基于智能算法的預(yù)成形模具優(yōu)化設(shè)計(jì)

王夢(mèng)寒，楊永超，郭濤，王周田，周文武，肖貴乾

(1.重慶大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，重慶，400044；2.中國(guó)第二重型機(jī)械集團(tuán)德陽(yáng)萬(wàn)航模鍛有限責(zé)任公司，四川 德陽(yáng)，618000)

風(fēng)扇盤(pán)和渦輪盤(pán)等回轉(zhuǎn)體零件是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的核心零件，它們的性能與壽命決定發(fā)動(dòng)機(jī)的性能與壽命，并間接影響整機(jī)的性能，然而，除了受材料本身的影響之外，零件成形工藝對(duì)其性能非常重要[1]。由于發(fā)動(dòng)機(jī)盤(pán)類鍛件服役條件比較惡劣，要求鍛件具有較好的組織性能和力學(xué)性能[2]。因此，不但要保證鍛件成形性，還要確保鍛件內(nèi)部組織滿足要求。鍛件內(nèi)部變形均勻性直接決定鍛件組織均勻性，合理的預(yù)鍛件形狀可以有效地提高鍛件變形均勻性。因此，研究發(fā)動(dòng)機(jī)盤(pán)類鍛件的預(yù)鍛件的成形方法具有重大的科研意義和工程應(yīng)用價(jià)值[3]。傳統(tǒng)的預(yù)鍛件的形狀通過(guò)不斷的實(shí)驗(yàn)和試錯(cuò)來(lái)獲得[4]。近年來(lái)，許多國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)預(yù)成形工藝和模具的優(yōu)化進(jìn)行了大量的研究[5]。PARK等[6]采用剛塑性有限元法設(shè)計(jì)預(yù)鍛件，引入“逆向追蹤法”的概念，并將其應(yīng)用于殼體的二維平面應(yīng)變問(wèn)題；KANG等[7]將其應(yīng)用于三維環(huán)件制品的預(yù)鍛件設(shè)計(jì)中。LU等[8]利用ESO法(漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法)對(duì)鍛件的預(yù)成形模具進(jìn)行了設(shè)計(jì)，隨后對(duì)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱盤(pán)形件的預(yù)成形模具以及逆向優(yōu)化路徑的預(yù)成形設(shè)計(jì)等進(jìn)行了研究，驗(yàn)證了ESO 法在預(yù)成形設(shè)計(jì)方面的有效性。SHAO等[9-12]利用拓?fù)鋬?yōu)化方法優(yōu)化了預(yù)鍛件的形狀，得到了較為合理的葉片的荒坯形狀，并模擬了葉片的鍛造過(guò)程，結(jié)果表明設(shè)計(jì)形狀合理并節(jié)省了大量材料。……