摘要：净形和近净形制造要求锻造预成形设计不仅要实现产品的形状，而且要实现材料、能耗、锻件质量等目标优化。仅仅依靠经验已不可能达到优化设计的要求，必须借助于数值模拟结果中包含的丰富的信息来指导设计。本文提出了基于数值模拟的锻造预成形优化设计系统框架，针对现有的设计和分析工具功能强大却相对独立的特点，提出了可实现预成形优化设计的设计和分析工具集成的方法。

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 ,针对精密成形问题 ,提出了一种对多工序锻造过程预成形模具进行优化设计的方法 ,并在此基础上开发了界面友好、自动化程度高、易于使用的锻造优化设计工具软件DOTFORGE。该软件通过优化设计预成形模具形状 ,可实现对锻造过程中多种目标的优化控制。给出预成形优化设计的目标函数和设计变量以及灵敏度分析方法 ,详细介绍了软件的结构功能、关键技术以及应用实例。

摘要：影响拓扑优化方法可靠性的重要因素之一就是拓扑网格依赖性问题.文中基于拓扑渐进优化方法,利用自行开发的C#优化程序,集成了DEFORM-2D有限元模拟软件,以平均应力为单元增删准则,约束模腔填充率的同时以提高材料利用率为优化目标,通过比较不同预成形的锻造模拟成形质量,研究了拓扑单元尺寸对叶片锻件叶身型面预成形形状进化的影响.结果表明:拓扑渐进优化的预成形形状设计存在较明显的网格依赖性问题.细化网格、增加网格密度虽然降低了优化效率,但预成形外形的迭代进化步长减少,模型的几何平滑性得以提升并有利于改善锻造工艺性,预成形形状的优化质量明显提高,优化结果的可靠性显著增强.

摘要：为实现复杂锻件的预成形设计,以连杆的热锻预成形设计为研究对象,建立基于类等势场和响应面分析的三维复杂锻件的预成形设计方法。在分析毛坯与终锻件间等势场分布规律与特点的基础上,采用逆向拟合法提取等势面及线面光顺处理,实现等势面的高效精确重构。针对长轴类锻件的预成形设计要求,提出沿零件的长、宽、高分别设置合理的缩放因子的非均匀缩放方法。实现了预成形件材料分布的合理调控,获得了优化的预锻件和辊锻毛坯,最终获得了充填完整、无任何成形缺陷且飞边小的连杆终锻件。数值模拟结果表明,所建立的方法能较好实现复杂锻件的预成形优化设计。

摘要：利用塑性变形过程中金属的流动规律与静电场等势线分布类似这一特性,提出一种预制坯设计的新方法—类等势场法,并采用此方法对某齿轮锻件进行预成形设计。利用ANSYS软件得出预制坯形状,以此形状为局部变量,以压机速度、摩擦因数、温度为全局变量,以成形载荷、填充率、晶粒尺寸为优化目标,利用有限元软件DEFORM-3D进行数值模拟,并采用Matlab软件中的MBC(model-based calibration)工具箱对其进行数学建模及优化,最后在预锻工艺参数不变的条件下,得到终锻的最佳工艺参数组合是等势线ξ为0.205 V时的预制坯形状及压机速度为56 mm/s、摩擦因数为0.2、温度为1 000℃。生产实践表明:该方法设计的齿轮与传统方法相比,终锻成形载荷下降40%,材料利用率提高56.7%,而且组织得到细化。

摘要：针对汽车后轴支架,进行锻造过程三维有限元模拟和工艺、模具设计。采用刚粘塑性有限元模拟技术,得到锻件内部应力场、应变场等参数,分析了这些参数对锻件塑性变形的影响。在此基础上,对此类锻件传统的锻造工艺进行了改进,将预锻工序由开式模锻改进为封闭飞边闭式模锻。同时,模具设计重点从预成形设计考虑,给出了合理的制坯模具设计。在40MN热模锻压力机上进行了试验,试验表明,模拟结果和实际成形过程吻合良好。

摘要：为了提高材料的利用率,对Q4041高压共轨锻件预制坯的形状进行了优化设计。根据实际生产中终锻件中间部位飞边量较大的情况,设计了哑铃型预制坯形状,提出了采用辊锻制坯代替现有制坯的工艺方法。设计了4种不同形状的预制坯形状,采用有限元软件对设计的预制坯进行了锻造过程模拟。采用机加工方式制备了预制坯,进行了实际的锻造实验,并与模拟结果进行对比,确定了4种辊锻预制坯方案中能够完全充满型腔且飞边量最小的预制坯形状。实验结果表明,有限元模拟结果与实际的锻造过程相一致,采用优化的预制坯进行锻造生产可以减少35%的飞边,因此,采用辊锻制坯工艺是可行的。

摘要：采用刚粘塑性有限元、灵敏度分析和工程优化算法相结合的方法 ,对一典型的多型腔齿轮坯锻件进行了预成形优化设计。通过优化预锻模具形状 ,可得到完全充满型腔少无飞边的终锻件。给出了灵敏度分析的基本公式和优化迭代步骤 ,并提出了贮存灵敏度刚度矩阵、减少优化设计变量的方法 。

摘要：以最终锻件的形状为目标 ,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 ,对预锻模具形状进行优化设计。针对下模速度为零时 ,下模形状不能优化的情况 ,提出了一种处理速度灵敏度边界条件的方法 ,该方法可同时对上下模具形状进行优化。针对程序耗时较长的问题 ,提出了贮存灵敏度刚度矩阵 ,减少优化设计变量的方法 ,大大提高了程序的运行速度。最后 ,给出了优化设计实例 。

摘要：针对形状结构相对复杂的7050高强铝合金轴箱体,在Gleeble-1500热模拟试验机上对原材料进行了变形温度300~450 ℃、应变速率0.01~10 s-1的热模拟试验,获得了不同变形温度和变形速率下的真实应力-应变关系曲线,建立了含有应变补偿的7050铝合金Arrhenius本构关系模型;提出了一种能够合理分配材料体积的轴箱体预制坯形状,并设计了相应的挤压预锻工艺和模具结构,通过数值模拟研究了轴箱体锻造过程中金属流动规律.研究表明,挤压后的预锻件满足终锻件的体积分配要求,能够使终锻件充型饱满、流线分布合理,无折叠现象,工艺流程简化为自由锻压扁镦粗、挤压制坯和终锻3步,缩短了加工周期.在实际生产中缺乏多向锻造设备时,为轴箱体类锻件生产提供了一种可行的工艺方法.