一種大型鍛件鍛造用壓砧的形狀設計方法
2023-10-10 00:27:14 1
專利名稱：一種大型鍛件鍛造用壓砧的形狀設計方法
技術領域：
本發明涉及大型鍛件的鍛造領域，更具體地講，涉及一種大型鍛件鍛造用壓砧的形狀設計方法。
背景技術：
鍛造在工業生產中佔有舉足輕重的地位，鍛造生產能力及其工藝水平對一個國家的工業、農業、國防和科學技術所能達到的高度影響很大。鍛造的目的主要是打碎碳化物、鍛合內部疏鬆、孔洞等冶金缺陷，同時不再萌生新的裂紋源，以獲得均質緻密的鍛件。由於鋼錠內部不可避免地具有不同程度的內部疏鬆、孔洞與夾雜物，因此採用何種有效的鍛造工藝去鍛合內部這些缺陷，並使之在鍛造過程中不出現新裂紋或夾雜性裂紋，一直是鍛造工作者關心與研究的問題。 隨著電站、冶金、造船工業的迅速發展，各種鍛造方法相繼出現，如平砧拔長法、WHF法、FM法、V型砧拔長法、KD法等等。縱觀以上方法，要達到壓實焊合孔洞性缺陷的目的，基本思路都是要造成一個有利於壓實、焊合內部孔洞的應力應變狀態。決定應力應變狀態的主要因素有壓下量、砧寬比、砧子形狀、布砧方式以及毛坯的截面形狀、溫度條件等，不同的鍛造方法有不同的特點、參數和使用範圍。為了最大程度地提高大型鍛件的內部質量，除採用WHF法、FM法等先進鍛造方法夕卜，通常還可採取中心壓實法，中心壓實法的工作方式具體可參見圖2。中心壓實法是針對大型鍛件的內部特徵，有意識地採用特殊工具——壓砧對大型鍛件進行局部鍛壓，從而進一步提高鍛件的中心質量。但是，與其它鍛壓方式一樣，影響大型鍛件中心壓實效果的主要因素有壓砧形狀及壓下量。目前，在設計大型鍛件鍛造用的壓砧時，通常採用經驗方法，而且一種鋼錠需要專門製作一個壓砧。這種經驗方法不僅造成浪費，而且一旦壓砧形狀設計不合理，不僅達不到提高鍛件中心質量的目的，還有可能造成新的缺陷。
發明內容
針對現有技術中存在的不足，本發明的目的之一在於解決上述現有技術中存在的一個或多個問題。本發明的目的在於提供一種大型鍛件鍛造用壓砧的形狀設計方法，以實現最大程度地提高大型鍛件內部質量的目的。為了實現上述目的，本發明提供了一種大型鍛件鍛造用壓砧的形狀設計方法，所述方法包括以下步驟①收集所要鍛造的大型鍛件的品種規格參數；②選取η種大型鍛件的代表規格產品，η為彡2的正整數，根據代表規格產品的品種規格參數及代表規格產品的產量在所有產品的產量中的比例確定各種代表規格產品的加權係數β i; i = [1，n]，i為正整數；
③以壓砧的寬度B和倒角半徑R作為壓砧形狀參數的優化變量，再按下述步驟計算壓砧的形狀參數i)設定壓砧的初始形狀參數X = [B, R]；ii)計算各種代表規格產品的壓實目標函數Fi(X),其中，壓實目標函數匕⑴定義為鍛件中心被壓實時鍛件中心部位的等效應變；iii)計算壓砧形狀參數的目標函數G(X)，其中，目標函數G(X)定義為
權利要求
1.一種大型鍛件鍛造用壓砧的形狀設計方法，其特徵在於，所述方法包括以下步驟 ①收集所要鍛造的大型鍛件的品種規格參數； ②選取η種大型鍛件的代表規格產品，η為>2的正整數，根據代表規格產品的品種規格參數及代表規格產品的產量在所有產品的產量中的比例確定各種代表規格產品的加權係數Pi, i = [I,n], i為正整數； ③以壓砧的寬度B和倒角半徑R作為壓砧形狀參數的優化變量，再按下述步驟計算壓砧的形狀參數 i)設定壓站的初始形狀參數X = [B, R]； )計算各種代表規格產品的壓實目標函數Fi(X),其中，壓實目標函數匕00定義為鍛件中心被壓實時鍛件中心部位的等效應變； iii)計算壓砧形狀參數的目標函數G(X)，其中，目標函數G(X)定義為
2.根據權利要求I所述的大型鍛件鍛造用壓砧的形狀設計方法，其特徵在於，所述大型鍛件的品種規格參數包括鍛件的外形幾何參數和鋼種類型。
3.根據權利要求I所述的大型鍛件鍛造用壓砧的形狀設計方法，其特徵在於，在步驟 )中，採用彈塑性有限元軟體模擬在具有特定的形狀參數X的壓砧作用下代表規格產品的中心部位的等效應變，從而得出各種代表規格產品的壓實目標函數Fi(X)15
4.根據權利要求I所述的大型鍛件鍛造用壓砧的形狀設計方法，其特徵在於，在步驟iv)中，首先判斷優化目標是否成立，若成立，則終止運算，得到所需的壓砧形狀參數；若不成立，重複進行ii)、iii)兩個步驟，直到優化目標成立，得到所需的壓砧形狀參數，計算結束。
全文摘要
本發明的大型鍛件鍛造用壓砧的形狀設計方法包括收集所要鍛造的大型鍛件的品種規格參數；選取n種大型鍛件的代表規格產品，n為≥2的正整數，根據代表規格產品的品種規格參數及代表規格產品的產量在所有產品的產量中的比例確定各種代表規格產品的加權係數βi；以壓砧的寬度B和倒角半徑R作為壓砧形狀參數的優化變量，按下述步驟計算壓砧的形狀參數設定壓砧的初始形狀參數x＝[B，R]；計算壓實目標函數Fi(x)，壓實目標函數Fi(x)定義為鍛件中心被壓實時鍛件中心部位的等效應變；計算壓砧形狀參數的目標函數G(x)，目標函數G(x)定義為採用優化方法計算出使得目標函數G(x)最大時的B和R，即獲得所需的壓砧形狀參數。本發明使壓砧的壓實效果良好，滿足不同產品的需要。
文檔編號B21J13/06GK102773393SQ20121026854
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月31日 優先權日2012年7月31日
發明者周茂華, 李俊洪, 王利偉, 羅許 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司