（3）更高的性能要求。交通工具的升级，如汽车，飞机，高铁的速度越来越快，负载越来越大。除了采用强度更高的材料外，研究和开发新技术也是一个方向。

1.3 对长轴类锻件镦粗的研究

镦粗的目的是使坯料的高度减小横截面增大得到所要的几何形状，同时大大提高零件的力学性能指标。如今，镦粗工序在锻造生产中的应用非常广泛。镦粗是自由锻最基本的工序。除了直接成形的锻件（如饼块锻件、空心锻件）必须采用镦粗成形之外，镦粗还与其他的锻造工序（拔长、冲孔等）联合使用。重要的轴类锻件在锻造过程中都会进行镦粗工序，合理的镦粗工序能够消除缩松、缩孔、偏析等缺陷。并且反复的镦粗拔长能够均化组织，细化晶粒、提高锻件的机械性能。[1]

传统镦粗的应用对象一般都是镦粗高径比小于3的坯料。然而，如今的机械产品需求多样化，对高径比大于3的锻件的需求也越来越大。如果对于高径比大于3的锻件，还采用传统的镦粗工序，则会产生塑性失稳、心部和表面裂纹等缺陷。长轴类坯料通过传统的镦粗工序得到想要的零件将会变得非常的困难。目前，由于对于长轴类锻件的镦粗的研究非常的少，长轴类锻件的市场需求又比较大，在工程实际中又有很大的经济、实用价值，所以对于长轴类锻件镦粗成形的研究是非常有必要的。

对长轴类锻件来说，镦粗的高径比大于3，镦粗时会发生轴线弯曲，塑形失稳，如果不加以控制就会发展为纵弯折叠，形成废品。传统的办法是采用局部镦粗。但是，长轴类锻件由于镦粗的高径比较大，采用局部镦粗的方式并不能解决镦粗时的塑性失稳的问题，而且需要多次聚料，工序复杂。如果对长轴类锻件采用挤压的方式进行生产，则挤压成形时的成形力比较大，对模具的损害较大，模具寿命较低，而且生产成本较高。如果采用活动冲头套的方法进行先镦粗后挤压成形，就能避免塑性失稳，而且镦粗的成形工艺简单，应用范围较广，材料利用率较高，模具寿命较高，生产率较高和生产成本较低。本次研究的长轴类锻件，其高径比大于3，单一镦粗工序并不能得到想要的形状尺寸，需要联合挤压工序。在先镦粗后挤压的加工工艺过程中，材料变形的方式多样化，零件的质量不能够保证，需要预先使用模拟软件对成形过程进行模拟，分析成形过程材料的变形规律、金属的流动状态，根据应力、应变的等效变化图，预测可能存在的缺陷，设计出合理的模具结构。长轴类锻件镦粗防止失稳的方法有很多，还需要进一步的研究。

1.4 DEFORM软件的应用介绍

20世纪90年代，美国的SFTC公司研发出了DEFORM-3D软件，DEFORM软件集合了原材料、成形、热处理和机加工的功能于一体。DEFORM-3D软件是一个工艺模拟系统，专门用来分析金属成形过程中材料的流动状态，并提供有价值的工艺分析数据。DEFORM-3D的应用范围十分广泛，包括锻造、轧制、挤压、自由锻等其他的成形加工方式。拉格朗日定理是DEFORM软件的理论基础，它属于刚塑性有限元法，软件的材料库是十分丰富的，如刚性材料、塑性材料、多孔材料、弹性材料等。

DEFORM-3D是模拟材料流动的理想工具。DEFORM软件的计算方法也是十分多样的，包含了多种迭代计算方法。DEFORM软件的单元类型是经过处理的四面体，它比六面体单元更容易实现网格的再划分。DEFROM软件的网格重划分的功能是十分强大的，当网格的变形量超过了设定值时，能够自动重划分网格。网格重划分会造成工件的体积减小，这就增大了计算误差，但是在DEFORM软件中，体积的损失是要比同类软件小很多。DEFORM软件的计算精度和结果的可靠性都是非常的高的，能够完成各种复杂的工业零件，如连杆、曲轴、泵壳、阀体等结构零件的成形模拟。[3]