材料成形過程的類等勢場法模擬與預(yù)成形設(shè)計(jì).pdf

1、預(yù)成形設(shè)計(jì)是鍛造工藝設(shè)計(jì)中重要的內(nèi)容之一，預(yù)成形模及預(yù)成形形狀與終鍛件形狀直接對應(yīng)，它直接限制金屬的流動狀況，從而直接影響成形件的最終形狀和成形質(zhì)量。從理論上說，對于給定的鍛件形狀，其預(yù)成形的形狀域是無限的，對預(yù)成形的優(yōu)化設(shè)計(jì)就是要從這無限的形狀域中尋求最優(yōu)或者接近最優(yōu)的解。如何設(shè)計(jì)預(yù)鍛件形狀和預(yù)鍛模具形狀，是生產(chǎn)合格終鍛件的關(guān)鍵，也是模具設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一。而目前國內(nèi)外在此方面的工作多集中于利用數(shù)值模擬技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)結(jié)果驗(yàn)證的試錯法，其基本

2、思路仍與傳統(tǒng)的試錯法思路一樣，只不過所用的驗(yàn)證手段不同。 針對上述問題，在本課題組已有研究成果的基礎(chǔ)上，本文進(jìn)一步探討了基于類等勢場的材料預(yù)成形設(shè)計(jì)新方法及其正向模擬過程，并將該方法應(yīng)用到一些具體的成形工藝過程進(jìn)行了模擬分析。同時，在體積成形預(yù)制坯設(shè)計(jì)中，根據(jù)頻譜分析原理，提出了一種基于傅立葉變換的預(yù)鍛模型腔輪廓局部光順處理新方法，取得了比較滿意的結(jié)果。 主要成果和新見解如下：(1)從相似理論出發(fā)，證明了利用類等勢場法模

3、擬材料成形過程的可能性，據(jù)此進(jìn)一步探討了應(yīng)用類等勢場法來模擬材料成形過程的一般方法及規(guī)律，給出了材料變形過程中內(nèi)部場變量分布的計(jì)算方法及其計(jì)算結(jié)果的可視化處理技術(shù)。 (2)運(yùn)用類等勢場模擬法對軸對稱件超塑約束脹形工藝進(jìn)行了初步研究，給出了有模具邊界時坯料塑性變形軌跡模型的建立步驟和方法，并與有限元法的計(jì)算結(jié)果作了對比分析，結(jié)果表明，該方法具有計(jì)算速度快、計(jì)算結(jié)果可靠性高、易于實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)。與已有靜電場法相比，類等辨場法不僅能獲得合

4、理的預(yù)制坯形狀，通過分析還可以獲得其成形過程的合理場變量分布規(guī)律。 (3)將類等勢場模擬法運(yùn)用到盤形件體積成形預(yù)制坯設(shè)計(jì)過程中，同時，根據(jù)頻譜分析原理，提出了一種基于傅立葉變換的模具型腔輪廓局部光順處理新方法。通過對45鋼盤形件兩工步(預(yù)鍛+終鍛)成形過程的模擬，并進(jìn)一步分析了預(yù)鍛件、終鍛件以及預(yù)鍛模和終鍛模的相關(guān)場變量分布情況，綜合考慮后，優(yōu)選出了較理想的預(yù)鍛模型腔輪廓。對有預(yù)鍛和無預(yù)鍛工步的盤形件鍛造成形過程的模擬分析表明，