1、应用场景

精密塑性成形在航空、航天、船舶、汽车等传统高端制造领域有着广泛的应用,在电子器件、可再生能源和生物医疗等领域的应用也日益广泛。这些领域对高端产品日益严格的要求推动了材料加工理论和技术的持续发展。当前,越来越多的难变形材料和难成形结构采用基于变形的加工技术制造,使得这一传统制造技术面临越来越多的新的科学和技术挑战,迫切需要解决这些挑战来激发这一传统制造技术的活力。塑性成形仍面临这些科学技术挑战:提高难变形材料的成形性和难成形结构的可加工性；基于形性一体化的“无缺陷”制造；多物理场多尺度加工过程中的耦合建模和仿真；全流程优化设计和稳健控制。

2、技术优势

精密成形新工艺研究方向是团队传统研究方向，形成了弯曲矫直回弹机理、拼焊板成形工艺、铝镁钛合金成形新工艺等研究重点。为汽车上形状复杂的高强钢拼焊板零件热冲压成形提供理论依据，可促进高强钢拼焊板热冲压在其他行业的应用，为绿色制造和智能制造提供可靠的技术支撑；提出裂纹、折叠等宏观缺陷产生的判定准则，获得内部介观缺陷自愈合或进一步扩展的临界条件，建立流线分布和力学性能之间的关系模型，为多向加载旋转挤压过程中缺陷的调控奠定基础。提出的基于四点弯曲JCO渐进成形新工艺和对称式四辊卷板新工艺具有设备结构简单、成形管件圆度好、剩余直边短、生产效率高等诸多优点。采用上辊内置式三辊矫圆结构，矫圆后管坯椭圆度可达到0.35%；采用上辊外置式三辊矫圆结构，矫圆后管坯椭圆度可达0.2%，所以辊外置式三辊矫圆结构在矫圆精度上具有显著优势。

上辊内置式三辊矫圆实验平台      上辊外置式三辊矫圆实验平台

3、 关键问题

（1）折/卷板工艺：团队针对矫形的上游折/卷板工艺进行了探索性研究。基于传统卷板工艺各自的缺点和卷板技术的发展要求，团队提出了基于四点弯曲JCO渐进成形新工艺和对称式四辊卷板新工艺。

四点弯曲JCO渐进成形新工艺实验

对称式四辊卷板工艺实验

（2）团队针对现有三辊矫圆工艺，从理论、模拟和实验三个方面进行了大量的探索性研究。团队建立了上辊内置式三辊矫圆力学模型，阐述了对称式三辊矫圆工艺机理，实现了上辊压下量的预测，提出了最优矫圆控制策略。为了解决大型直缝焊管的矫圆问题，团队自主研发了连续矫圆实验平台。该方法矫圆效果高，可实现长径比较大管坯的整体矫圆。

连续矫圆实验平台

（3）团队针对现有管棒材二辊矫直工艺，采用图解法和数学归纳法，解析了圆材截面曲率逐渐统一为零的变化过程，从理论上阐述了二辊矫直工艺原理，并进行了有限元模拟研究。为进一步提高矫直效率，提出了大型直缝焊管三辊连续矫直新工艺，研究了大型直缝焊管在矫直过程的扁化问题，开发了大型直缝焊管三辊连续矫直实验平台。

大型直缝焊管三辊连续矫直实验平台

（4）开发了三自由度旋转挤压模拟实验机。

顶端淬火试验组织转变模拟结果