摘要：福州大学机械工程及自动化学院、巴林大学工程学院及巴基斯坦GIK工程技术学院的科研人员综述报道了集成渐进成形工艺研究进展。相关论文以“Hybrid incremental forming processes: a review”为题发表在《The Interna

长三角G60激光联盟导读

福州大学机械工程及自动化学院、巴林大学工程学院及巴基斯坦GIK工程技术学院的科研人员综述报道了集成渐进成形工艺研究进展。相关论文以“Hybrid incremental forming processes: a review”为题发表在《The International Journal of Advanced Manufacturing Technology》上。

渐进成形技术因其适应性和定制潜力而受到各个工业领域越来越多的关注。然而，如几何精度较差等挑战问题，正阻碍着这种方法在工业中的广泛应用。集成化，即机制、工艺、能量、方法之间的协同作用，已成为一种提升制造能力的强大手段。为此，集成化理念已在渐进成形领域得到应用，来应对相关挑战，并取得了有益的成果。本文综述了集成渐进成形方面的进展。文章首先从多个角度对现代和传统渐进成形工艺进行了比较分析。随后，总结了能量辅助渐进成形工艺的最新发展，分为低温辅助、热辅助和特殊能量场辅助技术（包括超声、电场和电磁场）。系统地研究了特殊能量场与材料相互作用的机制及其对工件成形质量的后续影响。此外，还分析了各种辅助方法的优缺点。此外，还概述了关于渐进成形与其他成形工艺相结合的研究现况，这为提高生产率和工件变形质量提供了新的途径。最后，介绍了集成渐进成形技术的未来发展前景，来支持其在大规模工业环境中的应用。

图1渐进成形（ISF）的应用：a汽车外蒙皮零件，b颅骨植入物和定制的脚踝支撑物，c飞机座舱盖，d天花板设计

图2集成渐进成形的分类

图3渐进成形的分类：a现代渐进成形工艺和b传统渐进成形工艺

图4低温辅助渐进成形

图5全局加热辅助渐进成形：a热风加热，b碳纤维电热管加热，c油浴加热，d加热带加热

图6局部加热辅助渐进成形：a热风加热，b感应加热，c搅拌摩擦加热，d激光加热

图7最终零件的表面粗糙度：a无激光辅助的深冲钢；b有激光辅助的深冲钢；c有激光辅助的钛合金

图8超声辅助渐进成形（UAIF）测试系统：a示意图和b实验平台

图9a整体电辅助渐进成形装置。b局部电辅助渐进成形装置

图10通过传统渐进成形（ISF）和电辅助渐进成形（EAIF）工艺成形的样品：a AA6061铝合金，b DC0深冲钢，c Ti-6Al-4V钛合金

图11用于超声-热辅助渐进成形的装置：a三维剖面图和b实际装置

图12电脉冲-超声辅助渐进成形装置：a二维示意图和b实际装置

图13渐进成形与其他成形工艺的结合：a拉伸成形-两点渐进成形（TPIF），b板材渐进液压成形，c渐进弯曲工艺，d点压-直接渐进成形（DSIF），e渐进冲孔工艺

图14渐进成形与a微成形和b微轧制的结合

图15渐进成形（ISF）与其他成形工艺的集成：a多点成形-渐进成形，b液压胀形-渐进成形，c拉伸成形-单点渐进成形（SPIF），d拉深-渐进成形

本文对当前集成渐进成形的研究进行了全面总结和批判性评估。渐进成形与低温/热能或特殊能量场的结合可以提高最终产品的成形质量。超声场在宏观（体积和表面效应）和微观（如晶粒细化）层面上影响工件，从而提高了成形性和表面质量。至于电和电磁辅助渐进成形，它们都提高了零件的成形性和几何精度。电场主要利用电流通过材料产生的热效应和非热效应，使其对通常难以变形的金属成形有效。另一方面，电磁场在金属内产生感应电流，迅速产生脉冲电磁力，使工件快速成形。然而，尽管能量辅助渐进成形工艺有许多优点，但设备复杂性增加和成本上升带来了重大挑战。

此外板材渐进成形与其他成形技术混合或集成具有很大潜力，统称为渐进成形与其他成形工艺的混合化。这些工艺的主要目标是提高部件的成形质量和生产率，同时降低生产成本。集成渐进成形非常适合加工具有特殊表面结构的零件或对报废部件进行改造。尽管如此，渐进成形与其他成形工艺结合的研究仍处于初始阶段。因此，进一步开发这些技术以扩大渐进成形在不同领域的应用至关重要。

图16集成渐进成形前景

目前，由于生产成本较高、设备复杂以及所涉及的能量场存在某些限制，集成渐进成形在很大程度上仍处于实验阶段。因此，开发适用于广泛工业应用的先进集成渐进成形技术仍然面临挑战。集成渐进成形未来的发展方向概述如图16所示。

（i）某些能量辅助渐进成形形式（如电辅助）可能会降低表面质量。因此，通过工艺优化（如改变润滑条件、采用多场耦合）和参数调整来提高工件的表面质量是未来研究的一个关键领域。

（ii）人工智能在集成渐进成形中的集成可以包括智能监测、为各种材料的工艺参数开发系统数据库、回弹预测以及对成形路径进行实时调整以进行补偿。

（iii）为了准确模拟能量场辅助渐进成形，有必要建立受能量场影响的材料的可靠本构模型，并改进多场耦合建模技术。此外，集成能量场对材料的作用机制不仅仅是简单的叠加。这种复杂性导致材料出现更复杂的变形行为。因此，多物理场耦合效应仍需要进一步研究。

（iv）为满足工业高效生产的要求，将渐进成形与减材和增材技术集成到自动化生产线中是可行的。例如，可以首先使用增材制造工艺创建复杂的工件结构，然后通过渐进成形达到最终所需的形状。此外，将渐进成形与3D打印或焊接集成，在未来有望实现复杂零件的快速原型制作。

论文链接：

Liao, J., Huang, Y., Lu, X.et al. Hybrid incremental forming processes: a review. Int J Adv Manuf Technol136, 3077–3109 (2025). https://doi.org/10.1007/s00170-025-15075-z

长三角G60激光联盟陈长军转载

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来源：江苏激光联盟