李建偉，劉 瀏，鄒宗樹

(1.東北大學(xué)，遼寧 沈陽 110819)(2.鋼鐵研究總院，北京 100081)

0 引 言

隨著能源消耗和環(huán)境污染的日趨嚴重，節(jié)能已成為國際共識[1]，而裝備零部件輕量化則是節(jié)能的一個重要手段。鈦合金、鈦鋁合金及鈦基、鋁基復(fù)合材料等由于密度低、比強度度高、耐蝕性能優(yōu)異等，正逐漸作為輕量化材料被應(yīng)用到航空航天領(lǐng)域中，不僅可以有效減輕裝備重量，而且可以提高部件的結(jié)構(gòu)性能和服役性能[2]。但鈦合金、鈦鋁合金及鈦基、鋁基復(fù)合材料等變形抗力高、塑性低，屬于難成形材料，很難用普通鍛造工藝成形。同時，由于航空航天的特殊需要，成形件性能必須均勻、穩(wěn)定，普通鍛造工藝很難實現(xiàn)這樣的高要求，因此優(yōu)先選擇等溫超塑成形工藝。相對于普通鍛造成形，等溫超塑成形具有以下優(yōu)勢[3]：①可以提高和優(yōu)化鍛件的性能；②鍛件性能精確可控，重復(fù)性、穩(wěn)定性好；③可以大幅提高材料的利用率；④鍛件表面質(zhì)量高；⑤可利用小型設(shè)備生產(chǎn)出大鍛件；⑥流程短；⑦容易成形空心件、管類件；⑧可降低或消除鍛件的殘余應(yīng)力；⑨同一鍛件可實現(xiàn)雙性能成形[4]。但是，等溫超塑成形還存在生產(chǎn)效率低、熱效率低、模具材料選擇范圍小和模具成形困難等問題，尤其是大型、特大型模具制造技術(shù)亟待突破。為此就提高等溫超塑成形效率和熱效率及大型模具制造方法展開討論，并就等溫超塑成形的發(fā)展趨勢進行探討，提出了數(shù)字化等溫鍛造實現(xiàn)的途徑，為實現(xiàn)高效化等溫鍛造生產(chǎn)提供有效的解決措施。

1 提高超塑成形的生產(chǎn)效率

1.1 提高模具的制造和使用效率

模具效率體現(xiàn)為模具制造效率、使用效率和壽命。K9等鑄造高溫合金模具鑄造成形難度大，機加工困難，制造效率很低，尤其大型、特大型模具，由于鑄造難度的增加而制造效率更低。此外，超塑成形模具往往是一件一模，甚至一件一套模具，隨著產(chǎn)品的更新?lián)Q代，該套模具會被淘汰或閑置，導(dǎo)致模具使用效率極低。

等溫超塑成形模具必須具有使用溫度高、熱強度高及抗氧化等特點，而鑄造高溫合金模具的高溫力學(xué)性能受原材料的狀態(tài)、熔煉方法、造型工藝和澆鑄方法等影響很大。大型模具只能選擇砂型造型，但砂型模易松散，澆鑄時易形成隔砂。同時，砂型模焙燒溫度低，脫水效果差，澆鑄時產(chǎn)生大量的氣體，使鋼液的溫度迅速降低，容易造成模具表面冷豆、冷隔缺陷，鑄件局部澆不足等問題，也使縮孔分散、加深，降低冒口的補縮效果，影響模具使用壽命。

針對上述問題，對于大型、特大型模具的制作，采用樹脂砂造型或鋁礬土砂高溫長時間烘烤工藝解決型模濕冷的問題，提高鑄模的鑄造質(zhì)量。

圖1 特大型模具結(jié)構(gòu)設(shè)計圖Fig.1 Structure design sketch of oversize die

通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，采用如圖1所示的芯模加框模的設(shè)計方法，可縮小模具的體積，降低模具的重量，減少或消除鑄造過程中的疏松、縮孔等，從而提高模具的鑄造質(zhì)量和使用壽命。通過合理設(shè)計模具脫模角θ，且只在模具裝配面和型腔留有加工余量，并結(jié)合精密鑄造工藝，可使模具實現(xiàn)近凈鑄造成形，從而減少機加工余量，節(jié)約成本。

針對澆鑄方法對模具性能的影響，通過對比實測真空和非真空澆鑄鑄件的高溫力學(xué)性能數(shù)據(jù)選擇澆鑄方式。圖2所示為真空和非真空澆鑄的K9高溫合金在不同溫度下的拉伸強度。

圖2 真空和非真空澆鑄的K9高溫合金在不同溫度下的拉伸強度Fig.2 Tensile strength of vacuum and non-vacuum cast K9 superalloy at different temperatures

從圖2可知，隨著溫度的升高，非真空澆鑄K9高溫合金強度下降的速率遠遠大于真空澆鑄，非真空澆鑄強度在900 ℃時是真空澆鑄強度的70%，950 ℃時只有真空澆鑄強度的約52%。故采用真空澆鑄的方法可以大幅提高模具的高溫力學(xué)性能。通過真空澆鑄獲得的8.5 t K3高溫合金芯模已高效使用3年有余。

大型、特大型高溫合金模具鑄造技術(shù)的突破，使制作大型高溫合金模架成為可能。針對不同噸位的設(shè)備設(shè)計通用模架可以提高模架的使用效率，如圖3所示。針對鍛件更新?lián)Q代造成模具閑置和報廢的問題，通過如圖1所示結(jié)構(gòu)實現(xiàn)芯?？焖俑鼡Q，不僅可以解決大型模具浪費問題，而且能夠節(jié)約成本，提高生產(chǎn)效率。同時，針對批量大、生產(chǎn)周期長的產(chǎn)品，可以通過快速更換模芯的方法更換失效模具，提高模具的使用效率，進而提高生產(chǎn)效率，節(jié)約成本。

1.2 提高超塑成形的成形效率

圖3 特大型模架及模具裝配圖Fig.3 Assembly drawing of oversize die frames and dies

等溫超塑成形的成形速度很慢，在0.01～0.5mm/s之間，成形一件產(chǎn)品需要幾十分鐘，有時甚至長達1 h。然而，隨著大型高溫合金等溫超塑成形模具設(shè)計、鑄造技術(shù)的突破，同時利用等溫超塑成形小設(shè)備生產(chǎn)大鍛件的特性，可以將小的零部件成組、成批成形。不同于簡單的組批成形，通過坯料及模具的合理設(shè)計，把批量成形的零部件看成一個整體精鍛件來設(shè)計，通過精密組批整體成形技術(shù)，使成形后的鍛件之間只有很薄的連皮相連，通過簡單的切割就可以得到單個鍛件。圖4為投影面積0.5 m2的精密組批整體成形鍛件照片。

圖4 精密組批整體成形鍛件照片F(xiàn)ig.4 Integral forging photos of precision batch

通過精密組批整體成形技術(shù)，可以節(jié)約大量的金屬，提高材料的利用率。同時，精密組批整體成形可以加大鍛件的變形量，得到更加均勻的組織。對于異形件、不對稱件，通過零件合理的結(jié)構(gòu)布置組批，可以使整體鍛件結(jié)構(gòu)均勻，減少模具及模架受力的不均衡性，提高工裝和模具的使用壽命。

1.3 提高超塑成形的熱效率

等溫超塑成形的熱損耗包括零件的加熱時間和鍛造時間不匹配造成的熱損耗和鍛造過程中模具、加熱爐開啟造成的熱損失。

坯料的加熱分為預(yù)熱、加熱和保溫3個階段，鍛造過程中常常出現(xiàn)坯料加熱時間和鍛造時間不匹配的問題，模具空燒或坯料過度保溫都將導(dǎo)致熱損耗，增加鍛件成本。如果是單臺壓機，可以采取2臺或多臺加熱爐協(xié)助1臺壓機生產(chǎn)的方法去解決，同時兼顧設(shè)備閑置時間的熱耗損失和多臺設(shè)備的熱能消耗，以及平衡生產(chǎn)效率和熱耗，合理的配置設(shè)備，節(jié)約能耗。對于多臺壓機，可以利用不同規(guī)格產(chǎn)品加熱、保溫時間不同的特性，使用同爐加熱的方法減少設(shè)備的閑置時間，也可以使用熱處理爐數(shù)量多于壓機數(shù)量的方法減少設(shè)備的閑置時間，提高熱能的利用率。

此外，鍛造過程中加熱爐和模具的開啟也會造成熱損失，特別是由于某種原因造成設(shè)備長時間處于開啟狀態(tài)，會導(dǎo)致設(shè)備溫度急劇下降，需要重新保溫后才能恢復(fù)正常生產(chǎn)。為了減少設(shè)備開啟造成的熱損失，控制設(shè)備開啟時間十分關(guān)鍵。但設(shè)備開啟時間受工人操作熟練程度、鍛件大小及復(fù)雜程度、取出的難易程度等因素影響。零件從加熱爐取出到放入模具過程中會損失部分熱量，因此零件在加熱爐中的加熱溫度往往要高于實際鍛造溫度5～10 ℃，對于鍛造溫度很窄的鍛件，如果溫度控制不準(zhǔn)確，會導(dǎo)致鍛件組織性能不均勻。針對上述問題，設(shè)計并采用自動化連續(xù)上料加熱系統(tǒng)來減少加熱爐和壓機的開啟時間，縮短坯料在空氣中的暴露時間，降低人工操作影響和設(shè)備等待時間等，從而減少熱量的損失。自動化連續(xù)上料加熱系統(tǒng)的工作原理類似于連續(xù)加熱爐，該系統(tǒng)的工作原理如圖5所示。

等溫超塑成形自動化連續(xù)上料加熱系統(tǒng)由5個子系統(tǒng)組成，A為上料子系統(tǒng)，B為坯料加熱子系統(tǒng)，C為坯料輸送子系統(tǒng)，D為坯料待裝入子系統(tǒng)，E為上料機械手。在確定好需要開始加熱的時間節(jié)點后，通過計算機系統(tǒng)控制A子系統(tǒng)將坯料送入B子系統(tǒng)進行加熱，加熱好的坯料得到工作指令后通過C子系統(tǒng)把坯料傳送到D待裝入子系統(tǒng)。在坯料從C子系統(tǒng)傳送到D子系統(tǒng)的過程中模具開啟，上料機械手E從D子系統(tǒng)中夾取坯料，在模具完全開啟后完成上料。完成上料的機械手E旋出模腔，等待再次上料命令，自動化上料加熱流程結(jié)束。鍛壓完成后打開模腔，取出鍛件，鍛壓工序完成，同時開始再一次自動上料流程。

圖5 等溫超塑成形自動化連續(xù)上料加熱系統(tǒng)示意圖Fig.5 Sketch diagram of automatic continuous feeding and heating system for isothermal forming

本系統(tǒng)只在加熱爐進料、鍛件裝卸過程中有部分熱損耗，其他部分全部與外界隔熱。為了保證坯料溫度的準(zhǔn)確性，在B子系統(tǒng)和D子系統(tǒng)設(shè)置加熱和溫控功能。D子系統(tǒng)加熱和溫控的目的是保證坯料在鍛壓過程中發(fā)生故障或坯料從B子系統(tǒng)輸送到D子系統(tǒng)過程中發(fā)生故障時坯料溫度依然能夠滿足鍛造的要求。該自動化連續(xù)上料加熱系統(tǒng)通過計算機精確控制每一子系統(tǒng)的動作，可以實現(xiàn)各子系統(tǒng)之間無縫銜接，減少操作誤差引起的設(shè)備等待時間，提高壓機的工作效率，降低熱損耗。同時，該系統(tǒng)可以保證加熱和鍛造溫度的同步性，減少熱損耗。

1.4 提高超塑成形的時間效率

等溫超塑成形工裝(模具、模架和加熱爐等)的拆裝、加熱及冷卻很耗時，對于一些批量較小的鍛件來說，近一半的時間消耗在鍛造前后工裝的拆裝、加熱和冷卻上，如果可以減少這部分時間，則可以提高鍛造的生產(chǎn)效率。

針對該問題，對設(shè)備進行改造，使壓機具有可移動的雙工作平臺，將鍛壓及工裝的拆裝、加熱和冷卻等工序分離。圖6為等溫超塑成形壓機雙平臺工作示意圖。

圖6 等溫超塑成形壓機雙平臺工作示意圖Fig.6 Sketch diagrams of isothermal forging press with two platforms：(a)platform 2 moved into platform 1 and tooling assembled in press;(b)platform 2 moved into the press

在壓機生產(chǎn)作業(yè)中，當(dāng)需要更換產(chǎn)品時，首先在圖6b所示的平臺2上預(yù)裝配模具、模架和加熱爐等。下工裝等部件直接安裝在平臺2上，上工裝等部件和上支撐連接，由千斤頂支撐，安裝工序結(jié)束后設(shè)備開始升溫。通過有效時間管理，在上批產(chǎn)品生產(chǎn)結(jié)束，且如圖6b所示的工裝升溫結(jié)束后，上批產(chǎn)品使用的工裝、加熱爐等設(shè)備從圖6a處移出并進行降溫和工裝拆卸，圖6b所示的平臺2移入圖6a所示位置。通過液壓缸1、4推動活動壓板1向下模方向移動，壓住下壓圈1，完成下工裝的安裝；同理，通過液壓缸2、3推動活動壓板2向上模方向移動，壓住上壓圈2，完成上工裝的安裝。

通過壓機雙平臺操作系統(tǒng)，使工裝和加熱爐等的拆裝、加熱及冷卻時間的消耗發(fā)生在整個鍛造工序之外，設(shè)備幾乎不存在等待時間，大幅提高了鍛造效率。對于小型鍛件，可以縮短2 d時間，對于特大型鍛件，可以縮短4～5 d時間；如果產(chǎn)品批量較小，可以節(jié)約近一半的時間。

2 等溫超塑成形的發(fā)展趨勢

2.1 材料超塑性研究趨勢

材料的超塑性分為組織超塑性和相變超塑性。組織超塑性方面的研究正向大塊納米級超塑材料、納米陶瓷、金屬基納米復(fù)合材料等的超塑性研究方向發(fā)展[5]。有些復(fù)合材料, 由于組元的熱膨脹系數(shù)不同，通過熱循環(huán)也可以產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，從而產(chǎn)生超塑性，其研究正在從普通的鈦合金、鋁合金逐漸轉(zhuǎn)向Zn、Fe、Ti 基復(fù)合材料、Al 基復(fù)合材料以及金屬間化合物方向發(fā)展[5]。其中，TiAl基材料由于具有低密度、高熔點、高彈性模量和高比強度等優(yōu)點，在高溫下有著良好的抗蠕變和抗氧化性能，被認為是理想的下一代高溫結(jié)構(gòu)材料。但該類材料的室溫塑性差、加工成形困難，發(fā)展一度受阻，而等溫超塑成形技術(shù)為其發(fā)展帶來機遇，使用等溫超塑成形技術(shù)生產(chǎn)的TiAl葉片已在空客A320Neo飛機的發(fā)動機上得到應(yīng)用[6]。

早期的超塑性理論認為超塑性是細晶材料在恒溫變形時所具有的特征，隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)大晶粒合金、黑色金屬等材料在大的應(yīng)變速率條件下出現(xiàn)大晶超塑性[7]。除了研究材料的高溫低應(yīng)變速率、大晶高應(yīng)變速率的超塑性，材料的超塑性研究也向低溫、高應(yīng)變速率方向發(fā)展[8]。在鋼鐵材料的超塑性研究中，通過對新型低中碳合金鋼的合金化設(shè)計，在溫度區(qū)間600～800 ℃、應(yīng)變速率10-3～10-2s-1下，材料產(chǎn)生了150%～1 250%的超塑性變形[9]。

2.2 成形方法的發(fā)展趨勢

等溫超塑成形正在向高效成形方向發(fā)展，通過縮短設(shè)備閑置時間、工藝等待時間提高生產(chǎn)效率；通過降低設(shè)備的開啟等待時間及坯料的裸露時間提高熱效率。等溫成形一方面向高精度和大尺寸產(chǎn)品方向發(fā)展。例如，采用等溫超塑成形技術(shù)生產(chǎn)的鈦合金精鍛葉片，其尺寸精度達0.01 mm，非加工面≥80%[10]。此外，很多航空航天構(gòu)件采用整體化設(shè)計，可以減少零件數(shù)量、減輕結(jié)構(gòu)重量、降低制造成本、縮短制造流程、提高零部件使用可靠性、提高服役周期。Zhang等[11]研究了TA15鈦合金大規(guī)格隔框分區(qū)局部加載預(yù)成形技術(shù)，制備出外形尺寸為1 300 mm×1 000 mm的隔框；郭鴻鎮(zhèn)等[4]研制的TA15鈦合金大型整體飛機隔框等溫模鍛件，實體投影面積為0.45 m2。另一方面，等溫成形也向復(fù)雜異型構(gòu)件、空心件和管類零件方向發(fā)展。如郭拉鳳等[12]研制的某飛行器用TC4鈦合金連接件；龐克昌[3]研制的TC4鈦合金軸徑、TC6鈦合金作動筒及投影面積為0.5 m2的TA19鈦合金機匣等。

伴隨著大鍛件的發(fā)展，等溫超塑成形工藝向整體鍛造成形和分區(qū)局部加載成形方向發(fā)展。分區(qū)局部加載技術(shù)的優(yōu)點已有很多報道，如楊合等[13]進行了局部加載控制不均勻變形與精確塑性成形研究；孫志超等[14]對鈦合金整體隔框等溫成形局部加載分區(qū)進行了研究；Zhang等[15]研究了不等厚度坯料局部加載成形筋板類構(gòu)件材料的流動特性，通過合理的建模及先進的數(shù)值模擬技術(shù)，解決了高筋、薄腹板構(gòu)件的成形問題。但分區(qū)局部加載成形尚未解決成形所需坯料及模具制造的技術(shù)難題，目前還未發(fā)現(xiàn)該成形工藝被應(yīng)用到實際生產(chǎn)中的相關(guān)報道。此外，分區(qū)局部加載成形還存在成形效率低下、分區(qū)面選擇困難、材料利用率低等問題需解決。整體成形技術(shù)通過預(yù)鍛坯的設(shè)計，合理分配變形區(qū)材料比例、銜接處傾角和轉(zhuǎn)角半徑等，可以得到尺寸精度高的近凈成形終鍛件。但整體鍛造成形需要解決3項技術(shù)難題：①成形所需的特大型高溫合金模具的制造；②成形所需荒坯的制造；③荒坯所需的大規(guī)格棒材的制備。

2.3 模具材料及制造技術(shù)的發(fā)展

隨著等溫超塑成形的發(fā)展，成形材料逐漸向TiAl等金屬間化合物方向發(fā)展，這就要求高溫模具材料必須承受1 000 ℃以上的高溫。目前使用溫度超過1 000 ℃的高溫模具材料有俄羅斯的ЖC6k、ЖC6y合金，日本的Nimowal鎳基高溫合金，我國的K21合金和TZM合金[16]。有些科研人員在鎳基高溫合金的基礎(chǔ)上做了一些改進研究，希望該類材料能穩(wěn)定地滿足1 000 ℃以上鍛造溫度的需求，但收效甚微。對于TiAl類金屬，國外大多采用真空等溫鍛工藝，Bambach等[6]進行了TiAl合金批量真空等溫鍛造工藝的研究；Janschek[17]研究了TiAl輕金屬葉片鍛造成形技術(shù)和工藝。隨著國外真空等溫超塑成形技術(shù)的發(fā)展和不斷成熟，真空等溫超塑成形在我國發(fā)展應(yīng)用成為必然的趨勢。

等溫鍛件向高溫鈦合金、鈦基復(fù)合材料和鋁基復(fù)合材料及大型隔框方向發(fā)展，促使鍛造模具的制造技術(shù)向適合更高溫度和更大鍛件方向發(fā)展。高溫等溫鍛造在國內(nèi)的研發(fā)剛剛起步，對模具材料和制造技術(shù)都必將提出新的要求，這將是未來重點研發(fā)的方向。

針對大型等溫鍛模具的設(shè)計與制造，可采用上文述及的芯模加框模的模具結(jié)構(gòu)，并結(jié)合鍛件尺寸來設(shè)計、制造框模。按照鍛件尺寸，框模規(guī)格可設(shè)計為小型、中型和大型，針對不同規(guī)格的產(chǎn)品使用不同規(guī)格的通用框?？梢蕴岣吣＞叩睦眯?，從而節(jié)約成本。等溫鍛造模具使用的K3高溫合金，在加入W、Mo和Co元素進行固溶強化的同時，加入Ti、Al進行沉淀強化，同時使用微量元素B、Zr、Ce進行晶界強化，使γ′強化相的數(shù)量達到60%～65%，因而具有較高的高溫強度。由于強化元素的價格昂貴，不同元素配比及含量的原材料對模具造價影響很大。等溫鍛造溫度一般在700～1 000 ℃之間，根據(jù)鍛造溫度的不同合理配比模具材料強化元素來節(jié)約模具成本，成為等溫鍛模具制造發(fā)展的方向和趨勢之一。

2.4 超塑成形向數(shù)字化方向發(fā)展

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，等溫超塑成形不僅應(yīng)用到鈦合金、鋁合金等材料的超塑成形上，而且逐漸應(yīng)用于TiAl合金、鈦基復(fù)合材料和鋁基復(fù)合材料的成形。上文已提到，等溫超塑成形的優(yōu)勢已相當(dāng)明顯，且鍛造工藝已相當(dāng)成熟，現(xiàn)在亟需解決的是效率問題，以促使等溫超塑成形向高效化方向發(fā)展，通過高效鍛造降低等溫鍛件的成本，提高市場競爭力。數(shù)字化是實現(xiàn)高效化鍛造的有效途徑，即等溫鍛造必將數(shù)字化。

3 實現(xiàn)數(shù)字化鍛造的途徑

等溫超塑成形過程中，由于鍛造溫度狹窄，鍛件的最終狀態(tài)會受到設(shè)備因素、操作工熟練程度等影響。通過數(shù)字化鍛造，不僅可以提高鍛造效率，而且可以提高鍛件質(zhì)量。同時，通過數(shù)字化鍛造，還可以準(zhǔn)確把握鍛造生產(chǎn)的實際信息，為解決鍛造問題和優(yōu)化鍛造工藝提供真實、可靠的一手數(shù)據(jù)，從而制定更準(zhǔn)確的鍛造工藝。

實現(xiàn)數(shù)字化鍛造的前提是建立面向鍛造的零件模型，包括工序件信息模型和產(chǎn)品工程模型[18]。工序件信息模型包括產(chǎn)品形狀、鍛造工藝和鍛造設(shè)備，該模型可以用數(shù)字模擬量來實現(xiàn)傳遞。在等溫超塑成形中，自動化連續(xù)上料加熱系統(tǒng)已實現(xiàn)數(shù)字模擬量的傳遞，而且等溫超塑成形的優(yōu)點就是鍛造參數(shù)精確可控，為鍛造工藝參數(shù)數(shù)字化傳遞鋪平道路。工序件的幾何形狀可以使用2D或3D模型供下游工序使用，實現(xiàn)了產(chǎn)品形狀的數(shù)字化傳遞。模型中標(biāo)注包括幾何形狀特征、尺寸公差、注釋以及與制造及其他相關(guān)屬性，該模型用于制造和檢驗，可以查看和瀏覽，但不得更改。

數(shù)字化等溫超塑成形要求從鍛造全過程的不同需求來全面地描述產(chǎn)品的信息。產(chǎn)品的鍛造過程由多個工序組成，且每個工序加工對象的幾何特征不同，這就要求面向工藝鏈表達工序件信息，并建立相應(yīng)的模型以驅(qū)動制造的物理過程。因此，要為數(shù)字化等溫超塑成形建立鍛造模型(工程模型)，即要用數(shù)字量表達和定義的相互聯(lián)系的工序件來促進鍛造過程的實現(xiàn)。鍛造模型是把傳統(tǒng)鍛造模式中以模擬量作為載體的工序件形狀和尺寸信息采用數(shù)字量表達和定義。通過基于鍛造模型的數(shù)字量傳遞與控制實現(xiàn)鍛造要素(來料狀態(tài)、模具尺寸、工裝設(shè)備狀態(tài)等)的確認、工藝參數(shù)的確認、鍛造指令及產(chǎn)品檢驗要求的實現(xiàn)。等溫超塑成形模型需要建立的子模型包括現(xiàn)場比對模型、驗收模型和物料流轉(zhuǎn)模型等。圖7為建立的數(shù)字化等溫鍛造模型流程圖。

圖7 數(shù)字化等溫鍛模型流程圖Fig.7 Flow chart of digital isothermal forging model

如圖7所示，生產(chǎn)開始前，通過現(xiàn)場比對模型確認設(shè)備狀態(tài)、工裝狀態(tài)、物料狀態(tài)等，發(fā)出鍛造生產(chǎn)指令。下料工序接到生產(chǎn)指令后，通過驗收模型確認坯料是否符合技術(shù)條件要求，通過現(xiàn)場比對模型確認工藝參數(shù)正確后開始下料工序。下料完成后的零件尺寸自動讀入電腦，通過與2D或3D工序件模型的比對，確認下料工序的結(jié)束，然后指令傳入加熱工序。以此類推，完成整個數(shù)字化鍛造工序。

4 結(jié) 語

等溫超塑成形經(jīng)過幾十年的發(fā)展，通過大量的生產(chǎn)實踐驗證，其工藝精確可控，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，可以滿足航空航天材料成形不斷發(fā)展的需求，但需要迫切解決生產(chǎn)效率低的問題。通過提高模具制造和使用、鍛造工裝的拆裝、加熱和冷卻等方面的效率，可極大提高等溫成形效率，對提高等溫超塑成形的生產(chǎn)效率有重要的意義和指導(dǎo)作用。

等溫超塑成形的高效化不僅可以提高鍛件的市場競爭力，而且是實現(xiàn)數(shù)字化鍛造的前提。通過數(shù)字化等溫鍛造可以精確執(zhí)行鍛造工藝，提高鍛造工藝的穩(wěn)定性、可重復(fù)性。同時數(shù)字化鍛造還可以進一步促進鍛件設(shè)計和模具制造的設(shè)計數(shù)字化，從而最終實現(xiàn)等溫超塑成形全流程數(shù)字化制造。在等溫超塑成形數(shù)字化過程中，等溫超塑成形向模具和成形材料高溫化、成形方式高效化、成形件大型化、成形件結(jié)構(gòu)薄壁化和精細化等方向發(fā)展。