变形力的锻造预成形多目标优化设计

锻造工艺技术

第４５卷第５期２００９年５月

机械工程学报

ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ

Ｖ０１．４５ＮＯ．５２００９

Ｍａｙ

ＤｏＩ：１０．３９０１／ＪＭＥ．２００９．０５．１９３

控制锻件变形均匀性和变形力的锻造预成形多目标优化设计宰

赵新海１

’

李剑峰２黄晓慧１赵国群１王广春１

（１。山东大学材料学院济南２５００６１：２．山东大学机械工程学院济南２５００６１）

摘要：以影响锻件质量的重要因素——锻造预成形模具形状为研究对象，对锻造过程展开同时包括锻件变形力和变形均匀性

两个方面的优化设计的研究。研究目标是使锻件变形最均匀的同时变形力最小，即获得变形均匀性和变形力综合性能最好的终锻件。基于有限元数值模拟方法，采用有限元灵敏度分析方法，首次对同时控制锻件变形均匀性和变形力的锻造过程预成形进行多目标优化设计研究。给出总目标函数和各子目标函数的表达形式，并详细推导各目标函数相对于优化设计变量的灵敏度。利用自行开发的程序，对断面为Ｈ形的轴对称锻件进行预成形多目标优化设计，给出优化过程中总目标函数及各子目标函数、预成形模具形状、预成形件形状及终锻件等效应变和ｙ向应力的分布变化情况。结果表明，通过对预成形模具形状进行优化设计，总目标函数、变形均匀性子目标函数和变形力子目标函数分别下降了１３％，３３％和６％左右，达到了同时对锻侔变形均匀性和变形力进行优化的目的。

关键词：锻造预成形灵敏度变形力均匀性多目标中图分类号：ＴＧ３１１

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（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎａｎ２５００６１；

２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎａｎ２５００６１）

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品的质量主要取决于模具设计的水平。对于形状复

０前言

金属锻造过程通常为非稳态大变形问题。其产

’国家自然科学基金（５０４７５１３０）、山东省自然科学基金Ⅳ２００６Ｆ１１）和新世纪优秀人才资助项目。２００８０５１ｌ收到初稿，２００８１２１２收到修改穑

杂的锻件，绝大多数采用多工序加工，工序数目的确定和各工序模具形状的设计，即预成形设计，是

材料成形工艺与模具设计的中心工作。如何设计预锻件形状和预锻模具形状是生产合格终锻件的关键，也是模具设计的难点之～。

万方数据

锻造工艺技术

机械工程学报第４５卷第５期

近年来国内外众多学者对锻造过程的预成形优化设计进行了大量研究。为了获得挣形或近净形锻件，ＢＡＤＲＩＮＡＲＡＹＡＮＡＮ等［１－６］采用灵敏度分析法，罗仁平等【７Ｊ采用微观遗传算法对锻造预成形设计过程进行了优化研究，并进行了实例验证。以获得变形尽可能均匀的锻件为目标，赵新海等［８－９１采用灵敏度分析法对锻造过程预成形进行了优化设计。并首次以同时获得净形锻造和提高锻件变形均匀性为优化设计目标对二维锻件进行了多目标的优化设计。取得了良好的效果。对于单工序锻件，赵新海等［悱１２】

采用黄金分割法，以毛坯的高径（宽）比优化设计对

象，分别以减少锻件飞边部 …… 此处隐藏：18406字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……