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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

以第3代超高强钢DP980为研究对象，设计6种特征拉伸试样来获取不同的应力状态，以及应变路径下的极限应变，开发GISSMO失效模型并完成试样级别的仿真标定，同时基于单向拉伸试样的对标获取网格尺寸修正系数。以理论推导的方式计算帽形梁的折弯损伤，确定折弯半径，设计帽形梁准静态三点弯曲试验和帽形梁动态轴向压溃试验，基于已开发的GISSMO失效模型，利用DYNA完成帽形梁折弯仿真并获取折弯后的初始损伤，最后引入初始损伤并完成试验的仿真对标。结果表明，考虑初始损伤后，GISSMO失效模型的仿真结果与试验结果更吻合，表明在发生较大的加工初始损伤时必须考虑成形初始损伤。

首先,简要介绍了径向锻造机组的结构特点和工作原理,总结了近半世纪来国外机械驱动、液压驱动、机液混合驱动径向锻造机的锤头驱动方式的主要研发进展,对其典型产品的相关技术特点和产品型谱进行了分析对比。然后,详细介绍了径向锻造机在我国的发展概况和技术现状,指出全液压式径向锻造机及其生产线的全面国产化是我国锻压行业的迫切需要。故障预测与健康管理、智能制造是径向锻造机锤头驱动方式发展的主旋律,薄壁无缝钢管的锻打极限问题和更高锻打频次的追求将促使机械式径向锻造机锤头驱动方式由偏心轴滑块结构向双叶驱动轴结构演变。

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%。

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。

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。

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。

为分析双相钢的变形与断裂行为、评估其成形性能,以典型双相钢DP780和DP600为研究对象,采用实验与计算方法得到了两种双相钢材料的成形极限曲线和断裂极限曲线,通过观测不同应变路径状态下试样的断裂形态,分析材料成形极限与断裂极限曲线,并与传统低合金高强钢比较,研究了双相钢材料不同应变路径下的变形特性。结果表明:随着应变路径状态由单向拉伸向双向拉伸变化,双相钢的断裂主应变逐渐降低,且在断裂前会有明显的颈缩阶段,而当应变路径为双向等拉状态时,材料在断裂前无颈缩特征出现,表现为脆性断裂,这与传统低合金高强钢不同,双相钢的这一特性应主要由双相钢的铁素体和马氏体软硬两相组织决定。

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。

为解决同一系列不同宽度板材切断时需用多副切断刀具的问题，研究了一种可适应多种宽度板材切断的分体式剪切装置，解决传统剪切模式带来的刀具多、刀具更换频繁的问题。采用理论设计计算与试验相结合的方法，对分体式剪切系统进行了研究，建立了分体式剪切装置的三维模型，分析计算了重要结构件的强度和刚度。根据剪刀的功能及动作要求，设计了相应的高低压液压系统及电气保护装置。在制造的试验机上，测试了系统的各项功能动作指标及生产效率，检测了剪刀的剪切质量。测试结果表明：分体式剪切系统实现了一副剪刀切断多种宽度板材的功能，其生产效率和剪切质量达到了设计要求。

高强钢板作为汽车用钢的主要材料,在冲压成形过程中易出现破裂、起皱和回弹等缺陷。以宝钢CR380LA高强钢板汽车前梁后部零件为研究对象,分析了零件的材料和结构特点,确定了零件的冲压工艺方案为落料→拉延→修边、侧冲孔、翻边→整形、侧整形;利用Autoform软件,研究了零件的全工序成形回弹仿真,并预测了零件成形后的回弹量;根据回弹预测结果,采用折入补偿设计策略对零件两侧壁的拉延模面进行了回弹几何补偿。模面补偿后的回弹模拟及实际生产检测结果表明,零件的回弹减小了80%,且得到了有效地控制。零件的全工序成形回弹仿真及模面补偿是正确合理的,保证了零件的成形质量和尺寸精度,为同类零件的成形工艺设计和回弹模面补偿提供了有益的指导。

根据汽车加强板的形状、尺寸和生产要求,分析了其冲压工艺,进行了级进模的排样设计和模具设计。结合Dynaform软件进行工艺分析,确定了产品中心部位可一次冲压成形。针对产品弯曲部位多、成形后回弹量大的问题,采用预压工艺有效保证了弯曲精度;针对产品多边弯曲特征,采用框架式的排样结构提高了料带进给和冲压的稳定性;浮料导料销与导正销相结合,进一步提高了冲裁精度。生产结果表明:分次折弯的成形方案可以提高产品的精度;模具结构合理,可以保证产品的生产效率、良品率,并实现大批量生产,对实际生产具有重要的借鉴意义。

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。

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。

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。

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。

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。

模具喷涂石墨脱模剂润滑在锻造生产过程中起着关键作用,在多工位数控螺旋压力机自动化生产线中,人工喷涂石墨脱模剂的方式往往会造成喷涂不均匀、喷涂效果差,影响工件脱模,降低生产效率,使锻造自动化生产线运行不畅。结合锻造工艺,设计了一种数控螺旋压力机用多工位自动喷墨装置,由石墨供给和石墨喷涂两部分组成,利用气压传动和PLC控制技术对其进行传动与控制。对该装置进行调试验证并对石墨喷涂部件中的主要受力件万向轮滚轮架进行有限元分析。验证结果证明,该装置能够实现喷墨量与喷墨位置可控,喷墨均匀一致,且结构简单、成本低,可在多工位数控螺旋压力机自动化生产线上进行推广。

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。

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。

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CH1018转向节锻件,基于其形状、结构和锻造成形工艺,分析了其在模锻中的成形难点,并结合锻造工艺方案及主锻造设备吨位的计算,对预锻模型腔及其飞边槽进行了优化设计,飞边槽采用双仓结构,飞边桥间隙由4 mm优化至3 mm,桥宽由10 mm增加至12 mm,并应用到实际批量化生产制造中。优化设计后采用机械压力机并结合制坯模具,对制坯、预成形工步进行了简化,得到的锻件充填效果好、结构紧凑、材料利用率高、生产效率高,产品合格率由95.6%提高至99.2%。此设计实例为叉孔类复杂锻件的成形提供了一种在机械压力机上制坯与锤上模锻相结合的方法。

针对镍基高温合金因加工硬化严重成形时极易产生破裂和起皱等典型缺陷的问题，以锥筒形壳体类零件为对象，提出了一种由锥形预制坯经过真空固溶处理后拉深旋压成形锥筒形件的方法，并对其成形机理进行了研究。基于Abaqus/Explicit平台，建立了锥筒形件拉深旋压有限元模型，分析了成形过程中的瞬态等效应力、等效塑性应变、切向应力、壁厚及三向应变分布规律。结果表明：在旋压成形过程中，最大瞬态等效应力位于旋轮接触区及附近区域、最大瞬态等效塑性应变位于坯料口部；瞬态切向压应力最大值位于旋轮接触区，而瞬态切向拉应力最大值位于旋轮接触区附近的两侧区域。筒形段中部壁厚减薄，而坯料口部壁厚增厚。旋压成形试验表明，锥形预制坯经拉深旋压后可获得壁厚均匀的锥筒形件。

为了得到具有大直径大膨胀率且壁厚减薄小的铝合金Ω形波纹管,提出了一种轴向低压压形工艺,其核心思想是通过合理匹配成形内压与轴向进给间的关系来提高波纹管的成形质量。同时,通过实验与数值模拟分析结合的方式,基于ABAQUS有限元分析软件,建立了波纹管轴向低压压形过程的有限元模型,并基于波纹管轴向低压压形过程中的等效应力及壁厚分布情况,分析了3种不同加载路径对波纹管成形过程的影响,获得了成形内压与轴向进给间最佳的匹配关系。结果表明,由加载路径3阶梯形匹配关系所得波纹管的形状精度高,最大减薄率为12.1%,验证了工艺的可行性。

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。