[发明专利]智能塑性成形工艺方法及其所用的智能塑性成形设备

权利要求书

1.一种智能塑性成形工艺方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤一：对锻件进行三维建模并采用有限元分析软件对模型进行塑性变形的数字模拟；

步骤二：根据模拟结果采用具有机器学习功能的自动程序设计系统完成对该锻件成形工步的分析和编程；

步骤三：钢锭加热；

步骤四：闭式镦粗：将加热后的钢锭放入镦粗筒内，在智能塑性成形液压机上对钢锭进行闭式镦粗形成毛坯；

步骤五：智能塑性成形：将毛坯定位在支撑装置上，智能塑性成形液压机启动进而带动智能压头上的擀具挤压毛坯进行塑性锻造成形，在锻造过程中，传感系统直接或间接实时反馈毛坯温度、擀具挤压力大小和毛坯金属流动位移数据给由自动程序设计系统形成的控制系统，控制系统根据传感系统反馈的数据控制智能塑性成形液压机施力，同时控制机械手带动智能压头绕轴线转动来改变擀具的施力特征，所述施力特征包括擀具压入高温金属毛坯形成的分布作用力的分布形态、大小总值、施加方位和擀具的锲入角，其中擀具的锲入角为擀具的挤压面与毛坯表面形成的夹角。

2.如权利要求1所述的智能塑性成形工艺方法，其特征是：所述锻件(11)为一火或数火锻造成形。

3.一种权利要求1所述的智能塑性成形工艺方法中所用的智能塑性成形设备，其特征是：包括智能塑性成形液压机、智能机械手(2)、智能压头(3)、传感系统、支撑装置(4)和控制系统，所述智能机械手固定安装于智能塑性成形液压机的动力输出装置(1)上，若干智能压头分布于支撑装置上的锻件周围，各个智能压头的轴线分别沿水平方向延伸或沿竖直方向延伸，各智能压头分别与智能机械手动力输出端固定连接，智能机械手能够带动智能压头绕其自身轴线转动，智能压头上设有用于挤压锻件表面的擀具(5)，该擀具的挤压面与锻件表面形成夹角大于0°的锲入角，用于定位锻件的支撑装置能够带动锻件做旋转和移动动作中的至少一种，传感系统能够获得锻件温度、擀具对锻件的压力和锻件金属流动位移数据并传信于控制系统，控制系统控制智能塑性成形液压机、智能机械手和支撑装置动作。

4.如权利要求3所述的智能塑性成形设备，其特征是：所述擀具挤压面为相邻边长度不同的矩形结构，擀具的短边或长边与锻件表面形成锲入角。

5.如权利要求4所述的智能塑性成形设备，其特征是：所述擀具挤压面为外凸弧面、内凹弧面和倾斜平面中的一种。

6.如权利要求5所述的智能塑性成形设备，其特征是：所述至少两个智能压头相向排布形成智能压头对，至少一个压头对形成一组智能压头组。

7.如权利要求6所述的智能塑性成形设备，其特征是：所述至少两个水平方向相对排列的智能压头形成水平智能压头对，两个沿竖直方向相对排列的智能压头形成竖直智能压头对，呈垂直正交状态的水平智能压头对和竖直智能压头对形成用于超大型厚壁压力壳的智能压头组。

8.如权利要求6所述的智能塑性成形设备，其特征是：所述由三个智能压头相对排列形成用于具有奇数管台的厚壁高压管道的智能压头组。

9.如权利要求6所述的智能塑性成形设备，其特征是：所述由两个水平方向相对排列的智能压头形成水平智能压头对，两个沿竖直方向相对排列的智能压头形成竖直智能压头对，至少两个沿圆周方向均匀间隔排列水平智能压头对和与之呈垂直正交状态的竖直智能压头对形成用于潜艇部件的智能压头组。

10.如权利要求6所述的智能塑性成形设备，其特征是：所述智能压头为单压头、同轴双动压头和并列双动压头中的一种，其中同轴双动压头包括内外套设的外压头(6)和内压头(7)，并列双动压头包括平行排列的第一、二压头(8、9)。

11.如权利要求3所述的智能塑性成形设备，其特征是：所述支撑装置为支撑平台、支撑芯轴和定位壳台中的至少一种。

12.如权利要求3所述的智能塑性成形设备，其特征是：还设有内衬压头(10)，内衬压头上设有擀具，内衬压头上的擀具紧抵于毛坯内部表面并与毛坯外部的各个智能压头的擀具位置一一对应。

13.如权利要求3所述的智能塑性成形设备，其特征是：所述传感系统包括温度传感器、压力传感器和位移传感器。