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性能。因而塑性加工作為制造業(yè)的一個重要分支，廣泛應用于工業(yè)制造中。據(jù)不完全統(tǒng)計，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)中也都占有相當比重。近幾十年來，隨著社會經(jīng)濟和其它相關支柱產(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、新設備和新產(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一步加大;②以凈成形和近凈成形為目標的精密塑性成形技術的發(fā)展較為迅速，各種精密鍛造、精密沖裁等技術正在得到應用，例如精鍛直錐齒輪、同步齒環(huán)、等速萬向節(jié)、汽車電機爪極等，成形后尺寸精度很髙，顯著減少機械加工工時[2]。日本生產(chǎn)的冷鍛汽車電機爪極，其冷鍛尺寸公差士0.02mm，質量偏差士3g，生產(chǎn)率為2000件/h,每副模具的平均壽命達12萬件?13萬件，具有顯著的市場競爭力。
要實現(xiàn)塑性加工制件質量和尺寸精度的穩(wěn)定和提高，必須提高塑性加工技術的科學化和可控化水平。與傳統(tǒng)的成形工藝相比，現(xiàn)代塑性加工技術對毛坯與模具設計以及材料塑性流動控制等方面要求更髙，所以采用基于經(jīng)驗的試錯設計方法已不能滿足實際需要，引入以計算機為工具的現(xiàn)代設計分析手段已成為人們的共識。20世紀80年代以來，CAD和CAE等單元技術開始運用到塑性成形工藝分析、規(guī)劃與模具設計上。隨著這些單元技術的不斷發(fā)展，近年來通過它們的集成形成了基于知識的成形專家系統(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)必要支撐技術的計算機數(shù)值模擬技術，早已受到各國尤其是發(fā)達國家的髙度重視，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)中得到應用，如美國的DEFORM、 ABAQUS、MARC，俄羅斯的QFORM和法國的FORGE等。20世紀80年代中期以來， 我國有許多高等學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)已開始應用國產(chǎn)軟件，但與國外相比軟件技術水平和應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，仍處于以經(jīng)驗和知識為依據(jù)、以“試錯”為基本方法的工藝技術階段。
傳統(tǒng)的鍛造企業(yè)模鍛工藝和模具設計是一個基于經(jīng)驗知識的工作過程，企業(yè)的工藝設計、模具設計和制造部門之間相互獨立，缺乏有機的聯(lián)系和信息反饋，一副模具需要經(jīng)過設計—試制—再修改設計多次反復，導致模具的開發(fā)周期長、成本髙，而失去了市場競爭的優(yōu)勢。這種“反復試錯直到模具設計合理”是傳統(tǒng)塑性加工技術的重要特征，它使得產(chǎn)品質量靠檢驗來保證，而不是融人設計與制造的全過程。當前，CAD/CAE技術在塑性加工中的應用尚處于初級階段，大多數(shù)CAD/CAE系統(tǒng)過分強調設計能力，僅是基于一般的經(jīng)驗和知識代替人工的簡單而重復的工作，它的積極意義在于把設計人員從繁冗的設計繪圖中解放出來。但目前的CAD/CAE系統(tǒng)仍缺乏對設計對象的分析、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應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，檢驗模具關鍵工作部分形狀和尺寸設計的合理性，分析材料的流動規(guī) 律，預測是否產(chǎn)生缺陷，此外還可以對其它工藝參數(shù)進行優(yōu)化分析。這樣，可以確保工藝設計和模具制造一次成功，主要問題在設計階段就完全解決，使塑性加工進入以模塑化、 最優(yōu)化和柔性化為特征的工程科學階段，提高塑性加工行業(yè)的科學化水平。
