金属塑性加工是金属加工的一种重要工艺方法,它不仅生产效率高、原材料消耗少,而且可以有效改善金属材料的组织和力学性能。因而,塑性加工作为制造业的一个重要分支,广泛应用于工业制造中。据不完全统计,全世界75%的钢材经过塑性加工,在汽车行业中生产的锻件和冲压件的数量占零件总数的60%以上,在冶金、航空、船舶和军工等工业生产中也都占有相当比重。近几十年来,随着社会经济和其它相关支柱产业的发展,塑性加工工业得到了前所未有的发展,新工艺、新技术、新设备和新产品层出不穷。行业的发展也对塑性加工技术提出了更高的要求,主要体现在以下两方面:①随着锻件单重的增加,锻件组织性能和缺陷控制的难度进一步加大;②以净成形和近净成形为目标的精密塑性成形技术的发展较为迅速,各种精密锻造、精密冲裁等技术正在得到应用,例如精锻直锥齿轮、同步齿环、等速万向节、汽车电机爪极等,成形后尺寸精度很高,显著减少机械加工工时。日本生产的冷锻汽车电机爪极,其冷锻尺寸公差±0.02mm,质量偏差±3g,生产率为2000件/h,每副模具的平均寿命达12万件~13万件,具有显著的市场竞争力。我国的江苏太平洋精密锻造有限公司、江苏飞船股份有限公司等采用冷、温、热精锻工艺生产直锥齿轮,可以直接锻出齿形,冷锻齿形表面精度达8级~7级,表面粗糙度达3.2v.m。
要实现塑性加工制件质量和尺寸精度的稳定和提高,必须提高塑性加工技术的科学化和可控化水平。与传统的成形工艺相比,现代塑性加工技术对毛坯与模具设计以及材料塑性流动控制等方面要求更高,所以采用基于经验的试错设计方法已不能满足实际需要,引入以计算机为工具的现代设计分析手段已成为人们的共识。20世纪80年代以来,CAD和CAE等单元技术开始运用到塑性成形工艺分析、规划与模具设计上。随着这些单元技术的不断发展,近年来通过它们的集成形成了基于知识的成形专家系统,并且有朝着集成化的塑性加工虚拟制造系统发展的趋势。作为系统必要支撑技术的计算机数值模拟技术,早已受到世界各国尤其是发达国家的高度重视,在国外已有不少塑性有限元商品软件推出,并在许多国家的研究部门和生产企业中得到应用。
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