大型空心葉片背弧熱沖壓成形工藝優(yōu)化及回彈補償研究.pdf

1、葉片是汽輪機的核心組成部件，其主要起著能量轉換作用，葉片的安全運行對汽輪機的安全運行具有決定性作用。隨著大型核電機組輕量化戰(zhàn)略的提出，核電汽輪機末級大型長靜葉片空心結構開始逐步推廣應用，其中，鋼板熱沖壓成形工藝結合焊接裝配工藝制造空心葉片具有生產(chǎn)周期短、成本較低以及重量輕等特點，使得該工藝受到全球各大汽輪機制造商成形大型低壓空心靜葉片的青睞。為了改變國產(chǎn)大型核電汽輪機空心靜葉片主要依賴國外核電廠的成熟技術的現(xiàn)狀，本文以重慶大學與某汽輪機

2、廠合作開發(fā)的熱沖壓成形某型號大型核電汽輪機空心靜葉片背弧為研究對象，利用有限元模擬軟件分析熱成形葉片背弧時出現(xiàn)的成形質(zhì)量缺陷，如回彈、厚度不均、減薄等，設計并優(yōu)化熱沖壓成形工藝參數(shù)，最后通過模面回彈補償以及生產(chǎn)試制得到了合格的熱成形葉片背弧件?；谝陨险撐闹饕_展了以下幾個方面的研究：
　?、偈紫葘ζ啓C葉片成形技術的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行了介紹；隨后分析了葉片背弧的零件結構特點與變形行為，并進行了板料尺寸優(yōu)化與工藝面補充設計；最后，

3、設計了葉片背弧的工藝成形方案。
　?、诨诠S經(jīng)驗參數(shù)建立了葉片背弧熱沖壓有限元模型，并根據(jù)模擬結果重點分析研究了葉片背弧的成形極限圖、板料厚度變化情況、成形時的溫度場分布以及回彈量變化情況，并針對成形質(zhì)量較差情況，采用控制變量法，分析了葉片背弧熱成形工藝參數(shù)：加熱溫度、摩擦系數(shù)、壓邊力以及保壓時間對葉片成形后板料的最小厚度值和最大回彈量的影響規(guī)律，確定了每個成形工藝參數(shù)合適的取值范圍。
　　③將平均回彈量和平均減薄量通過加

4、權處理構造新的目標函數(shù)，首先利用中心復合實驗設計和歸一化實驗數(shù)據(jù)處理，基于響應面法建立了新的目標函數(shù)與加熱溫度、摩擦系數(shù)、壓邊力以及保壓時間的二階響應面回歸模型，并分析了模型的顯著性與模型精度；然后利用MATLAB中的粒子群優(yōu)化算法工具箱對模型進行了求解，得到了一組最優(yōu)的葉片背弧熱成形工藝參數(shù)組合：加熱溫度x1=872.44℃、摩擦因數(shù)x2=0.30、壓邊力x3=577.92KN以及保壓時間x4=7.75min，并將模擬獲得優(yōu)化結果進行

5、了有限元模擬驗證。
　?、苎芯苛藘?yōu)化工藝參數(shù)后的 AutoForm數(shù)值模擬軟件模面回彈補償和SINOVATION軟件的模面回彈補償。首先根據(jù)優(yōu)化的工藝參數(shù)的模擬結果，采用AutoForm軟件的回彈補償模塊進行回彈補償后試模，通過零件檢具以及藍光掃描方法獲得了成形后葉片背弧型面的尺寸偏差情況；然后利用SINOVATION軟件對掃描結果進行第二次模面補償，并進行模面的調(diào)整加工；最后進行零件試制生產(chǎn),獲得藍光掃描數(shù)據(jù)以及檢具實測數(shù)據(jù)都驗