航空航天与汽车领域高性能、轻量化的发展趋势下,铝合金应用越来越广泛,材料强度越来越高、构件形状越来越复杂,对先进的成形制造技术提出了更高的挑战。热冲压技术利用材料高温状态下良好的塑性,可一次整体成形出薄壁异型复杂结构,同时可进一步调控构件性能,成为了学术界和工程界研究的热点。对铝合金热冲压成形技术的研究成果和现状进行综述,重点介绍了近年来铝合金热冲压成形技术原理、典型工艺方法、变形强化机制和技术工程应用等四方面的研究进展,对以7系高强铝合金为代表的铝合金热冲压成形技术的研究现状与发展趋势进行了探讨和展望,旨在为铝合金热冲压成形技术的发展方向提供借鉴。

奥氏体不锈钢被广泛应用在工业、装修、食品、医疗机械等领域,具有良好的耐腐蚀性、耐高温性等。然而,在高温加热过程中,奥氏体不锈钢表面形成的氧化皮会造成钢板产生局部裂纹,影响钢的表面质量。对奥氏体不锈钢进行了高温氧化行为的研究,采用扫描电镜SEM、能谱分析仪EDS和X射线衍射仪XRD观察了钢表面氧化皮在加热和热轧条件下的演变过程。结果表明:在600℃时,奥氏体不锈钢表面会形成薄而致密的Cr₂O₃氧化层;随着温度的升高,钢表面逐渐形成了均匀的双层氧化层,且随时间的增加而增厚;在1250℃时,上层的氧化皮Fe₃O₄容易脱落,与基体分层,下层与基体结合紧密的氧化皮主要为FeO与Cr₂O₃和含Si元素形成的尖晶石氧化物。而轧制过程中,单层氧化皮脱落后,经过循环氧化破坏,基体表面为破碎块状组织,此时的氧化皮主要由铁的氧化物、Cr₂O₃沉淀以及FeCr₂O₄组成。

为了获得7075高强铝合金的温热成形合理变形的工艺参数，采用Gleeble-3500热模拟试验机测试7075-T6铝合金的应力-应变曲线。研究了该合金在变形温度为150～300℃和应变速率为0.01～10 s^-1条件下的流变行为，并基于Arrhenius本构方程建立了0.3～0.6应变下7075-T6铝合金的热加工图，最后结合金相显微组织验证了热加工图的可靠性和实用性。结果表明：7075-T6铝合金对变形温度、应变速率、应变量具有高度敏感性，热形变激活能Q=291.151 kJ·mol^-1；修正后的Arrhenius本构方程的拟合结果良好，相关系数r值与平均绝对误差AARE分别为99.65%和5.54%，能较好地预测7075-T6铝合金的流变行为；在应变为0.6时，最佳的温热加工安全区域范围为温度为250～300℃、应变速率为0.01～0.05 s^-1。

在Gleeble-1500热模拟实验机上进行单道次压缩实验,试样的尺寸为Φ10 mm×15 mm,压缩变形温度为900~1200℃,应变速率为0.01~10 s^-1,压缩量为63.2%(真应变为1.0)。结果表明:10钢在高温单道次压缩实验过程中应力随着变形温度的升高而降低,随着应变速率的升高而升高,且在热变形过程中发生了动态再结晶现象。在此研究基础上,得到了10钢的动态再结晶临界应变模型;根据真应力-真应变曲线,计算动态再结晶体积分数,构建了10钢动态再结晶动力学模型;根据金相统计晶粒尺寸,建立了10钢动态再结晶晶粒尺寸模型。引入平均相对误差绝对值(AARE),验证10钢动态再结晶晶粒尺寸方程的拟合效果,得到AARE=6.32%,说明拟合效果良好。

伺服压力机是近年来塑性成形领域最重大的创新之一,将伺服压力机以及基于伺服压力机的成形工艺统称为伺服成形技术。简要介绍了伺服成形技术的特点和目前的应用情况,重点论述了该技术当前的若干发展新动向,包括伺服压力机设计方法的研究、新型功能部件和储能技术开发、滑块运动路径设计与优化、伺服成形机理及成形过程的数值模拟、智能制造中的伺服成形等。要实现成形加工的自主创新,我国锻压装备制造商应尽快实现由单纯的设备制造厂向成形加工全面解决方案供应商的转变,大力开展关键核心部件的研发和伺服成形数值模拟技术以及成形新工艺的开发。

对无铆钉铆接技术的起源、国内外研究现状以及其在制造行业的应用情况进行了介绍;介绍了无铆钉铆接接头的3种基本形式和特点;阐述了无铆钉铆接技术的工作原理、主要工作过程及在各工作阶段中需要注意的事项;通过与传统有铆钉铆接技术和电阻点焊技术的对比,深入分析了无铆钉铆接技术在缩减工艺步骤、降低原材料投入、轻量化材料连接、提高疲劳强度、节能减排、安全环保和降低综合成本等方面的优势;同时指出了无铆钉铆接技术在板材性能要求、板材层数要求、板材厚度要求和静态强度等方面的不足及其未来的研究和发展方向。为我国制造行业自主应用无铆钉铆接技术提供了理论参考和选择依据。

通过工艺试验研究了热变形过程中TA15钛合金大型锻件的组织性能演变规律。结果表明:TA15钛合金在950、965和980℃的条件下进行热变形,变形量过大,锻件中心部位发生显著再结晶细化,形成“双套”组织。新生α相组织约为3~5μm,与初生α相组织(约为10μm)存在显著差异,从而导致了锻件低倍组织呈现出“中心亮线”组织缺陷,该组织缺陷所在区域的强度和塑性等力学性能比正常区域低。同时,发现随着变形温度上升,变形量降低至80%以下,可抑制组织缺陷的产生、提高锻件性能。通过探究“中心亮线”组织缺陷的形成原因,获得了抑制组织缺陷产生的工艺条件,为高性能大型钛合金整体锻件成形制造提供了依据。

为了推动数字孪生技术在航空锻造领域的应用，促进航空锻造实现高质量、高效率和高一致性的智能化生产，通过分析和比较国内外相关机构和学者对数字孪生模型和智能制造架构的研究，从宏观的智能制造角度对数字孪生在制造领域的通用模型进行了总结和归纳。在此基础上，提出了基于数字孪生的智能航空锻造单元概念，并从内涵、特征以及组成部分3个角度对其展开论述，同时整理得到基于数字孪生的智能航空锻造单元的系统架构。最后，总结了面向航空锻造的数字孪生关键技术，并且结合实际需求，对数字孪生技术在航空锻造中的相关应用进行了探索，以期为数字孪生技术在航空锻造领域的工程应用提供参考。

提出顺序按叠分组启发式算法求解二维按叠下料问题,确定按叠下料方案。顺序按叠分组启发式算法按顺序生成组成下料方案的布局图,对于每一个布局图,先根据整叠规则选择毛坯(矩形件)形成的候选毛坯集,再按候选毛坯集分组排样生成当前布局图,并根据整叠规则确定该布局图的使用次数;重复此布局图的生成过程,直至所有毛坯的需求均得到满足,从而确定下料方案。每次生成一个布局图后,通过毛坯价值修正算法对毛坯价值进行修正,使毛坯价值趋于合理。经多次迭代,生成多个不同的下料方案,从中选择总成本最低者作为按叠下料问题的解。实验结果表明,基于整叠规则的顺序分组启发式算法可明显降低二维按叠下料的总成本。

以厚度为60 mm的6061铝合金板材为研究对象,采用Deform仿真分析技术研究了不同压下率轧制变形过程中板材温度、应变、应力场的变化规律,着重分析了对板材心部、1/4处、表层的影响,并结合粘塑性自洽(VPSC)有限元法研究了板材不同位置处的织构演变规律,为铝合金轧制过程中的变形行为和各向异性研究提供了新的方法。结果表明:多道次轧制过程中,心部与表层区域的最大温差受轧件压下率影响不大,最大温差为10℃,板材表层和1/4处的累积应变均始终大于心部,轧件与轧辊接触导致表层承受较大的应力,轧件局部表现出明显的应力分布不均匀的状态;轧件表层、1/4处以及心部均形成了β取向线上的3种典型织构,即Copper织构{112}<11-1>、Brass织构{011}<21-1>和S织构{123}<63-4>,随着轧制压下率的不断增大,织构的体积分数越来越大,织构强度也逐渐增大,其中,S织构的体积分数和强度上升趋势明显,进一步说明S织构相比其他两种织构对应变变化过程更加敏感。

振动辅助塑性成形技术是近年来振动利用工程在塑性成形领域发展起来的一门新兴边缘交叉学科，振动场与塑性力场的耦合能产生诸如材料流动应力下降的体积效应和接触面摩擦力降低的表面效应。综述了振动辅助拉拔、拉深、挤压、轧制等成形工艺原理，分析了4种典型塑性成形工艺在振动场下的宏观表现、工艺特点和研究进展。在此基础上，围绕应力叠加效应、振动软化效应、振动残余效应，对振动辅助塑性成形机理方面的研究进行了总结;基于振动减摩和振动场下摩擦模型，对振动辅助塑性成形在界面摩擦行为方面的研究进行了分析;最后，对振动辅助塑性成形技术的发展前景进行了展望。

针对二维不规则图形排样问题，实现了一种基于启发式定位策略与自适应遗传算法的混合排样算法(AGAHA)。首先，考虑到单一指标的放置策略容易陷入局部最优的问题，提出了一种基于临界多边形(NFP)的混合放置策略，综合考虑排样效果的整体紧密度和局部紧密度。之后，为了提高搜索最优解的效率，在优化图形的顺序时使用了自适应遗传算法，在标准遗传算法的基础上，根据种群适应度的变化，自适应地改变交叉与变异概率。最后，利用文献中的标准测试案例和实际生产中的案例分别进行测试，结果表明：AGAHA算法在多数案例上较普通遗传算法结合BL算法更优，并且在实际案例中也取得了优于人工排样的结果。

针对热成形门环的制造工艺难点进行研究,在常规热成形方案的基础上进行整合优化,采用3个压料块结构解决了门环的成形起皱问题,并结合CAE分析结果对产品进行优化,最终通过实际生产验证了该方案合理可行。重点对焊缝的变形、开裂及偏差进行优化,分析表明:拐角位置材料流动量大,导致焊缝变形进而开裂,焊缝应当设置在材料流动量小的直线段;同时,将焊缝的CAE分析曲线反向输出进行产品匹配,实现设计与制造的一致性,生产验证中焊缝偏差控制在±3 mm范围内。进一步研究热成形的回弹机理及精度控制方法,热成形冷却过程中金相转化产生的应力、应变场改变以及热胀冷缩是零件变形的主要原因,CAE分析证明,减小模具间隙可以减少零件回弹变形。在加工数据上采用缩放因子0.172%对零件的热胀冷缩进行补偿,通过研合模具减小间隙后调整回弹补偿量,最终进行精度测量,合格率达到95%。

热锻模使用寿命低成为热锻件制造成本高的关键因素之一。在热锻模使用寿命低的原因分析与传统制造及修复方法存在问题的基础上,提出了热锻模3D打印制造与再制造技术的路线图,阐述了所提路线中每个步骤的技术内涵及其操作方法;研究了3D打印规划制订及规划实施、模膛表面的光洁加工及三维精密测量、失效模膛表层切除加工及模膛表层3D打印再制造等关键技术及装备;最后,通过汽车转向节热锻模修复再制造实例验证了技术的先进性及实用性。与传统方法相比,热锻模的制造/再制造效率提高了3.17倍,成本降低了75%,寿命提高了4.47倍。

拉弯工艺是一种可以有效控制弯曲件外形精度的成形方法。理论解析分析作为研究拉弯成形工艺机理与预测拉弯工件成形质量的一种研究手段,目前主要有4种方法:基于弹塑性理论标准载荷法、基于弹塑性理论过程解析法、基于能量泛函数值解析法和基于应变增量理论差分解析法。其中,方法 1能给出工件关于拉伸力和弯矩的成形极限图,以预测在不同截面参数与材料下,工件卸载后的回弹和残余应力的分布;方法 2基于拉弯工艺过程,着重分析截面的应力、应变状态,推算工件卸载后的回弹与拉弯工艺参数的关系;方法 3与方法 4均属于简化后的数值解析方法,分别基于泛函方程和差分方程展开推导,可预测拉弯成形后零件的回弹与截面畸变。针对目前研究拉弯工艺的解析法比较零散的情况,通过对解析法研究型材拉弯成形的相关文献进行分析与总结,提出一个较为可行的研究方向。

为解决某厂船用连杆生产过程中产生的折叠缺陷,借助Deform软件进行优化分析,由于Deform自带的折叠角不能准确地预测连杆折叠缺陷,故将折叠概率指数通过二次开发嵌入Deform软件从而对折叠缺陷进行预测,预测结果与实际情况相符,并利用材料流动分析确定了圆角过渡区产生折叠缺陷的原因。探究了坯料圆角过渡区的圆角半径、终锻温度、模具加压速度对折叠概率指数的影响,结合正交实验找到优化工艺参数组合,并在二次开发后的Deform软件中进行模拟,模拟结果显示折叠状况大大改善。最后进行了工厂试生产,所得锻件形状精整,折叠报废率由20.97%降至0.91%,且微观组织和晶粒度均达到了生产要求,验证了工艺优化的有效性,为类似的折叠缺陷优化工作提供了参考。

以某车型前车门内板为研究对象,为解决零件在拉延工序出现的开裂和暗裂缺陷,首先对模具及零件生产现状进行分析,针对成形缺陷提出添加刺破刀的改善方案;然后,利用有限元仿真模拟对刺破刀形状和刺破高度进行多组合对比,得到了最优的刺破刀方案:压边力为1200 kN、刺破刀形状为D形、刺破高度为15 mm;最后,通过冲压实验验证了添加刺破刀的效果。冲压实验方案的破口宽度与仿真计算结果存在一定误差,这是因为冲压实验存在二次成形过程,材料在二次成形过程中的回复和软化对冲压实验结果有较大影响。这种冲压方法可以作为破口宽度趋势性分析的依据,但无法精确量化分析。

针对铝板冲压回弹严重的问题，以某汽车铝合金天窗加强板零件为例，研究了减少回弹的措施。首先，对该零件进行工艺分析，初步确定冲压工序;然后，借助同步工程的理念，对回弹较为严重的零件特征进行优化，最终确定冲压工序为OP10落料，OP20拉延，OP30切边和冲孔，OP40切边和冲孔，OP50切边和整形;其次，利用AutoForm软件进行全工序模拟，分别进行整体和局部回弹补偿，使得产品回弹后的尺寸满足公差要求;最后，基于板料流入量进行模具调整，利用调压垫片，控制板料流动性，减少回弹。最终生产表明，同步工程、回弹补偿和调整板料流入量这三者相结合能够有效地减少铝板回弹。

变曲率双环绕深筋加强蒙皮的材料薄、成形极限低、加强筋深度大,通过胀形理论分析确定了传统橡皮囊一次成形方案不可行。针对PAM-STAMP 2G橡皮囊一次成形加强蒙皮的等效应力云图和材料厚度变化云图的分析结果,确定了失稳抑制柔性介质工装设计结构,以及橡皮囊多道次成形缺陷控制方案。采用以凸曲率筋形的压型模和长条形橡皮板组合工装进行橡皮囊多道次聚料成形,以凹曲率筋形的校形模和眼镜框型橡皮块组合工装进行橡皮囊多道次屈曲校形,并通过试验加以验证。结果表明:有序填放橡皮板可实现可控式储料,使用镂空柔性橡皮块可实现嵌入式压-胀校形,减小了加强蒙皮的屈曲变形和回弹。采用刚柔耦合组合工装结构的橡皮囊多道次成形方法可提高传统橡皮囊成形深筋结构的高度极限。

A356铝合金的高温流变特性和本构模型对其应力状态起着重要的作用，为铝合金流变成形过程的有限元模拟奠定了重要的基础。从A356铝合金轮毂铸造坯料上制取拉伸试样，利用Instron 3369型实验机进行等温拉伸实验，实验温度为300~375℃，应变速率为0.001~0.1 s^-1。由此得到的真应力-真应变曲线表明，温度和应变速率等热力学条件对材料的流变应力的影响显著。基于真应力-真应变曲线，建立了基于位错密度理论的物理模型来表征不同热力学条件下的流变应力。将模型预测值与实验值进行对比，并进行误差分析。结果表明，所建立的物理模型能够较准确地预测A356铝合金的高温拉伸流变行为。

由于铝型材三维拉弯夹头的运动轨迹一般为空间曲线,且铝型材在拉弯过程中有拉伸变形,其拉弯夹头的运动轨迹很难获取,为此,提出一种确定铝型材三维拉弯夹头运动轨迹的方法。首先,将初始的铝型材两端分为固定端和夹持端,并在固定端建立坐标系;其次,提取产品的中心轴线,将其离散化成若干个空间点,以每一个离散点为切点,做产品中心轴线的切线;沿每一条切线方向截取相应长度的线段(从切点到夹持端),线段另一端点即为夹头运动轨迹经过的空间点,将这些点依次连接便可得到夹头的运动轨迹;最后,通过实例对提出的方法进行验证。结果表明:在一定范围内,随着离散点数量的增加,回弹值迅速减小,而后随着离散点继续增加,回弹值变化不大;在分析时将中间部位作为回弹参考基准,得到的回弹值与实际结果更为接近。

金属板料弯曲中,回弹预测与控制是产品精确成形的关键。针对厚度为0.55 mm的SUS430不锈钢自由曲面弯曲回弹问题,采用Hill48、Barlat89和YLD2000-2d 3种典型的各向异性屈服准则对SUS430不锈钢板材自由曲面弯曲成形进行有限元模拟,并结合试验验证,研究了不同屈服准则对自由曲面弯曲成形回弹量的影响规律。结果表明:YLD2000-2d屈服准则的模拟结果与试验结果吻合最好,适用于SUS430不锈钢自由曲面弯曲成形的有限元模拟;Barlat89屈服准则的模拟结果与试验结果存在一定的偏差;Hill48屈服准则的模拟结果与试验结果差异最大。在选用YLD2000-2d屈服准则的基础上,研究了冲压速度与摩擦因数两种工艺参数对自由曲面弯曲成形回弹量的影响规律。在合理的工艺参数范围内,冲压速度越大,数值模拟预测的回弹量越小。

首先利用智慧芽专利大数据检索平台,梳理并分析了先进锻压各细分领域的热点技术及其全球分布情况与发展态势;继而采用可视化方法,对比分析了锻压领域各细分方向的全球主要研发实体及其重点技术布局、创新情况。结果表明:中国在先进锻压领域的专利总量全球排名第一,但日本、美国、德国的部分先进锻压技术仍处于全球领先水平;锻压前沿热点技术主要集中在高速精密锻造、锻压模具、锻件质量检测、连续锻造、锻压操作机、锻压数字化等方向;应用主要集中在航空航天大型模锻件、发动机环形锻件、钛合金锻件,汽车覆盖件、铝合金轮毂、燃料电池板,高速列车制动器轮毂、盘体,复杂薄壳体、风电发动机主轴等领域。

为了降低液压机械无级变速器使用的容积调速系统进行转速控制的波动性，设计了遗传算法(GA)优化PID的控制方法，并通过AMESim与MATLAB/Simulink联合软件开展了仿真分析。研究结果表明：通过GA优化PID控制方法进行优化后，转速达到了0.35%的超调量，经过0.25 s达到稳定状态，与传统PID控制方式相比，超调量降低了18.5%，所需调节时间缩短了0.17 s，显著降低了转速的波动性。采用GA优化PID控制方式进行优化，可以使系统获得更短的调整时间，达到更高效的响应性能，大幅减小了转速的超调量，显著提升了系统调速性与稳定性。使系统获得了更优的动态响应性能与转速控制精度，为最终满足工程应用提供了有利条件。

为了解决铝合金汽车覆盖件在冲压生产过程中常见的开裂、起皱与回弹等问题,以某铝合金汽车侧围外板为例,对零件进行了工艺性分析;借助Autoform软件快速设计了工艺补充造型与料片形状,并最终以此为基础进行了冲压全工序仿真。模拟结果表明:同步工程阶段优化原始零件造型可以使其在设计上规避冲压缺陷:将开裂区域的圆角进行球化处理并将连续台阶造型进行平缓过渡设计可以缓解开裂风险;在起皱区域设置额外的吸皱造型与翻边豁口可以缓解起皱;设计加强筋和增加结构约束可以减小回弹量;避免造型特征干涉可以降低冲压曲面的变形缺陷。最终成功制造了优化后的零件,且质量良好,证明该方法可有效减少后期冲压模具开发的时间与成本、提高产品质量,为相似制件提供了良好的结构改进参考。

传统液压机并式同步控制需要更长时间才能达到稳态误差，不能实现液压机的高精度同步控制。为了提高液压机的工作效率，开发了一种液压机双缸同步控制液压系统，并给出活塞杆伸出和缩回两种状态下的控制方案。将同步误差补偿数据传输至液压缸2，使其更快地完成动态响应，从而显著减小液压缸2的位移差，实现同步控制精度的显著提升。通过误差反馈方式实现同步控制，从而达到对双液压缸同步运行过程的精确控制，通过遗传算法整定PID参数，显著提升了双缸液压系统的同步控制精度。误差反馈同步控制方式与并式控制方式相比，最大误差依低了68.71%;进入稳态误差所需的时间减少了18.52%，因此，可以通过同步控制结构来实现对液压机的精确同步控制。

为了提高锻造自动化生产线的设计合理性及生产效率,在设计阶段对生产时序进行合理优化十分重要。以某企业热模锻压力机曲轴锻造自动化生产线的设计为例,在对生产线的主机设备、目标产品、机器人配置等整体规划的基础上,对该生产线生产时序进行初步设计,找出了限制提升生产节拍的瓶颈节点,并进一步通过时序拆分、时序分析与整合优化的方法,实现了该生产线某典型曲轴产品的动作规划,使生产节拍由43 s提升至20 s,保证了生产线的高效率生产。专业软件的仿真结果证明,在满足生产线功能要求的基础上,设备无干涉、机器人运行平稳,优化后的时序更为合理、高效。

随着压力机使用时间的增加,故障问题频繁出现,严重影响了工厂的正常生产,为解决该问题,通过分析压力机振动信号对压力机进行故障诊断。以JM21-160曲柄压力机为研究对象,利用Matlab软件对简单、准确提取故障特征的方法进行了研究。以实际的压力机实验数据为基础,提出一种简便方法对数据进行小波去噪和时-频转换处理,此方法基于Matlab的小波工具箱进行的。最后,通过对数据去噪前后频谱图的对比分析,验证了该方法的有效性。该方法能够简化和提取数据中用于分析压力机故障的频率特征,对生产现场的压力机振动信号处理和分析具有参考价值。

为了研究对轮旋压成形机理，突破对轮旋压成形精度控制技术，采用有限元方法分析了道次减薄率、进给比、旋轮成形角以及内旋轮圆角半径等工艺参数对旋压件圆度、直线度及壁厚差的影响。结果显示：当道次减薄率Ψ_t=20%~30%、进给比f=1.5~2.0 mm·r^-1、旋轮成形角α_ρ=25°、内旋轮圆角半径r_ρ内=10 mm时，旋压件成形精度最高。同时，分析了在总压下量为9 mm时，内、外旋轮在不同压下量下对成形精度的影响。结果表明：当外旋轮压下量为5 mm、内旋轮压下量为4 mm时，旋压件精度最高。最后，通过工艺实验验证了有限元仿真结果的准确性，结果显示两者偏差小于15%。

针对同/异种合金焊接接头的旋压成形是制造航空航天零件的重要加工方式,主要综述了近年来国内外同/异种合金焊接接头旋压成形的研究进展,总结了同种合金焊接接头的旋压成形的工艺过程和微观组织演化规律,探究了不同工艺参数条件对成形的影响。结果表明:对于同种合金,先焊接后旋压有助于降低焊接接头组织的不均匀性,在一定程度上提高焊接接头的力学性能,降低后续成形难度;通过分析旋压变形力的作用方向和对微观组织的作用机理能够有效地解释缺陷产生机理,从而提高成形性能;如何制备异种合金坯料并成形出高精度的异种合金拼焊构件,以及在旋压过程中焊接接头的显微组织和力学性能的演化有待深入研究。

在分析了42CrMo钢三缸曲轴结构特征的基础上,采用Deform软件,优化了预锻件敷料结构,敷料轮廓由直线相交转变为圆弧过渡,并将夹角由15°优化为20°,降低了模膛应力值;设计了便于变形、分模以及后续配重的余块结构,并在预锻模边缘设计了半开半闭式挤压筒结构,分配了预、终锻变形量,得到了预、终锻模具结构。利用Deform-3D对预、终锻成形过程进行了数值模拟,预锻件飞边为15~55 mm,终锻件飞边为35~65 mm,预、终锻件飞边的实测值比模拟结果大5 mm,锻件预锻温度设计为1200℃,终锻结束时温度高于900℃。生产实践表明:模拟结果可以辅助锻模结构设计,锻件飞边均匀、模膛填充饱满,终锻件符合图样技术要求,满足验收标准。

为改变一种汽车非标件当前生产工艺工序多、生产效率低且产品性能差异大的现状,提出了两种自动化冷镦方案。运用Deform-3D建立了10B21钢的Johnson-Cook本构模型,同时基于该模型对两种方案各工位零件进行了模拟成形,分析了材料变形规律、等效应力分布以及载荷情况,进行了工艺检查和择优,确定了最终成形方案,即下料—减径和预成形内孔—预镦头部—镦花形头—头部整形—头部终成形—冲孔,并完成了工艺试验。生产试验表明:有限元分析结果准确,优选获得的冷镦工艺可靠,能够实现该非标件的批量生产,获得的零件成形完整、表面质量好,无刮料、折叠、坑洼等问题,尺寸精度达到了生产要求。

简述了现代工业对轻量化板材需求的迫切性，分析了多层轻量化板材连接的传统工艺存在的不足，阐述了多层板材塑性变形连接方式中有铆钉和无铆钉两种工艺的原理和工艺过程、优缺点。主要论述了有铆钉的冲铆塑性连接工艺的发展历程、应用领域、塑性连接机理和材料塑性流动行为。重点研究了铆钉形状为杯型、软与硬圆柱型、腰鼓型、尖头螺钉刺穿型等的有铆钉冲铆塑性连接的工艺过程、连接机制及其连接性能。进一步总结了平底无铆连接、传统无铆连接、典型形状铆钉的锁铆连接、点焊、传统铆接、胶接等方式的连接质量及其特点。为工业实际中推广和应用多层板材有铆钉塑性变形连接方式奠定坚实的基础。

针对无阀芯位移电液伺服阀死区引起的流量非线性问题,在分析电液伺服阀死区模型的基础上,设计得到了一种具有压差反馈的电液伺服阀死区补偿模型,实现了无需通过位移反馈便能达到对死区的补偿作用。模拟补偿电压信号增加到电液伺服阀的控制系统中,并通过设置比例流量阀在不同变化阶段的“电压-流量”斜率来达到快速补偿比例流量阀流量的作用。针对不同进、出口压差条件下的电液伺服阀死区差异,对电液伺服阀死区进行补偿分析。仿真结果表明:静态控制特性下,当进、出口压差从2 MPa升至6 MPa时,阀芯位移降低近0.1 mm(最大值),流量死区缩小约2%;动态控制特性下,所提出的补偿方法可以将电液伺服阀死区减小到3%,补偿方法是完全可行的。

由于管材在制备过程中经历了复杂的多道次热力复合加工过程,通常具有明显的各向异性和拉压非对称性等性能,极大地影响了管材的成形性能和服役性能。如何准确、全面地表征管材的各向异性和拉压非对称性特征,并建立相应的本构模型,是管材成形设计与制造的前提和基础。然而,由于管材具有曲面、薄壁等几何特征,测试并表征管材的各向异性和拉压非对称性难度较大,对其各向异性和拉压非对称性的表征建模一直以来是国内外管材成形制造领域的前沿热点和难点问题。基于此,系统地总结了国内外近年来对于管材各向异性和拉压非对称性的测试表征手段,评述了相关的本构建模方法,并对测试表征与本构建模方法进行了展望。

数控渐进成形工艺作为无模成形技术之一,在钣金零件制造领域受到了广泛的关注与研究。总结了近年来金属板料数控渐进成形工艺的研究进展,综述了有关新型板料数控渐进成形工艺方面的研究现状,并全面地概述了板料数控渐进成形加工质量控制、成形工艺优化以及数控渐进成形辅助装置研发等方面的研究成果。现有研究和应用表明,不断深化开发和研究新型板料数控渐进成形技术并提高渐进成形零件的尺寸精度、形状精度是热点研究内容,而以全面优化工艺参数为手段,获得更高的加工质量是该技术研究的核心目标,同时一些新型板料数控渐进成形加工工艺的变形机制及成形件的微观组织变化与成形过程之间的联系尚有待于揭示和研究。

为研究3种常用热作模具钢的高温硬度和在100和300℃温度条件下的磨损率、摩擦因数的变化规律,通过高温硬度实验和高温摩擦磨损实验获得了3种热作模具钢的硬度、摩擦因数、磨损率随温度的变化规律。结果表明:随着温度的升高,硬度逐渐下降,表面渗氮处理虽能够大幅度提高材料硬度,但渗氮处理后的硬度随着温度升高而下降的幅度更明显;300℃下,销-盘接触表面的变形抗力降低,材料与板材之间的摩擦因数小于100℃下的摩擦因数,同时300℃下销表面产生较厚的氧化层,其磨损率小于100℃下的磨损率;材料表面渗氮处理后在100℃下材料的耐磨性提高,但在300℃下磨损量反而增大。实验结果为模具材料的选择和模具耐磨性的提高提供了可靠的基础数据支撑。

为了提高车辆尾灯安装加强件的拉延成形质量，提出了基于动态NSGA-II算法的多目标优化方法。以减小最大减薄率和起皱趋势函数为目标建立了多目标优化模型，选择4个拉延筋阻力系数和压边力为优化参数，基于有限元法获得了不同条件下拉延件的性能参数。在NSGA-II算法中引入动态拥挤度计算方法，保持了选择染色体的多样性，提高了动态NSGA-II算法的优化能力。使用动态NSGA-II算法求解多目标优化模型，其Pareto前沿解优于传统NSGA-II算法。根据优化后的参数生产了10个试制件，试制件的最大减薄率和最大增厚率的均值均小于厂家产品的均值，且试制件最大减薄率和最大增厚率的标准差较小，实验结果说明：参数优化后的生产质量和稳定性均得到了提高。

针对冲压件缺陷检测目前存在的人工检测强度大、效率低等问题,提出了一种基于改进YOLOv4(You Only Look Once)模型的快速检测算法(YOLOv4-Mobile)。该方法使用改进的MobileNetV3网络代替YOLOv4结构中的CSPDarknet53网络,改进的MobileNetV3网络结合了深度可分离卷积、具有线性瓶颈的倒残差结构以及SE结构(轻量级注意力结构)。利用车间采集的冲压件图像,建立缺陷数据集并进行数据增强,使用K均值(K-means)聚类算法得到一组对应冲压件缺陷数据集的先验框参数,提高了先验框与特征图层的匹配度。实验结果表明:基于改进YOLOv4模型的快速检测算法的平均精度达到89%,高于SSD算法;同时,单张检测时间达到0.15 s,优于原有的YOLOv4算法。