【作 者】劉岳峰;馬新武;趙昌德;王廣春;趙國(guó)群

　　在鍛造生產(chǎn)中,很難對(duì)形狀復(fù)雜的鍛件進(jìn)行直接成形,通常在終鍛之前需要進(jìn)行一次或者多次預(yù)成形。眾所周知,終鍛模型腔是基于熱鍛件進(jìn)行設(shè)計(jì),其形狀固定不變,因此,為了獲得形狀和性能合格的終鍛件,預(yù)成形設(shè)計(jì)就變得至關(guān)重要。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展, 國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了各種基于數(shù)值模擬的預(yù)成形設(shè)計(jì)方法[1-5],例如,電場(chǎng)模擬法、反向模擬法和正向模擬法等, 這些方法存在人工處理過(guò)多和設(shè)計(jì)效率低等問(wèn)題。預(yù)成形優(yōu)化設(shè)計(jì)方法便是為解決預(yù)成形設(shè)計(jì)方法的不足而發(fā)展起來(lái)的一種預(yù)成形自動(dòng)設(shè)計(jì)方法[6-10],其基本特點(diǎn)是將幾何設(shè)計(jì)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)上的尋優(yōu)問(wèn)題。翟江波[11]采用基于Kriging方程的遺傳算法,優(yōu)化設(shè)計(jì)了雙性能盤的預(yù)成形形狀;楊艷慧等[12]以坯料完全充滿型腔和變形均勻性為目標(biāo),建立了有限元數(shù)值模擬與響應(yīng)面法相結(jié)合的二階分析模型, 對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤鍛件進(jìn)行了預(yù)成形優(yōu)化設(shè)計(jì)。

　　目前,在基于拓?fù)鋬?yōu)化的預(yù)成形設(shè)計(jì)中,單元增刪準(zhǔn)則僅根據(jù)模擬結(jié)果確定預(yù)成形中對(duì)哪些單元進(jìn)行刪除,在哪些位置增加單元,而缺少對(duì)預(yù)成形整體形狀的控制。本文將形狀控制因子加入單元增刪準(zhǔn)則中,提出了一種基于充填性、變形均勻性以及形狀控制的多目標(biāo)增刪準(zhǔn)則?；谛碌膯卧鰟h準(zhǔn)則,開(kāi)發(fā)預(yù)成形拓?fù)鋬?yōu)化程序,并對(duì)H形鍛件進(jìn)行了預(yù)成形優(yōu)化設(shè)計(jì),以驗(yàn)證所提增刪準(zhǔn)則的可行性。

　　【結(jié) 論】

　　(1)將形狀控制加入了單元增刪準(zhǔn)則中,提出了一種基于充填性、 變形均勻性以及形狀控制的增刪準(zhǔn)則。 新的增刪準(zhǔn)則可以控制預(yù)成形形狀的演化方向, 可以有效控制預(yù)成形形狀的復(fù)雜程度。

　　(2)詳細(xì)給出了基于拓?fù)鋬?yōu)化的預(yù)成形設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)步驟和方法, 包括單元場(chǎng)量追蹤和傳遞, 單元增刪過(guò)程及邊界節(jié)點(diǎn)擬合等。

　　(3)對(duì)H形鍛件預(yù)成形進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì), 優(yōu)化后的預(yù)成形形狀在鍛造過(guò)程中能完全充滿型腔, 且飛邊較小, 同時(shí)鍛件的變形均勻性得到了明顯改善。此外, 優(yōu)化后的預(yù)成形形狀具有與終鍛件相似的外形, 與未控制形狀的優(yōu)化結(jié)果相比, 形狀復(fù)雜度適中, 驗(yàn)證了本文開(kāi)發(fā)的基于充填性、 應(yīng)變均勻性以及形狀控制的預(yù)成形形狀拓?fù)鋬?yōu)化算法的有效性和可行性。

　　以下是正文：