在實(shí)際鍛造生產(chǎn)中，當(dāng)鍛件的幾何形狀比較復(fù)雜或傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法存在局限性時(shí)，不合理的鍛造工藝和模具設(shè)計(jì)可能使得鍛件的內(nèi)部組織、外觀形狀或表面質(zhì)量無法達(dá)到規(guī)定的技術(shù)要求，有時(shí)甚至產(chǎn)生嚴(yán)重的成形缺陷，如充填不滿、表層折疊、內(nèi)部或表面裂紋等。另外，不合理的設(shè)計(jì)還會(huì)導(dǎo)致材料浪費(fèi)嚴(yán)重，模具壽命偏低。
隨著競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，低成本、高質(zhì)量和高效率是制造業(yè)追求的目標(biāo)。為了降低制造成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量，必須對(duì)鍛造工藝過程中影響鍛件質(zhì)量的各項(xiàng)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。鍛造過程涉及復(fù)雜的幾何與物理變化，采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化方法很難達(dá)到預(yù)期的效果，而且只能進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的比較和某一工藝的不斷改進(jìn)，也離不開物理實(shí)驗(yàn)。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和塑性有限元理論的不斷發(fā)展和日趨完善，以有限元法為基礎(chǔ)的數(shù)值模擬方法已成功應(yīng)用于鍛件塑性成形過程變形規(guī)律和多物理場(chǎng)的數(shù)值預(yù)測(cè)，對(duì)實(shí)際的工藝和模具設(shè)計(jì)提供可靠的虛擬驗(yàn)證。因此，基于數(shù)值模擬的設(shè)計(jì)優(yōu)化在鍛造工藝和模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用不僅是可能的，也是必然的。
將鍛造智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)、有限元分析軟件和優(yōu)化算法作為三個(gè)相對(duì)獨(dú)立的模塊，通過信息的自動(dòng)傳遞與集成，建立以實(shí)際工藝參數(shù)為設(shè)計(jì)變量的復(fù)雜鍛造過程的自動(dòng)優(yōu)化的技術(shù)體系。并通過選擇不同的設(shè)計(jì)變量、優(yōu)化目標(biāo)和優(yōu)化算法，實(shí)現(xiàn)了二維和三維鍛造過程的自動(dòng)優(yōu)化，取得了顯著的效果。
