专利名称：一种大型锻件锻造用压砧的形状设计方法
技术领域：
本发明涉及大型锻件的锻造领域，更具体地讲，涉及一种大型锻件锻造用压砧的形状设计方法。
背景技术：
锻造在工业生产中占有举足轻重的地位，锻造生产能力及其工艺水平对一个国家的工业、农业、国防和科学技术所能达到的高度影响很大。锻造的目的主要是打碎碳化物、锻合内部疏松、孔洞等冶金缺陷，同时不再萌生新的裂纹源，以获得均质致密的锻件。由于钢锭内部不可避免地具有不同程度的内部疏松、孔洞与夹杂物，因此采用何种有效的锻造工艺去锻合内部这些缺陷，并使之在锻造过程中不出现新裂纹或夹杂性裂纹，一直是锻造工作者关心与研究的问题。 随着电站、冶金、造船工业的迅速发展，各种锻造方法相继出现，如平砧拔长法、WHF法、FM法、V型砧拔长法、KD法等等。纵观以上方法，要达到压实焊合孔洞性缺陷的目的，基本思路都是要造成一个有利于压实、焊合内部孔洞的应力应变状态。决定应力应变状态的主要因素有压下量、砧宽比、砧子形状、布砧方式以及毛坯的截面形状、温度条件等，不同的锻造方法有不同的特点、参数和使用范围。为了最大程度地提高大型锻件的内部质量，除采用WHF法、FM法等先进锻造方法夕卜，通常还可采取中心压实法，中心压实法的工作方式具体可参见图2。中心压实法是针对大型锻件的内部特征，有意识地采用特殊工具——压砧对大型锻件进行局部锻压，从而进一步提高锻件的中心质量。但是，与其它锻压方式一样，影响大型锻件中心压实效果的主要因素有压砧形状及压下量。目前，在设计大型锻件锻造用的压砧时，通常采用经验方法，而且一种钢锭需要专门制作一个压砧。这种经验方法不仅造成浪费，而且一旦压砧形状设计不合理，不仅达不到提高锻件中心质量的目的，还有可能造成新的缺陷。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。本发明的目的在于提供一种大型锻件锻造用压砧的形状设计方法，以实现最大程度地提高大型锻件内部质量的目的。为了实现上述目的，本发明提供了一种大型锻件锻造用压砧的形状设计方法，所述方法包括以下步骤①收集所要锻造的大型锻件的品种规格参数；②选取η种大型锻件的代表规格产品，η为彡2的正整数，根据代表规格产品的品种规格参数及代表规格产品的产量在所有产品的产量中的比例确定各种代表规格产品的加权系数β i; i = [1，n]，i为正整数；
③以压砧的宽度B和倒角半径R作为压砧形状参数的优化变量，再按下述步骤计算压砧的形状参数i)设定压砧的初始形状参数X = [B, R]；ii)计算各种代表规格产品的压实目标函数Fi(X),其中，压实目标函数匕⑴定义为锻件中心被压实时锻件中心部位的等效应变；iii)计算压砧形状参数的目标函数G(X)，其中，目标函数G(X)定义为
权利要求
1.一种大型锻件锻造用压砧的形状设计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤 ①收集所要锻造的大型锻件的品种规格参数； ②选取η种大型锻件的代表规格产品，η为>2的正整数，根据代表规格产品的品种规格参数及代表规格产品的产量在所有产品的产量中的比例确定各种代表规格产品的加权系数Pi, i = [I,n], i为正整数； ③以压砧的宽度B和倒角半径R作为压砧形状参数的优化变量，再按下述步骤计算压砧的形状参数 i)设定压站的初始形状参数X = [B, R]； )计算各种代表规格产品的压实目标函数Fi(X),其中，压实目标函数匕00定义为锻件中心被压实时锻件中心部位的等效应变； iii)计算压砧形状参数的目标函数G(X)，其中，目标函数G(X)定义为
2.根据权利要求I所述的大型锻件锻造用压砧的形状设计方法，其特征在于，所述大型锻件的品种规格参数包括锻件的外形几何参数和钢种类型。
3.根据权利要求I所述的大型锻件锻造用压砧的形状设计方法，其特征在于，在步骤 )中，采用弹塑性有限元软件模拟在具有特定的形状参数X的压砧作用下代表规格产品的中心部位的等效应变，从而得出各种代表规格产品的压实目标函数Fi(X)15
4.根据权利要求I所述的大型锻件锻造用压砧的形状设计方法，其特征在于，在步骤iv)中，首先判断优化目标是否成立，若成立，则终止运算，得到所需的压砧形状参数；若不成立，重复进行ii)、iii)两个步骤，直到优化目标成立，得到所需的压砧形状参数，计算结束。
全文摘要
本发明的大型锻件锻造用压砧的形状设计方法包括收集所要锻造的大型锻件的品种规格参数；选取n种大型锻件的代表规格产品，n为≥2的正整数，根据代表规格产品的品种规格参数及代表规格产品的产量在所有产品的产量中的比例确定各种代表规格产品的加权系数βi；以压砧的宽度B和倒角半径R作为压砧形状参数的优化变量，按下述步骤计算压砧的形状参数设定压砧的初始形状参数x＝[B，R]；计算压实目标函数Fi(x)，压实目标函数Fi(x)定义为锻件中心被压实时锻件中心部位的等效应变；计算压砧形状参数的目标函数G(x)，目标函数G(x)定义为采用优化方法计算出使得目标函数G(x)最大时的B和R，即获得所需的压砧形状参数。本发明使压砧的压实效果良好，满足不同产品的需要。
文档编号B21J13/06GK102773393SQ20121026854
公开日2012年11月14日 申请日期2012年7月31日 优先权日2012年7月31日
发明者周茂华, 李俊洪, 王利伟, 罗许 申请人:攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司