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精密锻件设计制造是什么?

2021-09-15


  精密锻件设计制造是一种成型技术,在零件锻造成型后,无需进行少量加工或进一步加工,即可满足零件要求。精密锻造是先进制造技术的重要组成部分,也在汽车、矿山、能源、建筑、航空、航天兵器等行业应用广泛的零部件制造工艺。精密锻造具有材料、节能、加工工艺及设备减少、提高生产率及产品质量、降低生产成本、提高产品市长/市场竞争力等优点。



 

  精密锻件设计制造能形成大型复杂的结构锻造是反映一个国家工业科技水平和综合国力的重要体现。航空、航天、能源等重要制造领域使用的主要结构锻造材料大部分以高温合金、钛合金、高强度合金钢等为主,这些材料广泛应用于飞机和燃气轮机,对提高发动机的推重比、提高飞机速度、提高燃气轮机工作效率有着非常重要的作用。随着我国经济和国防事业的飞速发展,大型复杂锻件的需求剧增。例如,飞机的整个框架、发动机的整个叶板、燃气涡轮燃气轮机的大叶片和大圆盘等许多锻件的投影面积达到3米以上。但是钛合金和高温合金不仅是价格昂贵的金属材料,而且是加工困难、变形困难的特殊材料。一方面,这种材料的加工性能特别差。另一方面,由于材料变形抵抗力大,变形温度高,变形温度范围窄,一般可以先锻造粗糙的锻件,然后加工,因此会产生较高的制造成本,因此材料的使用受到一定的限制和影响。但是,精密锻件设计制造以热模型锻造和等温锻造为代表的热磨锻造技术的出现,开辟了解决钛合金、高温合金等困难变形材料近净成形锻造的重要途径,为大型复合锻件的生产提供了新的手段。

  无论是正向模拟还是反向模拟,都可以归结为利用数值模拟技术验证设计结果的试解方法。其基本思路仍然与传统的试错法相同,但使用的验证手段不同,对不合理设计的修改需要设计师根据经验提交,设计过程的自动化程度仍然较低。为了提高精锻工艺和模具设计的效率和可靠性,最近国内外学者对精锻工艺和模具的优化设计进行了大量研究,取得了很大进展。精密锻造工艺过程和模具的优化设计,通常是以工艺参数或模具的形状为设计变量,工件的形状或物理性能为目标函数,有限元方法为目标函数的计算器。使用高效的优化算法,自动优化工艺参数和模具形状。目前常用的优化方法包括基于:梯度的灵敏度分析优化算法和基于全局优化的遗传算法。