[发明专利]一种预测大锻件轴向中心线上空洞闭合率的方法

权利要求书

1.一种预测大锻件轴向中心线上空洞闭合率的方法，其特征在于：该方法的步骤包括：

步骤1：建立工艺参数与锻件变形区轴向中心线上特征点的空洞形状估计参数、相对位移的关联数据库的步骤；

步骤2：建立工艺信息、数据库与初始空洞形状系数输入窗口的步骤；

步骤3：输入工艺信息、数据库与初始空洞形状系数，计算锻件经历多道次锻压变形后轴向中心线上的空洞形状系数与闭合率的步骤。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1所述的工艺参数包括砧宽比，料宽比与压下率，其中砧宽比的范围为0.3～1.0，料宽比的范围为0.5～2.0，压下率的范围为0～30％。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1所述的空洞形状估计参数的计算公式为：式中Q_x、Q_y与Q_z分别为空洞x向、y向与z向的形状估计参数，σ′_x、σ′_y与σ′_z分别为空洞的x向、y向与z向的应力偏量，σ_q为等效应力，ε_eq为等效应变。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1所述的锻件变形区轴向中心线上特征点是指变形前锻件轴向中心线上平砧侧面以内均布的若干个位置点，其数量要大于81个。特征点的空洞形状估计参数为空洞宽展方向与压下方向的形状估计参数Q_x与Q_z，可通过有限元模拟与空洞形状估计参数的计算公式计算获得。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1所述的相对位移为特征点实际位移与锻件变形区轴向中心线初始长度的比值，特征点的相对位移由有限元模拟计算得到，位移数据库中的特征点数与空洞形状估计参数数据库中的特征点数相同。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2所述的工艺方案信息主要包括各道次变形前、后锻件的长度、宽度与高度尺寸，各道次的拔长方向，各道次压下前坯料的翻转角度，各道次的压下次数，每次压下变形的绝对送进量及变形后锻件伸长量的一半。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3包括如下子步骤：

(1)输入锻件工艺信息、数据库与轴向中心线上空洞宽展与压下方向初始形状系数S_x0与S_z0的步骤；

(2)根据数据库插值计算得到特征点第1道次锻压变形后的空洞形状估计参数Q_x(1)与Q_z(1)，然后根据空洞形状估计参数与空洞形状系数的关联公式计算得到特征点第1道次变形后宽展方向与压下方向的空洞形状系数S_x(1)与S_z(1)，若计算得到特征点的空洞某方向形状系数小于0，则空洞形状系数取0的步骤；

(3)根据数据库插值计算得到第1道次锻压变形后特征点的相对位移，相对位移与特征点变形前相对位置相加得到特征点变形后的相对位置，然后将相对位置与转化为绝对位置P(1)的步骤；

(4)插值计算锻件第1道次锻压变形后轴向中心线上1000个均布位置的空洞宽展方向与压下方向的形状系数与形状估计参数，计算空洞闭合率，然后转入步骤(11)的步骤；

(5)判断所计算的道次前是否需翻转90°，若翻转90°，则道次变形前锻件轴向中心线上空洞宽展方向与压下方向形状估计参数与形状系数均调换，若不翻转，本道次变形前的锻件轴向中心线上的宽展方向与压下方向空洞形状估计参数与形状系数均不变的步骤；

(6)根据位置插值计算得到道次前锻件轴向中心线上特征点的形状估计参数Q_x0(n)与Q_z0(n)，n表示第n道次，特征点空洞的初始形状系数：S_x0(n)与S_z0(n)的步骤；

(7)根据数据库插值计算得到特征点本道次锻压变形后空洞宽展方向与压下方向形状估计参数的增加量ΔQ_x(n)与ΔQ_z(n)，根据公式Q_x(n)＝Q_x0(n)+ΔQ_x(n)，Q_z(n)＝Q_z0(n)+ΔQ_z(n)计算得到特征点该道次后的总形状估计参数的步骤；

(8)根据空洞形状估计参数与空洞形状系数的关联公式计算得到特征点该道次锻压变形后空洞宽展方向与压下方向的形状系数S_x(n)与S_z(n)，若公式计算得到形状系数小于0，则形状系数取0的步骤；

(9)根据数据库插值计算得到道次锻压变形后特征点的相对位移，相对位移与特征点变形前相对位置相加得到特征点道次锻压变形后的相对位置，然后将相对位置与转化为绝对位置P(n)的步骤；

(10)插值计算锻件道次锻压变形后轴向中心线上1000个均布位置的空洞宽展方向与压下方向的形状系数与形状估计参数，计算道次锻压变形后空洞闭合率的步骤；

(11)判断是否所有道次均已计算完成，若完成，则进行下一步骤，若未完成，则返回子步骤(5)步骤继续计算的步骤；

(12)输出计算结果的步骤。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：其子步骤(2)与(8)所述的空洞形状估计参数与空洞形状系数的关联公式为S＝(S0+1.13485)exp(-ΔQ/0.55887)-1.13485，式中的S为变形后的空洞某方向形状系数，S₀为空洞某方向初始形状系数，ΔQ为空洞某方向的形状估计参数增量。