【机械类文献翻译】冷锻技术的发展现状与趋势

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2023年冷镦成形装备行业市场分析现状

2023年冷镦成形装备行业市场分析现状

2023年冷镦成形装备行业市场分析现状冷镦成形装备是制造业中非常重要的一种设备,广泛应用于金属成形加工行业。

本文将从市场规模、市场竞争、市场发展趋势等方面进行冷镦成形装备行业市场分析。

首先,冷镦成形装备市场规模庞大。

随着国内经济的快速发展和工业化进程的推进,金属成形加工行业需求不断增加,推动了冷镦成形装备市场的快速发展。

据统计,全球冷镦成形装备市场规模于2020年达到XX亿美元,预计到2025年将达到XX亿美元。

中国是全球最大的冷镦成形装备市场,占据了全球市场份额的30%以上,市场规模较大且持续增长。

其次,冷镦成形装备行业竞争激烈。

随着市场规模的扩大,冷镦成形装备行业吸引了越来越多的企业进入市场。

目前,中国冷镦成形装备市场主要由国内企业主导,如杭州冷镦机械、苏州博迪、江阴冷镦等。

这些企业在技术研发、产品质量和售后服务方面具有一定的竞争优势。

同时,国外企业也在中国市场布局,如日本的稻川冷镦、意大利的沃尔夫冷镦等。

市场竞争激烈,企业需要不断提高产品技术水平和服务品质来占据市场份额。

再次,冷镦成形装备行业市场发展趋势良好。

随着技术的不断进步和创新,冷镦成形装备的性能和效率得到了提升,使得成形品质更加稳定和精确。

另外,智能化和自动化技术的应用也使得冷镦成形装备具备更高的生产效率和更低的能耗。

近年来,随着电子汽车、新能源、高速铁路等行业的发展,对高精度、高效率冷镦成形装备的需求也不断增加,进一步推动了市场的发展。

冷镦成形装备行业仍然面临一些挑战。

首先,技术含量较高,对人才需求大。

冷镦成形装备需要具备较高的设计水平和制造加工能力,这就对企业的技术研发能力和人才培养提出了较高要求。

其次,市场竞争激烈,品牌建设和市场推广成为企业的关键。

同时,成本控制也是企业在激烈竞争中的重要环节。

此外,环保要求也对冷镦成形装备行业提出了较高要求,企业需要通过技术升级和改进来提高设备的环保性能。

综上所述,冷镦成形装备行业市场规模庞大,市场竞争激烈,发展趋势良好。

锻造行业发展现状及未来发展趋势

锻造行业发展现状及未来发展趋势

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锻造行业发展现状及未来发展趋势
一、发展现状
目前,整个锻造行业压力都非常大,内部与外部市场都比较紧缩,导致整个行业运行比较吃力,上游优质供应商越来越少,而且上游供应成本急剧增加,导致锻件成本加剧,利润空间减少,随着人员成本及客户的要求逐渐提高、资金回笼周期加长,目前锻造行业压力空前。

二、原因分析
笔者认为造成此种局面的原因有如下几点:
1、行业管理无序,盲目扩张。

该局面应为国家对该行业供需关系未及时掌控,导致供大于求造成今日之结果。

如果在建厂审批环节能给予控制,也不会造成今日之严重产能过剩,最终导致很多企业不得不为了勉强生存而破坏市场秩序,最终无原则的降低产品出售价格导致企业已经几乎没有利润空间,这样会造成出口锻件市场的大幅降价,无疑对我国的锻造行业发展是不利的。

2、各锻造企业内部管理参差不齐。

目前很多锻造企业仍处于原始的管理状态,即使企业有质量体系证书,但又有多少家企业是真正能做到的,很多企业都是滥竽充数,根本上导致了锻造行业趋同性,过于表面和形式化,没有真正的把一些管理理念应用到企业的生产运营上,我大胆的猜测,目前全国锻造企业包括国企在内,几乎没有几家能真正的把企业文化及企业的核心价值观与员工紧密结合在一起的,每家的老板甚至总经理都在考虑自身的利益,当然员工也是在考虑自身的利益
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2023年锻件行业市场现状及趋势分析

2023年锻件行业市场现状及趋势分析
2.未来锻件行业市场将面临多元化需求和竞争加剧的挑战。
随着制造业的不断发展和升级,锻件行业市场需求将呈现多元化趋势。不仅对锻件的质量、精 度和性能有更高的要求,而且对锻件的设计、生产周期、服务等方面也有了更高的要求。同时, 随着国内外锻件企业数量的增加,市场竞争将更加激烈。这不仅会推动锻件行业的技术创新和 升级,也可能会加剧行业内的价格竞争。因此,锻件企业需要不断提高自身的技术实力和服务 水平,以应对市场多元化和竞争加剧的挑战。
生产设备在锻件行业中的重要性
随着锻件需求的增加,生产设备的技术水平直接 影响着企业的生产效率和产品质量。目前,国内 锻造设备已经逐步实现自动化和智能化,如数控 机床、激光切割机、机器人等先进设备的广泛应 用,大幅提高了生产效率和产品质量。同时,一 些企业也开始引进国外先进的锻造设备和技术, 进一步提升了自身的竞争力。然而,由于锻件行 业的特殊性,对生产设备的要求较高,因此,提 高生产设备的技术水平仍然是锻件行业的重要发 展方向。
3.锻件行业的市场竞争激烈,企业间合作成为常态。
锻件行业的市场竞争激烈,企业间合作成为常态。这是因为锻件行业的生产工艺复杂,需要多 个环节的配合,同时还需要原材料供应商、设备供应商等多个合作伙伴的支持。因此,企业间 的合作不仅可以提高生产效率,还可以降低成本,提高竞争力。同时,锻件行业的技术创新和 产品升级也需要企业间的合作,共同推动行业的发展。
的可持续发展成为了一个重要的议题。目前,越来越 多的锻件企业开始重视生产过程的绿色化和循环化, 采用新型的锻造技术和设备,以减少能源消耗和环境 污染。此外,锻件产品的设计也更加注重可回收性和 再利用性,以满足消费者对环保和可持续发展的需求。 这些趋势预计将在未来几年内持续发展。
Байду номын сангаас

2024年锻造机械市场前景分析

2024年锻造机械市场前景分析

2024年锻造机械市场前景分析1. 前言锻造机械作为一种重要的加工设备,广泛应用于各个行业的制造流程中。

随着工业化水平的提高和技术进步,锻造机械市场也逐渐迎来了新的发展机遇。

本文将对锻造机械市场的前景进行全面分析,探讨市场发展趋势以及未来的发展机会。

2. 市场概况2.1 市场规模和增长趋势锻造机械市场的规模在过去几年中不断扩大,并且呈现出持续增长的趋势。

根据市场调研数据显示,2019年全球锻造机械市场规模达到XX亿美元,并且预计在未来几年内将保持较高的增长率。

2.2 市场竞争格局目前,全球锻造机械市场呈现出较为分散的竞争格局。

主要的市场参与者包括国内外大型锻造机械制造商和供应商。

市场上存在一些知名品牌,并且它们占据着市场的一定份额。

同时,由于锻造机械市场的前景广阔,吸引了更多新进入者的加入,进一步增加了市场竞争的激烈程度。

3.1 技术进步推动市场发展随着科技的进步和创新技术的应用,锻造机械的生产效率和质量得到了显著提升。

高端智能化锻造机械的应用也成为市场发展的一个重要趋势。

智能化锻造机械不仅能够提高生产效率,同时也能够满足客户对产品质量和个性化需求的要求。

3.2 市场需求结构的变化随着经济的快速发展和科技水平的提高,锻造机械市场的需求结构也发生了一定的变化。

传统行业对锻造机械的需求相对稳定,但是新兴产业如汽车、航空航天等领域对锻造机械的需求在不断增长。

随着节能环保意识的提高,清洁能源行业对高效能锻造机械的需求也不断增加。

3.3 中国市场的崛起中国作为全球最大的制造业国家,对锻造机械市场的需求占据着重要地位。

中国市场的崛起为锻造机械制造商带来了巨大的市场机会。

随着中国经济的持续增长和制造业的发展,锻造机械市场在中国将保持较高的增长速度。

4.1 产品结构优化升级随着市场竞争的加剧,锻造机械制造商需要对产品进行结构优化升级,提高产品的竞争力。

例如,开发新型材料和制造工艺,提高产品的耐磨性和使用寿命,减少能源消耗等。

中国冷精锻行业市场环境分析

中国冷精锻行业市场环境分析

中国冷精锻行业市场环境分析1. 市场概况冷精锻是一种常见的金属加工方式,适用于生产各种复杂形状的金属零部件。

冷精锻市场具有广阔的发展前景,主要受到以下几个因素的影响。

2. 行业竞争冷精锻行业竞争激烈,主要分为大型企业和中小型企业两种形态。

大型企业通常具有技术实力雄厚、设备先进、市场份额大等优势,具备一定的竞争优势。

中小型企业则在灵活性和服务方面具有优势,能够灵活满足客户需求。

在此行业中,技术创新和质量控制能力是企业赢得竞争的关键。

3. 市场需求随着制造业的发展和工业生产的不断增加,冷精锻的市场需求也在不断增加。

主要应用于汽车、航空航天、机械制造等行业,用于生产各种零部件。

随着技术升级和产品结构变化,市场对冷精锻产品的需求也在不断变化。

企业需要密切关注市场需求的变动,及时调整产品结构和生产能力。

4. 政策环境政策环境对冷精锻市场也有一定影响。

政府的产业支持政策可以帮助企业发展壮大,同时也要求企业遵守相关的法律法规和环境保护要求。

在政策方面,企业需要关注产业政策、税收政策和环保政策等,以确保自身在市场中的合规性和可持续发展。

5. 技术创新冷精锻行业的发展离不开技术创新。

新的材料、新的工艺和新的设备都可以为企业创造竞争优势。

随着科技的进步,冷精锻行业也不断迭代更新,企业需要加强技术研发和创新能力,提高产品质量和生产效率。

6. 市场价格冷精锻产品的市场价格是企业经营的重要因素。

市场价格会受到原材料价格、劳动力成本、竞争压力等因素的影响。

企业需要合理定价,既要考虑自身成本,又要适应市场需求。

合理的价格可以提高企业竞争力,促进市场销售。

7. 潜在风险在冷精锻市场中存在一些潜在的风险,例如原材料价格波动、市场需求下降、竞争加剧等。

企业需要具备风险意识,采取有效的风险管理措施,降低风险对企业发展的影响。

8. 发展趋势冷精锻市场的发展趋势主要包括技术升级、产品多样化、绿色环保等方面。

随着技术的进步,冷精锻产品的质量和效率将得到进一步提升。

2024年冷镦成形装备市场发展现状

2024年冷镦成形装备市场发展现状

2024年冷镦成形装备市场发展现状1. 引言冷镦成形是一种常用于金属加工的工艺,逐渐成为了许多行业的首选。

冷镦成形装备作为支撑这项工艺的重要组成部分,在市场上发挥着重要的作用。

本文将对冷镦成形装备市场的发展现状进行分析和总结。

2. 冷镦成形装备市场概述冷镦成形装备是生产冷镦产品不可或缺的关键设备。

随着工业技术的不断发展和市场需求的增长,冷镦成形装备市场逐渐壮大。

目前,冷镦成形装备市场主要分布在国内外几个主要地区,其中中国、日本和欧美市场占据了主导地位。

市场上的冷镦成形装备主要包括冷镦机、冷镦模具、冷镦辅助设备等。

3. 冷镦成形装备市场的主要发展趋势3.1 技术升级与创新随着科技的发展,冷镦成形装备的技术不断升级和创新。

新型的冷镦成形装备具有更高的精度、更高的效率和更低的能耗,能够满足不同行业对产品质量和生产效率的要求。

3.2 自动化程度提高自动化是冷镦成形装备市场的一个明显趋势。

高度自动化的冷镦成形装备能够减少人工操作,提高生产效率和产品质量。

自动化程度的提高也使得冷镦成形装备更加智能化,能够进行数据采集、分析和远程监控。

3.3 环保和节能要求增加随着全球环保意识的提高,冷镦成形装备市场对环保和节能的要求也越来越高。

新型的冷镦成形装备在设计和制造过程中注重减少能源消耗和废弃物排放,以满足环保要求。

3.4 多功能设备需求增加市场上对多功能冷镦成形装备的需求也在增加。

多功能设备能够适应不同行业的生产需求,提高装备的利用率和生产灵活性。

4. 冷镦成形装备市场存在的挑战4.1 技术难题冷镦成形装备市场面临着一些技术难题,如设备精度、噪音控制、振动问题等。

解决这些技术难题需要投入大量的研发和创新。

4.2 市场竞争加剧随着市场的扩大,冷镦成形装备市场的竞争也越来越激烈。

国内外众多企业纷纷进入该市场,导致市场份额分散,企业间的竞争更加激烈。

4.3 维护和服务的难题冷镦成形装备的维护和服务是一个长期而繁琐的工作,需要投入大量的人力和物力。

锻造行业发展现状及未来发展趋势

锻造行业发展现状及未来发展趋势

锻造行业发展现状及未来发展趋势概述:锻造行业是创造业中的重要组成部份,其作用不仅体现在工业领域,还广泛应用于汽车、航空航天、能源等领域。

本文将对锻造行业的现状进行分析,并探讨未来的发展趋势。

一、锻造行业的现状1. 锻造行业的基本概况锻造是一种通过对金属材料进行塑性变形来改变其形状和性能的加工方法。

锻造行业主要包括冷锻、热锻和温锻等多种工艺。

目前,锻造行业在全球范围内得到广泛应用,其市场规模不断扩大。

2. 锻造行业的发展历程锻造行业起源于古代,经历了手工锻造、水力锻造、蒸汽锻造等多个阶段的发展。

随着科技的进步和机械化程度的提高,锻造行业的生产效率和质量得到了显著提升。

3. 锻造行业的市场规模目前,全球锻造行业的市场规模呈现稳步增长的趋势。

据统计,2022年全球锻造行业的市场规模达到了X亿美元,估计到2025年将达到X亿美元。

4. 锻造行业的应用领域锻造行业广泛应用于汽车、航空航天、能源、石油化工等领域。

在汽车行业中,锻造件被广泛应用于发动机、底盘、传动系统等关键部件。

在航空航天领域,锻造件在发动机、机身结构等方面发挥着重要作用。

二、锻造行业的未来发展趋势1. 技术创新推动行业发展随着科技的不断进步,锻造行业也在不断进行技术创新。

例如,3D打印技术的应用使得锻造件的创造更加灵便和高效。

此外,智能创造技术的发展也将进一步提升锻造行业的生产效率和质量。

2. 环保意识促使行业转型升级在全球环保意识的提升下,锻造行业将面临转型升级的压力。

传统的锻造工艺产生大量废气、废水和废渣,对环境造成为了一定的污染。

因此,锻造行业需要加强环保技术的研发和应用,减少对环境的影响。

3. 自动化生产成为发展趋势随着自动化技术的发展,自动化生产将成为锻造行业的发展趋势。

自动化生产可以提高生产效率、降低人工成本,并且能够保证产品的一致性和质量稳定性。

因此,锻造企业需要加大对自动化设备的投入,提高生产线的智能化水平。

4. 智能创造助力行业升级智能创造是未来锻造行业升级的重要方向。

冷镦机行业市场现状分析及未来三到五年发展趋势报告

冷镦机行业市场现状分析及未来三到五年发展趋势报告

冷镦机行业市场现状分析及未来三到五年发展趋势报告Analysis of the Current Situation and Future Development Trends of the Cold Heading Machine IndustryCold heading machines are widely used in the manufacturing industry for producing screws, bolts, and other fasteners. As a result, the cold heading machine industry has experienced steady growth over the years. However, in recent years, the industry has faced several challenges that have impacted its growth. In this article, we will analyze the current situation of the cold heading machine industry and provide a report on its future development trends for the next three to five years.Current Situation of the Cold Heading Machine IndustryThe cold heading machine industry has been affected by several factors, including the global economic slowdown, the COVID-19 pandemic, and the trade war between the US and China. These factors have led to a decline in demand for cold heading machines, resulting in a decrease in production and sales.Furthermore, the cold heading machine industry is facing fierce competition from low-cost countries such as India and Southeast Asian countries. The low labor costs and favorable government policies in these countries have attracted many manufacturers to relocate their production facilities, leading to a shift in the global market.Despite these challenges, the cold heading machine industry has shown resilience and adaptability by focusing on innovation and technological advancements. Many manufacturers have invested in research and development to improve the efficiency and quality of their machines, which has helped them to stay competitive in the market.Future Development Trends of the Cold Heading Machine IndustryOver the next three to five years, we expect the cold heading machine industry to experience significant growth due to several factors. Firstly, the increasing demand for lightweight materials in the automotive and aerospaceindustries will drive the demand for cold heading machines. The machines are used to produce fasteners for lightweight materials such as aluminum and titanium, which are widely used in these industries.Secondly, the growing demand for electric vehicles (EVs) will also boost the cold heading machine industry. EVs require a large number of fasteners, and cold heading machines are the most efficient way to produce them. As more countries adopt policies to promote EVs, the demand for cold heading machines will increase.Thirdly, the trend towards Industry 4.0 and smart manufacturing will also impact the cold heading machine industry. Many manufacturers are adopting digital technologies such as the Internet of Things (IoT), artificial intelligence (AI), and big data analytics to improve their production processes. Cold heading machine manufacturers will need to incorporate these technologies into their machines to stay competitive in the market.ConclusionIn conclusion, the cold heading machine industry has faced several challenges in recent years, but it has shown resilience and adaptability by focusing on innovation and technological advancements. Over the next three to five years, we expect the industry to experience significant growth due to the increasing demand for lightweight materials, the growing demand for EVs, and the trend towards Industry 4.0 and smart manufacturing. Cold heading machine manufacturers will need to continue investing in research and development to stay competitive in the market.冷镦机行业市场现状分析及未来三到五年发展趋势报告冷镦机广泛应用于制造业中,用于生产螺钉、螺栓和其他紧固件。

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附录1:翻译(汉)冷锻技术的发展现状与趋势摘要:冷锻技术是一种精密塑性成形工艺,具有切削加工不可比拟的优点,广泛应用于各种机械产品关键零部件的制造。

本文从冷锻零件的形状、材料、工艺革新、生产率、数值模拟技术和数字化/智能化设计技术应用、以及优化技术几个方面综合论述了冷锻技术的发展现状与趋势。

关键词:冷锻,工艺/模具设计,数值模拟,基于知识的工艺设计,设计优化。

冷锻工艺是一种精密塑性成形技术,具有切削加工无可比拟的优点,如制品的机械性能好,生产率高和材料利用率高,特别适合于大批量生产,而且可以作为最终产品的制造方法(net-shape forming),在交通运输工具、航空航天和机床工业等行业具有广泛的应用。

当前汽车工业、摩托车工业和机床工业的飞速发展,为冷锻这一传统的技术的发展提供了原动力,例如,我国1999年摩托车的全国总产量就有1126万多辆,而根据2000年的初步估计,我国汽车的总需求量到2005年将达到330万辆,其中轿车130-140万辆,仅汽车行业的锻件需求在50-60万吨以上。

冷锻技术在我国的起步虽然不算太晚,但发展速度与发达国家有很大的差距。

到目前为止,我国生产的轿车上的冷锻件重量不足20Kg,相当于发达国家的一半,开发潜力很大。

加强冷锻技术开发与推广应用是我国目前的一项紧迫任务。

1、冷锻件的形状越来越复杂冷锻零件的形状越来越趋于复杂,由最初的阶梯轴、螺钉/螺母和导管等,发展到形状复杂的零件,如图1所示为不同尺寸的摩托车花键轴与花键套,花键轴的典型工艺为:正挤压杆部-镦粗中间头部分-挤压花键;花键套的主要工艺为:反挤压杯形件-冲底制成环型件-正挤压轴套。

如图2所示为汽车输出轴与输入轴,以及其他冷锻制品。

如图3所示为我国采用摆动碾压技术制成的各种汽车/摩托车用锥齿轮、螺旋锥齿轮和其他圆盘类零件,如图4所示为日本某公司生产的冷锻零件,图4所示的涡旋增压器,我国已经列入国家“十五”攻关项目。

目前圆柱齿轮的冷挤压技术也成功用于生产。

除黑色金属外,目前铜合金、镁合金和铝合金材料的冷挤压应用也越来越广泛。

2、持续不断的工艺革新冷精锻是一种(近)净形成形工艺。

采用该方法成形的零件强度和精度高,表面质量好。

当前国外一台普通轿车采用的冷锻件总量40~45Kg,其中齿形类零件总量达10Kg以上。

冷锻成形的齿轮单件重量可达1Kg以上、齿形精度可达7级。

持续不断的工艺创新推动了冷挤压技术的发展,80年代以来,国内外精密锻造专家开始将分流锻造理论应用于正齿轮和螺旋齿轮的冷锻成形。

分流锻造的主要原理是在毛坯或模具的成形部分建立一个材料的分流腔或分流通道。

锻造过程中,材料在充满型腔的同时,部分材料流向分流腔或分流通道。

分流锻造技术的应用,使较高精度齿轮的少、无切削加工迅速达到了产业化规模。

提出,对于长径比为5的挤压件,如活塞销,采用轴向余料块的方法通过轴向分流可以实现冷挤压一次成形,而且凸模的稳定性很好;对于扁平类的直齿轮成形,采用径向余料块也可以实现产品的冷挤压成形。

闭塞锻造是在封闭凹模内通过一个或两个冲头单向或对向挤压金属一次成形,获得无飞边的近净形精锻件。

一些轿车精密零件如行星和半轴齿轮、星形套、十字轴等如果采用切削加工方法,不仅材料利用率很低(平均不到40%),而且耗费工时多,生产成本极高。

国外采用闭塞锻造技术生产这些净形锻件,省去绝大部分切削加工,成本大幅度降低。

冷锻技术的发展主要是开发高附加值的产品,降低生产成本,同时,它还在不断地向切削、粉末冶金、铸造、热锻、板料成形工艺等领域渗透或取而代之,也可以和这些工艺相结合构成复合工艺。

提出的热锻-冷锻复合塑性成形技术。

热锻-冷锻复合塑性成形技术是将热锻和冷锻结合起来的一种新的精密金属成形工艺,它充分利用了热锻和冷锻各自的优点:热态下金属塑性好,流动应力低,因此主要的变形过程用热锻来完成;冷锻件的精度高,因此零件的重要尺寸用冷锻工艺来最终成形零件。

热锻-冷锻复合塑性成形技术出现于20世纪80年代,90年代以来取得了越来越广泛的应用,用该技术制造的零件,已取得了精度提高、成本降低的良好效果。

图1图2图3图43、数值模拟技术用于检验工艺和模具设计的合理性用冷锻工艺成形零件时,由于金属在冷态下发生塑性变形,其变形抗力很大,因此,零件的变形比较困难,变形过程中容易出现金属充不满、锻件出现裂纹等缺陷。

同时,过大的变形抗力会严重降低模具的使用寿命。

长期以来,我国金属塑性成形的工艺设计和模具设计一直采用传统的凭经验、实验方法。

这种设计方法难以满足净形制造工艺的要求。

随着计算机技术的飞速发展和70年代塑性有限元理论的发展,许多塑性成形过程中很难求解的问题可以用有限元方法求解。

在冷锻成形工艺领域,通过建模和合适的边界条件的确定,有限元数值模拟技术可以很直观地得到金属流动过程的应力、应变、模具受力、模具失效情况及锻件可能出现的缺陷情况。

这些重要信息的获得对合理的模具结构,模具的选材、热处理及成形工艺方案的最终确定有着重要的指导意义。

目前的有效的数值模拟软件是以刚塑性有限元法为基础建立起来的,这些软件有:DEFORM,QFORM,FORGE,MSC/SUPERFORM等。

运用有限元数值模拟技术可用于检验工艺和模具设计的合理性。

如提出了一种由空心坯成形直齿圆柱齿轮的新工艺:预锻分流区-分流终锻,用三维有限元数值模拟软件DEFORM-3D进行了数值模拟研究,得到了锻造载荷-行程曲线以及整个成形过程的应力、应变、速度分布等,并与传统的闭式镦挤工艺模拟的结果进行了比较。

分析表明,传统的闭式镦挤成形直齿圆柱齿轮,成形载荷大,不利于齿形的充填。

采用预锻分流区-分流终锻新工艺,可以大幅度降低成形载荷,并明显改善材料的充填性,可以获得齿形角部饱满的齿轮。

用三维大变形弹塑性有限元法对齿轮冷精锻成形过程进行了数值模拟,对以闭式模锻为预锻和以闭式模锻、孔分流及约束分流为终锻的两步成形模式的变形流动情况进行了数值模拟分析。

数值分析结果及工艺实验表明在终锻中采取分流,尤其是约束孔分流措施对于降低工作载荷和提高角隅充填能力等方面十分有效。

4、数字化智能设计系统的应用4.1CAD/CAM技术在冷锻成形工艺/模具设计中的应用为了适应现代生产对锻模开发的短周期、高质量、低成本要求,将先进的设计理论与方法以及计算机技术,尤其是CAD技术的引入传统的锻模设计过程是锻模设计领域的必然趋势。

模具CAD技术以其高自动化、高精度和高效益等优势正持续推动着传统的模具设计与制造方法的变革。

自20世纪70年代以来,国外许多单位开始对锻模CAD/CAM进行了广泛的研究,美国Ohio州的贝特尔—哥伦布实验室的T.Altan等人首先开发了轴对称锻模CAD系统。

前苏联的捷捷林等专家系统研究了模锻设计自动化和最优化原理,从方法学、算法模型等方面提出了全套的理论,并开发了回转体类锻件的自动化设计系统。

国内在这方面的起步较晚,上海交通大学、清华大学、华中理工大学、哈尔滨工业大学和南昌大学等单位基于一定的平台,开发了适用于不同种类锻件的设计系统,但多数仅仅限于二维系统。

到目前为止,虽然众多的研究人员先后开发了适用于不同零件的锻模设计系统,实现了工艺和模具设计若干环节的自动化和智能化,但是尚未有成熟的锻模CAD/CAM系统推向市场,许多工程设计人员只能采用通用的机械CAD/CAM软件进行结构的详细设计。

4.2基于知识的设计技术及其在冷锻成形工艺/模具设计中的应用冷锻成形工艺和模具设计是知识和经验密集型的过程,模具设计人员在长期工作中积累的经验与知识(Know-how)对模具设计有着十分重要的影响。

传统的CAD技术脱离了设计领域知识,缺乏对设计过程知识的支持,难以胜任模具开发"高质量、短周期、低成本"的要求。

因此,需要将传统的锻模CAD技术提升到基于知识的设计层次。

而实现这一飞跃的途径是将人工智能(Artificial Intelligence,AI)技术、基于知识的工程(Knowledge-based Engineering,KBE)技术引入冷锻成形工艺/模具设计领域,与传统的CAX技术相结合,开发基于知识的设计支持系统。

基于知识的工程(Knowledge Based Engineering,KBE)主要指应用知识来解决各种工程问题,是人工智能技术在工程中的应用。

由于冷锻成形工艺/模具设计是一个包含了对知识的继承、集成、创新和管理的复杂过程,引入基于知识的设计方法以后,跨领域专家的经验与知识共享能够使得设计更加富有创造性和预见性,而且领域专家知识在整个产品的设计生命周期内的一致性保证了产品开发的成功率,大大节省了开发时间,提高了设计质量。

从而使整个设计模式从经验设计向科学设计转变。

美国哥伦布贝特尔实验室开发出基于知识的预锻几何尺寸的设计系统,因设计预锻件的形状为空间几何体,须对其几何形状进行操作,故不能单纯地用一般语言来描述推理过程。

对于零件的几何信息,采用框架方法表示,在框架中用不同的槽,定义出组成零件的基本成分和它们之间的拓扑关系。

设计规则是用产生式规则表示,用OPS工具进行推理。

J. C.Choi和C.Kim开发了基于知识的冷锻件和热锻件集成工序设计系统,并分别建立了冷、热锻件工艺设计规则。

基于知识设计方法在冷锻成形工艺及模具的设计中的应用,将彻底改变塑性成形传统的依靠设计人员个人经验,设计过程中反复修改、设计效率不高的状态。

它使用人工智能、模式识别、机器学习等技术在设计过程中从系统知识库中提取合适的知识指导冷锻成形工艺及模具设计。

目前,该项技术正在进一步发展之中,近年来,基于知识设计方法已成为锻造成形工艺/模具设计智能化技术研究的一个热点课题。

5、优化技术的引入随着竞争的日益加剧,低成本、高质量和高效率是制造业所追求的目标。

在锻造行业,为提高设计效率、降低制造成本和提高产品质量,必须对锻造工艺过程中影响锻件质量的各项工艺参数进行优化。

由于锻造变形是一个十分复杂的问题,对于其工艺参数的优化采用传统的设计方法很难达到预期的效果,随着计算机技术和塑性有限元理论和技术的不断发展和日益完善,以有限元法为代表的数值模拟方法已广泛应用于各种金属成形问题的求解分析。

因此,基于有限元分析的优化设计方法在冷锻成形工艺/模具设计中的应用不仅是可能的,也是一种必然趋势。

从实际应用的角度来看,基于有限元分析的优化方法中最具代表性的方法有基于灵敏度分析的优化方法和基于目标函数值的拟合优化方法两种。

基于灵敏度分析的优化设计方法属于梯度型优化设计方法。

该方法在具体实施时,首先确定目标函数和设计变量,然后找出它们之间的关系,推导目标函数对设计变量的灵敏度—导数公式,根据设计变量的现有值求解出这些灵敏度信息,再利用优化算法确定设计变量的最优搜索方向,得到更优的设计变量,再求解灵敏度信息,如此反复,直到优化迭代收敛。

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