鍛件塑性加工是金屬加工的一種重要工藝方法，它不僅生產(chǎn)效率髙、原材料消耗少，而且可以有效改善金屬材料的組織和力學(xué)性能。因而塑性加工作為制造業(yè)的一個(gè)重要分支，廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造中。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全75%的鋼材經(jīng)過塑性加工，在汽車行業(yè)中生產(chǎn)的鍛件和沖壓件的數(shù)量占零件總數(shù)的60%以上，在冶金、航空、船舶和等工業(yè)生產(chǎn)中也都占有相當(dāng)比重。近幾十年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和其它相關(guān)支柱產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，塑性加工工業(yè)得到了前所未有的發(fā)展，新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備和新產(chǎn)品層出不窮。行業(yè)的發(fā)展也對塑性加工技術(shù)提出了更髙的要求，主要體現(xiàn)在以下兩方面：①隨著鍛件單重的增加，鍛件組織性能和缺陷控制的難度進(jìn)一步加大;②以凈成形和近凈成形為目標(biāo)的精密塑性成形技術(shù)的發(fā)展較為迅速，各種精密鍛造、精密沖裁等技術(shù)正在得到應(yīng)用，例如精鍛直錐齒輪、同步齒環(huán)、等速萬向節(jié)、汽車電機(jī)爪極等，成形后尺寸精度很髙，顯著減少機(jī)械加工工時(shí)[2]。日本生產(chǎn)的冷鍛汽車電機(jī)爪極，其冷鍛尺寸公差士0.02mm，質(zhì)量偏差士3g，生產(chǎn)率為2000件/h,每副模具的平均壽命達(dá)12萬件?13萬件，具有顯著的市場競爭力。
要實(shí)現(xiàn)塑性加工制件質(zhì)量和尺寸精度的穩(wěn)定和提高，必須提高塑性加工技術(shù)的科學(xué)化和可控化水平。與傳統(tǒng)的成形工藝相比，現(xiàn)代塑性加工技術(shù)對毛坯與模具設(shè)計(jì)以及材料塑性流動(dòng)控制等方面要求更髙，所以采用基于經(jīng)驗(yàn)的試錯(cuò)設(shè)計(jì)方法已不能滿足實(shí)際需要，引入以計(jì)算機(jī)為工具的現(xiàn)代設(shè)計(jì)分析手段已成為人們的共識(shí)。20世紀(jì)80年代以來，CAD和CAE等單元技術(shù)開始運(yùn)用到塑性成形工藝分析、規(guī)劃與模具設(shè)計(jì)上。隨著這些單元技術(shù)的不斷發(fā)展，近年來通過它們的集成形成了基于知識(shí)的成形專家系統(tǒng)，并且有朝著集成化的塑性加工虛擬制造系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。作為系統(tǒng)必要支撐技術(shù)的計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)，早已受到各國尤其是發(fā)達(dá)國家的髙度重視，在國外已有不少塑性有限元商品軟件推出，并在許多國家的研究部門和生產(chǎn)企業(yè)中得到應(yīng)用，如美國的DEFORM、 ABAQUS、MARC，俄羅斯的QFORM和法國的FORGE等。20世紀(jì)80年代中期以來， 我國有許多高等學(xué)校和科研院所開始開發(fā)該方面的分析軟件，目前也有少數(shù)企業(yè)已開始應(yīng)用國產(chǎn)軟件，但與國外相比軟件技術(shù)水平和應(yīng)用程度尚有明顯差距。從塑性加工行業(yè)整體來講，目前多數(shù)鍛造企業(yè)在開發(fā)新產(chǎn)品時(shí)，仍處于以經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)為依據(jù)、以“試錯(cuò)”為基本方法的工藝技術(shù)階段。
傳統(tǒng)的鍛造企業(yè)模鍛工藝和模具設(shè)計(jì)是一個(gè)基于經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的工作過程，企業(yè)的工藝設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)和制造部門之間相互獨(dú)立，缺乏有機(jī)的聯(lián)系和信息反饋，一副模具需要經(jīng)過設(shè)計(jì)—試制—再修改設(shè)計(jì)多次反復(fù)，導(dǎo)致模具的開發(fā)周期長、成本髙，而失去了市場競爭的優(yōu)勢。這種“反復(fù)試錯(cuò)直到模具設(shè)計(jì)合理”是傳統(tǒng)塑性加工技術(shù)的重要特征，它使得產(chǎn)品質(zhì)量靠檢驗(yàn)來保證，而不是融人設(shè)計(jì)與制造的全過程。當(dāng)前，CAD/CAE技術(shù)在塑性加工中的應(yīng)用尚處于初級階段，大多數(shù)CAD/CAE系統(tǒng)過分強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)能力，僅是基于一般的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)代替人工的簡單而重復(fù)的工作，它的積極意義在于把設(shè)計(jì)人員從繁冗的設(shè)計(jì)繪圖中解放出來。但目前的CAD/CAE系統(tǒng)仍缺乏對設(shè)計(jì)對象的分析、檢測乃至修改功能,對塑性加工過程沒有起到質(zhì)的改變，因此，塑性加工行業(yè)的這種現(xiàn)狀是無法滿足整個(gè)制造業(yè)的發(fā)展要求的。解決上述問題的重要途徑是將虛擬制造技術(shù)應(yīng)用于塑性加工全過程，其中成形過程虛擬仿真（模擬分析）顯得尤為重要。對成形過程的虛擬仿真，可以在模具制造之前，檢驗(yàn)?zāi)＞哧P(guān)鍵工作部分形狀和尺寸設(shè)計(jì)的合理性，分析材料的流動(dòng)規(guī) 律，預(yù)測是否產(chǎn)生缺陷，此外還可以對其它工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析。這樣，可以確保工藝設(shè)計(jì)和模具制造一次成功，主要問題在設(shè)計(jì)階段就完全解決，使塑性加工進(jìn)入以模塑化、 最優(yōu)化和柔性化為特征的工程科學(xué)階段，提高塑性加工行業(yè)的科學(xué)化水平。
