摘要：开展了基于拓扑优化的预成形设计方法研究,以坯料完全充满型腔和锻件整体变形均匀为优化目标,提出了一种基于充填性、变形均匀性以及形状控制的多目标增删准则。详细给出了基于拓扑优化的预成形设计实现步骤和算法,包括单元场量追踪和传递、单元增删过程、单元增删数目的确定以及边界节点的拟合。基于拓扑优化算法,结合Deform-2D有限元模拟软件,开发了预成形优化设计程序。利用预成形拓扑优化程序对H形锻件预成形形状进行了优化设计。采用优化后的预成形方法进行终锻成形。结果表明,材料能完全充满型腔,飞边较小,没有折叠缺陷,应变均匀性得到了改善,最大成形载荷大大降低。优化后的预成形形状与终锻件的外形相似,形状复杂度适中,验证了算法的可靠性。

摘要：链轮是最基本的机械零件之一,在链传动装置中起着传递动力及运动的作用。目前链轮的齿廓多采用锻坯切削方式加工,存在切削余量大、材料利用率低、生产效率低及力学性能下降等问题。提出采用闭式模锻工艺直接成形链轮齿形,以实现锻件齿廓不再切削加工而直接达到链轮产品对齿廓尺寸的精度要求;考虑影响锻件尺寸的若干因素,给出了链轮闭式模锻成形模具齿形型腔精确设计方法。采用齿廓型腔尺寸精确设计的成形模具进行了某型号链轮闭式模锻成形实验,并与常规设计进行了对比。结果表明,所建立的链轮闭式模锻成形模具齿形型腔精确设计方法具有较高的准确性,能够实现链轮齿形不再加工的模锻成形精度要求。本文中建立的齿廓型腔尺寸精确设计方法可为其他齿类锻件精密模锻模具齿廓型腔的精确设计提供参考。

摘要：目的在定向能量沉积(Directed Energy Deposition,DED)增材过程中,快速加热与冷却会导致增材构件出现晶粒粗大、孔洞裂纹缺陷多、综合力学性能偏差等问题,针对以上情况,对超声微锻造辅助DED增材316L不锈钢进行了研究。方法设计了一套活动自由度高、超声振动能量易集中的滚珠式超声微锻造辅助增材制造系统,并研究了该超声微锻造系统对DED增材316L不锈钢微观组织与力学性能的影响。采用控制变量法对DED增材316L不锈钢的打印参数进行了优化,获得了最优打印参数下未加超声微锻造辅助的不锈钢试样的组织和力学性能。然后在相同的打印参数下采用本文设计的滚珠式超声微锻造系统辅助制备不锈钢试样,并分析了滚珠式超声微锻造对试样微观组织与力学性能的影响规律。结果超声微锻造辅助DED增材能够细化柱状晶晶粒,使柱状晶宽度变窄,层间分布更加清晰,孔洞裂纹等缺陷减少,位错密度增加,位错密度由5.19×10^(13) m^(-2)升高至7.5×10^(13) m^(-2);在力学性能方面,试样的屈服强度与抗拉强度均有所提升,增材件的屈服强度由(517.4±0.73)MPa提升至(550.1±4.49)MPa,抗拉强度由(705.1±0.34)MPa提升至(736.5±7.44)MPa,屈服强度与抗拉强度均高于锻件(327 MPa,620 MPa)水平,塑性略有降低,试样的伸长率由(45.9±3.67)%降低至(37.01±3.6)%。结论滚珠式超声微锻造辅助DED增材316L不锈钢能够抑制晶粒的外延生长,细化柱状晶晶粒,减少孔洞裂纹等缺陷,提升其屈服强度与抗拉强度。

摘要：采用塑性有限元、灵敏度分析和工程优化算法相结合的方法,对非等温成形过程中预锻模具形状进行了优化设计。预锻模具形状采用三次B样条函数表示,B样条函数的控制点作为设计变量,通过优化预锻模具形状,可实现净形锻造,得到无飞边完全充满模腔的合格终锻件。给出了模具形状优化设计步骤,推导了速度灵敏度方程和温度灵敏度方程。最后以一轴对称圆盘锻造过程为例,对预锻模具形状进行了优化设计。

摘要：提出了用人工神经网络补充和修改冷挤压工艺设计系统知识库内容的模型框架,根据人工神经网络映射的特征编码提出并实现了一种专家系统自动获取冷挤压零件特征的方法,并详细讨论了算法过程,最后结合典型实例给出了知识自动获取的过程。所提出的知识自动获取方法的优点在于不仅可以通过人工神经网络把冷挤压零件的成形过程整体地存入知识库中,而且由于所选用的人工神经网络映射模式是集中反馈式、分工序循环进行的。因此,通过该方法还可以获取冷挤压成形过程中每步工序半成品件的特征,然后存入冷挤压工艺设计系统的知识库。

摘要：采用有限元灵敏度分析方法，首次对锻造过程预成形进行了多目标优化设计研究。多目标包括锻件的形状及其变形均匀性两个方面，优化设计的目标是使锻件的形状和变形均匀性综合性能最好。提出了新的无量纲的锻件形状子目标函数和变形均匀性子目标函数，并给出了总目标函数和各子目标函数的表达形式，并详细推导了各目标函数相对于优化设计变量的灵敏度。应用该方法对截面为H形的轴对称锻件进行了预成形优化设计，取得了良好的效果。

摘要：与精锻成形工艺相比,传统的切削加工方法加工直齿轮具有诸多弊端。而当前提出的闭式镦挤成形工艺载 荷过大,严重制约着精密成形直齿轮工艺的实用化。提出采用预锻分流区一分流终锻新工艺精密成形直齿圆柱齿 轮,设计了能够进行多种组合的精锻成形试验模具,并对空心管坯和实心圆柱坯进行了传统的闭式镦挤和新的分 流成形工艺试验,试验结果表明:与传统的闭式镦挤和现有的圆柱直齿轮成形工艺对比,提出的成形工艺工序简 单,终锻后齿形充填饱满,端面平整,而且成形载荷降低了37％以上,具有生产实用化的前景。

摘要：使用MARC软件对J92K-25型开式数控回转头压力机机身进行了动态有限元分析,计算出了该机身的动态响应,探讨了高速压力机动态设计校核的方法。

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,达到了同时对锻件变形均匀性和变形力进行优化的目的。

摘要：在分析冷挤压成形影响因素的基础上,将模糊理论和人工神经网络进行了有机集成,并用以解决判断冷挤压零件能否通过一次挤压成形的问题。首先将人工神经网络进行模糊化处理,然后在分析冷挤压零件能否一次成形的有关规则基础上,抽取若干个模糊变量,并利用隶属度函数将影响冷挤压成形的模糊变量模糊化,同时通过从领域专家或其它知识源获取的训练样本,对人工神经网络进行学习,获得能够进行一次成形判断的人工神经网络模型,最后选取典型冷挤压零件进行了运行测试,并且用商业化软件DEFORM对系统输出的判断结果进行数值模拟分析,模拟结果证明了系统的可行性。