一家专注流体压力成形技术
【作 者】黄超群;来飞
在锻造工艺设计中，预成形设计是最重要的问题之一［1－2］。合理的预成形形状可以提高材料的填充能力、增加模具寿命以及减少成形载荷［3］。随着对锻件性能要求的不断提高，预成形设计成为提升锻件品质的关键因素。与此同时，许多设计方法被提出。反向模拟是最直接的方法［4］，其基本思想是将锻造成形过程进行反向逐步模拟。该方法中脱模准则处理、初始速度场求解等比较困难，因此很难实用化。另一种常用的方法为电场法［5］，在该方法中等势线被用于逼近预制坯的形状; 通过控制等势线的电压，可以得到不同形状复杂度的预制坯形状。
由于使用静态的电场线来模拟动态变形的坯料形状，其理论相似性的严格数学证明还有待深入探究，因此，该方法的理论深度还需要进一步研究。此外，一些迭代算法也得到了广泛的关注，在该方法中，坯料的形状被逐渐迭代产生，这种算法是目前比较有效的方法之一［6－8］，然而其迭代过程比较耗时且算法较为复杂。基于代理模型和优化算法相结合的算法也有较多应用［9－14］。由于使用代理模型近似设计变量与设计目标之间的关系，因而在实验点位置的近似精度较高，而其他区域的精度难以保证，因此，其优化效果很难保证。
本文基于傅里叶变换提出了一种新的预制坯设计方法。在此设计方法中，对初始坯料形状和终锻件形状进行了傅里叶变换，将欧氏空间中的平面轮廓形状转化为傅里叶空间中的傅里叶描述子。将初始坯料形状和终锻件形状的傅里叶描述子加权相加后进行傅里叶逆变换，以生成的新形状作为预制坯的形状，采用这种傅里叶变换理论，可以直接得到合适的预制坯形状。
【结 论】
（1）提出了一种新的解决二维锻件的预成形设计算法。该算法将欧氏几何中的空间形状转化为傅里叶空间中的傅里叶描述子，在傅里叶空间进行形状叠加后再逆变换回欧氏空间。该算法中的傅里叶转换和傅里叶逆变换可克服欧氏空间中形状的不可加和性质。
（2）使用这种新方法对二维轴对称锻件进行预成形设计，经该方法设计的预成形形状和终锻件的形状具有相似性，并且其相似度可用权重系数进行控制。因此，本文算法可用权重系数来控制预成形坯料的形状复杂度。
（3）通过对镍基高温合金叶盘锻件进行试制，其结果表明，该方法具有良好的性质，设计的终锻件无折叠和填充不满，并且金相分析表明，其组织和晶粒度都较好。
以下是正文：
