[发明专利]一种大型锻件塑性成形坯料在锻模上定位状态的分析方法

摘要

一种大型锻件塑性成形坯料在锻模上定位状态的分析方法，首先根据坯料从操作机上释放到锻模下模瞬间的初始位置相对于理想初始位置在不同方向的偏离指标△X、△Y、θ、α和β，建立5因素4水平的正交分析表；然后在多体动力学分析软件上，模拟坯料从不同初始位置释放并在重力作用下自由落入下模型腔的过程，得到坯料落入下模型腔并处于平衡状态后的位置和姿态，计算坯料在该位置和姿态下相对于按照锻造工艺所确定的可锻状态理想位置的偏离量；利用极差分析方法，得到对坯料落入下模后偏离理想位置影响程度最大的偏离指标，该指标即为首先应严格控制的坯料初始位置参数。本发明可为大型坯料在锻模上的定位提供参考，减少锻前的辅助操作时间。

主权项

一种大型锻件塑性成形坯料在锻模上定位状态的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）利用三维造型软件，构建坯料和锻模下模型腔的几何模型；（2）按照锻造工艺的要求，确定坯料静止放置在下模型腔上且处于可锻状态的理想位置；设坯料在所述理想位置时的重心为O，以O为坐标原点，沿锻模下模外形的长、宽、高方向建立直角坐标系O‑X‑Y‑Z；设坯料在X轴和Y轴方向的最大外形尺寸为L和W；（3）设坯料从操作机的机械手上释放到下模型腔瞬间的理想初始位置，为坯料在理想位置沿Z轴方向向上平移后得到的位置，此时坯料重心O₁沿Z轴在水平面的投影与O点重合，同时坯料相对于所述理想位置绕Z轴无旋转，且在沿X轴和Y轴的侧视图方向，坯料相对于理想位置分别绕X轴和Y轴无旋转；假设坯料从操作机的机械手上释放到下模型腔瞬间的初始位置与理想初始位置存在偏离，此时坯料重心O₂沿Z轴在水平面的投影相对于O₁点在X轴和Y轴方向的偏离量分别为△X和△Y，坯料在水平面的投影相对于理想位置绕Z轴偏转角度为θ，且沿X轴和Y轴的侧视图方向相对于理想位置分别绕X轴和Y轴的偏转角度为α和β；（4）根据锻件坯料的尺寸L和W，确定偏离指标△X、△Y、θ、α、β的取值范围，建立表示不同坯料实际初始位置的5因素4水平正交分析表L16（4⁵）；（5）将坯料和下模的三维几何模型导入多体动力学分析软件，按所述5因素4水平正交分析表确定的偏离指标△X、△Y、θ、α、β的取值，将坯料放置在不同的实际初始位置上，坯料在Z轴方向的位置以其最低点与下模型腔的表面相接触为准；假设坯料和锻模为弹性体，输入材料密度、弹性模量、坯料和锻模之间的表面摩擦系数，然后模拟坯料在重力作用下自由落入下模型腔的过程，得到坯料落入下模型腔并处于平衡状态以后的位置和姿态，并计算坯料的重心位置O₃点相对于O点的偏离距离L；（6）根据模拟得到的坯料从不同实际初始位置落下后的L，利用极差分析方法得到△X、△Y、θ、α、β对坯料落入下模型腔后偏离理想位置的影响程度的排序。