【作 者】孟德安;朱成成;董淵哲;趙升噸

　　【前 言】

　　隨著現(xiàn)代制造業(yè)整體向輕量化、高強度和低成本方向發(fā)展，對傳統(tǒng)塑性加工技術提出了新的要求，其中，難成形材料零件、復雜型面零件、一體化零件成為塑性加工領域的研究熱點。振動場與塑性力場的藕合能夠產生諸如材料流動應力下降的體積效應和接觸面摩擦力降低的表面效應，成為解決塑性加工難題極具潛力的手段之一。

　　振動輔助塑性成形技術是近年來振動利用工程在特種塑性成形領域發(fā)展起來的一門新興邊緣交叉學科[1-4]，振動輔助塑性加工能大幅降低加工過程中的變形抗力，并附帶其他提高產品質量的有利影響，兼具體積效應和表面效應，具體表現(xiàn)為:( 1 )降低成形力;( 2)降低流動應力;( 3)減少模具與工件之間的摩擦;(4)獲得較好的產品表面質量和高的尺寸精度。中國機械工程學會塑性工程分會編制的《塑性成形技術路線圖》[5]將特種塑性成形技術、沖壓技術和擠壓技術作為“面向2030年，塑性成形技術11項關鍵技術”之一，并將“成形時施加在材料上的特殊物理場和成形力的特殊施加方式”作為特種塑性成形技術發(fā)展的重要研究方向。

　　可見，開發(fā)振動輔助塑性成形技術新工藝、研究振動輔助塑性成形理論，以及研制新的振動輔助成形裝備對提升國家整體制造業(yè)技術水平具有重要意義。

　　本文從振動輔助塑性成形工藝、振動場材料變形機理和振動場下的摩擦行為3個方面對振動輔助塑性成形技術進行了總結，重點綜述了振動輔助塑性成形新工藝的特點、振動輔助塑性成形機理和振動減摩機理的研究進展，并對未來發(fā)展前景進行了展望。

　　【結 論】

　　(1)振動輔助塑性成形在金屬拉拔、拉深、擠壓、軋制等成形領域得到了廣泛應用，振動能場可以有效地改變材料的成形性能，改善工件和模具間的摩擦條件，降低成形力，獲得較好的產品表面質量和尺寸精度。

　　(2)金屬材料在塑性變形過程疊加振動會發(fā)生軟化現(xiàn)象，在一定條件下會發(fā)生殘余硬化或軟化效應。振動場下材料變形機理研究主要以超聲輔助壓縮實驗為主，基于位錯和能量角度對振動軟化效應的解釋，得到了更多學者的認同。振動的殘余效應隨著材料、實驗條件等參數(shù)的改變而不盡相同。振動場下材料的本構模型并未形成統(tǒng)一理論。

　　(3)在超聲振動和低頻振動作用下，金屬摩擦副間摩擦力均存在下降趨勢。振動減摩解釋主要有振動改變摩擦力矢方向、振動改變摩擦副間相對滑動速度和振動改善界面潤滑狀態(tài)，其中低頻振動減摩效應主要由于振動誘發(fā)再潤滑現(xiàn)象。摩擦力矢反向導致的振動周期內平均摩擦力下降的摩擦模型被廣泛接受，考慮材料表面微觀形貌的更為準確的動態(tài)摩擦模型有待進一步完善。

　　(4)目前，國內外振動輔助塑性加工的研究成果主要以超聲振動輔助成形為主，受超聲功率的限制，在大尺寸零件成形過程的應用效果不佳。隨著伺服控制技術和先進激振技術發(fā)展，工業(yè)中采用低頻振動輔助塑性成形的工藝逐漸增多，蘊藏更大激振能量的低頻振動輔助塑性成形技術具有更好的應用前景。將振動與常規(guī)塑性成形技術相結合，開發(fā)塑性成形技術新原理、新工藝、新裝備，應用于棒管料拉拔、板材拉深、長軸/薄壁零件擠壓、齒形零件滾軋等金屬塑性成形領域，對于解決航空航天、汽車制造等行業(yè)典型零部件冷成形材料變形抗力大、摩擦力大、表面質量差等難題具有重要的現(xiàn)實意義。

　　以下是正文：