新型沖壓工藝數(shù)字化成形技術(shù)的發(fā)展

先進(jìn)成形技術(shù)是在傳統(tǒng)成形技術(shù)的基礎(chǔ)上，以計(jì)算機(jī)為支柱，綜合利用信息、電子、材料、能源、環(huán)境工程等各項(xiàng)高新技術(shù)及現(xiàn)代管理技術(shù)，有利于最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命期綜合優(yōu)化的沖壓成形技術(shù)，是能越大程度地達(dá)到“精、省、凈”目標(biāo)，獲得高綜合效益的成形技術(shù)。

發(fā)展先進(jìn)成形技術(shù)的關(guān)鍵在于：

大力發(fā)展沖壓成形過(guò)程的計(jì)算機(jī)分析仿真技術(shù)（CAE）。

計(jì)算機(jī)輔助過(guò)程分析仿真（CAE）是20世紀(jì)后期對(duì)于金屬成形最具重大意義的技術(shù)進(jìn)步之一，其核心是有限元分析技術(shù)。

以有限元法為基礎(chǔ)的沖壓成形過(guò)程中計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)或數(shù)值模擬技術(shù)，以沖壓模具設(shè)計(jì)、沖壓過(guò)程設(shè)計(jì)與工藝參數(shù)優(yōu)化提供了科學(xué)的新途徑，將是解決復(fù)雜沖壓過(guò)程設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)的最有效手段。國(guó)外大型企業(yè)的應(yīng)用步伐非常迅速，而汽車(chē)工業(yè)走在前列，現(xiàn)已逐漸成熟，用于模具設(shè)計(jì)和試模的時(shí)間減少50%以上。美國(guó)GM居世界領(lǐng)先地位。

數(shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)可概括如下：

（1）進(jìn)一步提高模擬計(jì)算的精度和速度。重點(diǎn)突破回彈精確預(yù)測(cè)；發(fā)展快速有限元模擬技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“當(dāng)天工程”、甚至“2小時(shí)工程”；同時(shí)加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，解決復(fù)雜變形路徑等基礎(chǔ)性問(wèn)題。

（2）降低軟件對(duì)人員專(zhuān)業(yè)素質(zhì)的要求。目前市場(chǎng)軟件功能強(qiáng)大，主要面向分析師，買(mǎi)了先進(jìn)軟件系統(tǒng)，不一定能獲得好的模擬結(jié)果。面向中小企業(yè)，推廣更加困難。

（3）降低軟件對(duì)硬件平臺(tái)的要求。目前，幾乎著名的沖壓模擬軟件都已完成向微機(jī)版的轉(zhuǎn)化。

（4）加強(qiáng)初始化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的研究。初始化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)（初始方案），作為計(jì)算分析的起點(diǎn)和修改的基礎(chǔ)，至今仍需要靠有經(jīng)驗(yàn)的人員完成。迫切需要發(fā)展知識(shí)庫(kù)工程（KBE），將專(zhuān)家系統(tǒng)（ES）、人工智能技術(shù)（AI）與有限元模擬軟件相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)智能化初始工作，減少對(duì)工藝專(zhuān)家的依賴。

（5）加強(qiáng)基礎(chǔ)試驗(yàn)。材料性能本構(gòu)關(guān)系、摩擦狀態(tài)、缺陷判據(jù)等數(shù)據(jù)來(lái)自試驗(yàn)，其真實(shí)性、準(zhǔn)確性是限制模擬分析達(dá)到可靠精度的重要因素。

（6）進(jìn)一步向產(chǎn)品沖壓制造系統(tǒng)擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)制造全過(guò)程、全生命期的綜合優(yōu)化。目前，成形過(guò)程分析，仍重在解決成“形”問(wèn)題。未來(lái)，將同時(shí)向改“性”發(fā)展，實(shí)現(xiàn)變形方式、成形過(guò)程及成形后性能的綜合優(yōu)化。

（7）普及CAE技術(shù)勢(shì)在必行。CAD技術(shù)經(jīng)過(guò)5-10年的大力普及，基本解決了手工繪圖問(wèn)題。未來(lái)5-10年，CAE技術(shù)的普及將勢(shì)在必行。

中小機(jī)械制造企業(yè)70多萬(wàn)家，沖壓、模具企業(yè)為數(shù)甚大，以高新技術(shù)改造傳統(tǒng)技術(shù)的任務(wù)十分艱巨，結(jié)合產(chǎn)業(yè)調(diào)整，統(tǒng)籌規(guī)劃，需要提上日程。

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