材料成形過程的類等勢場法模擬與預成形設計.pdf

1、預成形設計是鍛造工藝設計中重要的內(nèi)容之一，預成形模及預成形形狀與終鍛件形狀直接對應，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，其預成形的形狀域是無限的，對預成形的優(yōu)化設計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。如何設計預鍛件形狀和預鍛模具形狀，是生產(chǎn)合格終鍛件的關鍵，也是模具設計的難點之一。而目前國內(nèi)外在此方面的工作多集中于利用數(shù)值模擬技術進行設計結果驗證的試錯法，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上，本文進一步探討了基于類等勢場的材料預成形設計新方法及其正向模擬過程，并將該方法應用到一些具體的成形工藝過程進行了模擬分析。同時，在體積成形預制坯設計中，根據(jù)頻譜分析原理，提出了一種基于傅立葉變換的預鍛模型腔輪廓局部光順處理新方法，取得了比較滿意的結果。 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)此進一步探討了應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)部場變量分布的計算方法及其計算結果的可視化處理技術。 (2)運用類等勢場模擬法對軸對稱件超塑約束脹形工藝進行了初步研究，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，并與有限元法的計算結果作了對比分析，結果表明，該方法具有計算速度快、計算結果可靠性高、易于實現(xiàn)等特點。與已有靜電場法相比，類等辨場法不僅能獲得合

4、理的預制坯形狀，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用到盤形件體積成形預制坯設計過程中，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(預鍛+終鍛)成形過程的模擬，并進一步分析了預鍛件、終鍛件以及預鍛模和終鍛模的相關場變量分布情況，綜合考慮后，優(yōu)選出了較理想的預鍛模型腔輪廓。對有預鍛和無預鍛工步的盤形件鍛造成形過程的模擬分析表明，