厚的金屬板進行加工時，如果用“趕棒”施加很大的壓力，很可能會導致支撐“趕棒”的下端（杠桿的支點）破損，或者“趕棒”的尖頭部位因無法承受力道而損壞。
此外，由于“旋壓工藝”是向金屬板均衡加壓使其延伸的加工工藝，僅用“趕棒”使金屬板塑形為又長又大的產品則需要極其高超的技術。旋壓工藝進行的操作需要憑感覺，所以成形產品顯露個性。無論是多么熟練的大師級技工，當身體狀態不好時，都不可避免會對產品的成形效果產生影響。
03、敢于嘗試和挑戰，產品就是最好的廣告
我并不覺得我們的工作內容有什么特別。只是很多其他公司不想或不愿承接的業務，敝司都率先進行了嘗試和挑戰。而且一旦承接下某項業務，不管有多么困難也一定會圓滿完成。以遵守交貨期為例，就算實際加工作業并不像接訂單時所想的程序那樣順利推進，敝司也絕不會延期交貨。有些新客戶會對我們提交的報價單上的昂貴價格表示驚訝。但是我們很自信向客戶提供的產品絕對具有與此相當的價值。實際上過去也遇到過向報價較低的同行下了訂單之后，卻又因產品質量差而再次來敝司訂貨的客戶。
另外，當坯料材質為稀有金屬時，不僅加工困難，而且材料成本高昂。一般的金屬加工廠會考慮加工失敗時的風險而選擇放棄，而敝司為了積累經驗總是很積極地承接此類業務。敝司沒有營銷人員，這是因為我們認為只要能生產出品質優良的產品，產品本身就是最好的廣告。
04、手藝傳承，離不開經驗積累
前陣子敝司資格最老的大師級技工退休了。但是他的技術傳給了20、30、40等各個年齡層的技工，可以說技術被很好的傳承了下來。敝司從來都沒有什么旋壓加工的作業手冊。因為很多細節都要靠人的感覺，無法用語言來進行說明。新員工都是在和前輩員工一起工作的過程中，學到了老員工的很多經驗。從新員工到成為能獨當一面的技工最少需要10年的時間。根據不同的金屬類型和形狀，施壓的方法也各不相同，只能通過在各種加工現場勤勤懇懇地工作、慢慢積累來掌握技術。
05、享受制作過程本身
旋壓加工是從思考如何才能制作出客戶所委托的產品形狀開始的。我們不但自己制作模具，所有的趕棒也是自己加工制作的。挑戰過去從沒有人做過的東西、和那些被認為是旋壓工藝條件下無法加工的產品都會讓人感到工作的價值。以前曾有客戶委托我們塑形加工頭部很細的飲料罐。雖然在旋壓工藝條件下可以進行成形加工，但因為模具的頭部直徑很小，成形后無法將板坯從模具上取下來成了一大問題。經過反復試驗，為了讓產品成形后可以分解以便從模具上取下，我們采用預先將模具切割分段，成形加工時將模具連接起來使用的方法解決了這一問題。我們不僅僅滿足于旋壓加工技術，還致力于研究產品制造工藝，并對加工工具進行改良，用心體驗并享受制作這個過程本身。
北嶋拉深制作所的代表作品
九輪塔
八角堂擬寶珠 φ1700
澳大利亞墨爾本的掛鐘φ3500
長崎縣棒球場頭盔3950×2750×2800
據說在日本約有400家做旋壓加工的公司，他們的規模都在10人左右。雖然他們的規模都很小，然而旋壓加工也是用于制造小品種的機加工制品必不可少的技術之一。它也被認為是奠定日本精密制造業的基石之一。
圖片來源于JAXA，使用精密旋壓工藝制造的H-IIA 火箭鼻錐體
大阪（也是唯一）一家旋壓公司使用旋壓工藝制作鈸（樂器）
另一家在大阪的旋壓公司也用此工藝來制作藝術品，上圖中的花瓶特意保留了旋壓工藝產生的紋路來凸顯金屬質感。
怎么樣？看完這篇文章對這家公司有什么看法？
旋壓-Metal Spinning
旋壓是一種綜合了鍛造、擠壓、拉伸、彎曲、環軋、橫軋和滾擠等工藝特點的少無切削加的先進工藝，將金屬筒坯、平板毛坯或預制坯用尾頂頂緊在旋壓機芯模上，由主軸帶動芯棒和坯料旋轉，同時旋壓輪從毛坯一側將材料擠壓在旋轉的芯模上，使材料產生逐點連續的塑性變形，從而獲得各種母線形狀的空心旋轉體零件。
旋壓技術是一項古老的技術，類似于轉動陶輪制作泥胎，分為普通旋壓和強力旋壓成型兩種。不改變坯料厚度，只改變坯料形狀的旋壓叫普通旋壓成形，既改變坯料厚度,又改變坯料形狀的旋壓叫強力旋壓成形。
現代化的旋壓技術起源于20世紀50年代的軍工行業，然后擴散到民用行業，應用非常廣泛。旋壓可以完成各種復雜鈑金零件，是一種特殊成形方法，完成拉深、翻邊、縮口、脹形和卷邊等加工。
和沖壓相比，旋壓是一種效率較低的加工方式，但是模具簡單，通過編程，能夠生產小批量多品種、形狀復雜，負荷大的受力金屬零部件，而一旦一些類似于封頭的旋壓件的產量巨大，則往往采用開模拉深沖壓的方式來代替提升效率。
旋壓的適用范圍很廣，適合汽車、軍工、潛水運動、天然氣、照明、機械制造、家電、化工、風力、航空航天、石油、天然氣、軌道交通、道路建設、廣告、金屬加工、樂器、廚具、酒店用品等行業，用來生產如下零部件：
汽車/摩托車/卡車/客車車輪、輪輻、輪輞鎖面、軌道車輛車輪、天然氣罐、CNG罐、工業氣體瓶、蓄電池、運輸和存儲工具、滅火器、反光杯、風機部件、烹飪鍋、分離器部件、罐底、封頭、燃料容器、傳動軸、圓柱形管件、精密管、液壓缸、離合器支架、轉換器外殼、空心軸、制動活塞、多V型皮帶輪、飛輪起動齒輪、帶密封環槽的驅動部件、交通信號燈桿、旗桿、精密鋁合金桿件、道口桿、有凹槽的空心軸等。
一般來說，高端車用鍛造輪轂，又輕巧，又堅固，但是成本高，低端車用鑄造輪轂，近些年鑄造+旋壓的工藝方式生產的輪轂質量介于二者之間，獲得越來越廣泛的應用，秦皇島中信戴卡的鋁輪轂和河南長葛市的德威集團的鎂輪轂供不應求。
旋壓行業有哪些企業值得關注?
旋壓設備國內外的廠家很多，加工的零件大小尺寸也不一樣，很難一一介紹。就技術先進性而言，德國、日本、西班牙、美國的旋壓設備處于領先地位，中國本土的旋壓設備企業也比較多。MFC介紹幾家代表性企業，供有興趣的企業自行按圖索驥。
最知名的企業是德國的萊菲爾德LEIFELD公司，在中國有子公司勒菲機械貿易公司。該公司的產品線齊全，有SC系列旋壓圓形毛坯，EN系列收口機、WSC系列鑄造/鍛造旋壓輪轂、ST…RS系列生產卡車輪輻、輪輞鎖面、ST系列強力旋壓高精度空心管件(能旋壓超過10米的工件，管壁厚度減少90%）、FFC系列生產高精度驅動部件（離合器支架、活塞部件、空心軸、轉換器外殼）、PFC系列制造多V型皮帶輪等、KSA系列生產精密封環槽和制動活塞、AFPM系列整合收口和旋壓技術生產桿類部件。
西班牙的DENN公司，是和Leifeld同級別的公司，產品系列全。2012年成立了恩旋壓設備（揚州）有限公司，是西班牙INDUSTRIAS PUIGJIANER S.A與江蘇金鑫電器有限公司出資成立的合資公司，是DENN創立百年以來，首次在西班牙境外設立的工廠，利用DENN技術，制造和銷售用于汽車行業的輪轂旋壓機，獨家代理DENN品牌的全系列旋壓機，提供國內DENN用戶的售后和技術服務。
其他的還有德國的Abacus Macshinenbau GmbH（）、WF MAschinenbau und Blechformtechnik GmbH&Co.KG（），這兩家公司規模稍小，產品也很有特色。意大利的旋壓設備也較多，有Girardi公司（）和GiOTTO公司（這些公司MFC《金屬板材成形》雜志在歐洲展會接觸過，個別在中國找過代理，但是沒有做出影響力，中文世界幾乎查不到他們的消息，MFC分享過來供業內人士進一步了解。
MJC工程技術股份有限公司（中國代理）是美國大型旋壓設備研發制造公司，生產的數百臺數控金屬旋壓成型機器設備被廣泛地應用在航空航天和汽車等行業。該公司生產鋁輪轂碾鍛機、WSV鋁輪轂旋壓機 、WS鋼輪輻旋壓機、鋼輪轂全自動生產線、OSC鋼瓶收口機、SPT內膽旋壓機、FF強力旋壓機、SP碟形桶形旋壓機、PV立式金屬成形旋壓機、SpinCAD編程軟件、機器人上下料系統。據稱該公司的某些軍工級設備一直限制出口中國，直到幾年前才逐漸解禁。
日本有大東旋壓株式會社（也是一家品類齊全的專業旋壓設備生產商。
此外還有NIHON SPINDLE 公司生產管材、輪轂、剪旋壓機等、（公司（生產管類旋壓機，生產規模較小。
國產的旋壓設備進步很快，民用數控的旋壓機正在廣泛被接受。國產的旋壓設備商知名的有中國航空制造技術研究院（生產大型軍工航天用的旋壓機）、廣東博賽數控機床有限公司、揚州中博旋壓技術研究所有限公司、中山柏睿數控設備有限公司、佛山市巨力數控機械科技有限公司、臺州博翔旋壓機床有限公司、無錫市東陽旋壓設備有限公司（原無錫市前洲東陽設備廠）專業制造封頭旋壓機組：壓鼓機、扳（翻）邊機、切邊機。型式有德式T字型和意大利式一字型。
關于本文提到的設備和視頻，MFC《金屬板材成形》的官網或者公共賬號：mfc-home和mfc-home2有大量信息，歡迎關注。
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