[发明专利]锻件预成形设计方法

权利要求书

1.一种锻件预成形设计方法，其特征在于：包括：根据终锻件的形状和尺寸确定所述预锻件的第一截面的形状和尺寸，选取能够表征所述第一截面的轮廓形状的M个形状参数并确定各形状参数的取值范围；获得所述终锻件的第二截面，在所述第二截面上均匀选取n个数据采集点；所述第一截面和所述第二截面均为锻造时施加于所述预锻件上的压力方向的截面，当所述预锻件和所述终锻件为环形或扇环形的轴对称件时，所述第一截面和所述第二截面共面或过同一轴线；当所述预锻件和所述终锻件为条状的轴对称件时，所述第一截面为垂直于所述预锻件长度方向的截面，且所述预锻件上所有垂直于自身长度方向的截面均为相同的截面，所述第二截面为垂直于所述终锻件长度方向的截面，且所述终锻件上所有垂直于自身长度方向的截面均为相同的截面，所述第一截面和所述第二截面相互平行或共面；

在所述形状参数的取值范围内采用正交试验的方法获得多组所述形状参数数据，通过数值模拟的方式获得各组所述形状参数数据所对应的所述终锻件的各所述数据采集点的应变数据；

获得所述终锻件的变形均匀性函数和所述终锻件的变形程度函数；

所述变形均匀性函数的公式如下：

式中：

F₁X为每组所述形状参数数据所对应的所述终锻件上的所述数据采集点累积应变与所述终锻件的平均累积应变之间的方差，其中，所述X_M为所述预锻件的第M个所述形状参数；

ε_li为每组所述形状参数数据所对应的所述终锻件上的第i个所述数据采集点的累积应变；

为每组所述形状参数数据所对应的所述终锻件上的所有所述数据采集点的平均累积应变；

n为所述数据采集点的个数；

所述变形程度函数的公式如下：

式中：

F₂(X₁,X₂...X_M)为每组所述形状参数数据所对应的所述终锻件上的所有所述数据采集点中所述数据采集点的应变值超出所述预锻件所对应的材料所允许的应变值范围的所述数据采集点的个数；

f_i(X₁,X₂...X_M)为在所述形状参数为X₁,X₂...X_M时，第i个所述数据采集点的应变值是否超出所述预锻件所对应的材料所允许的应变值范围的判断函数，若ε_ia∪ε_ib，则f_i(X₁,X₂...X_M)为1，若a≤ε_i≤b，则f_i(X₁,X₂...X_M)为0；a为所述预锻件所对应的材料达到临界变形量时的等效应变，b为保证所述预锻件在锻造过程中不发生开裂的每火次的最大变形量；

ε_i为第i个所述数据采集点的等温模锻结束时当前火次下的应变；

对所述变形均匀性函数和所述变形程度函数进行归一化处理并获得综合目标函数，所述综合目标函数的公式如下：

ΨX＝μ₁F₁XF_1maxX+μ₂F₂XF_2maxX(3)

式中：

ΨX为每组所述形状参数数据所对应的综合目标函数；

μ₁、μ₂为加权系数，μ₁+μ₂＝1；

F_1maxX、F_2maxX分别为所有组所述形状参数数据所对应的F₁X、F₂X中的最大值；

通过每组所述形状参数数据所对应的所述应变数据和公式(1)、公式(2)、公式(3)获得每组所述形状参数数据所对应的综合目标函数的数值，根据所述综合目标函数的数值最小时所对应的M个所述形状参数的数值确定优化后的第一截面。