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《燕山大学》 2002年
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大型汽轮机转子锻造工艺模拟与智能CAPP研究

王雷刚  
【摘要】: 汽轮机转于是大型锻件中具有代表性的技术密集型产品,件大、体重、质量要求高、冶金缺陷多、制造周期长、生产难度大。本文以汽轮机转子锻件为研究对象,开展大型汽轮机转子锻造工艺模拟与智能CAPP研究,对于丰富和发展大型锻件锻造工艺理论与技术,提高转子锻造工艺设计科学化、自动化水平具有重要意义。 拔长是大锻件锻造的主要工序,决定着大锻件质量,倒棱是方坯变圆的必须工序,人们一直忽略其作用。本文在锻造新工艺理论与技术的指导下,应用三维弹塑性有限元研究了拔长和倒棱工序。研究在不同砧宽比、料宽比下平砧拔长的应力状态。平砧拔长变形体内不仅存在轴向拉应力,还存在横向拉应力。轴向拉应力主要决定于砧宽比、横向拉应力主要决定于料宽比。建立了不产生轴向拉应力的临界砧宽比和不产生横向拉应力的临界料宽比。研究结果为正确制定拔长工艺提供了理论依据。对平砧倒棱工艺进行研究,弄清了倒棱时内部应力应变分布情况及金属流动规律。平砧倒棱心部产生拉应力,倒棱工序可能引起微裂纹萌生与扩展,应采用高温倒棱,单边分次压下的变形方案,且一次压下率小于10%。上述模拟结果均被实验验证。 应用发展的锻造工艺理论和技术,结合数值模拟研究结果,以系统的观点,重新认识和评价了现有汽轮机转子锻件锻造工艺。指出存在的问题,提出了新的工艺设计准则和工艺路线。新工艺路线与现行工艺路线相比较,减少了一次中心压实法,且中心压实后不再出现镦粗工序,避免了后续镦粗工序对压实效果的削弱。用LZ锻造法和新FM法代替WHF法,确保在每一变形工步中都不会产生双向拉应力。采用控制热力参数的锻造方法来消除混晶。因此,新工艺路线具有工艺目的明确,锻造阶段性强,工艺参数全局优化的特色。 将工艺设计专家的经验总结、升华为知识,将数值模拟结果归纳成工艺准则,建立知识库,在Windows平台上用面向对象Delphi语言开发出工艺设计专家系统。该系统包含最新的锻造工艺理论和技术,具备自动设计工艺和检查传统工艺合理性的能力。建立了锻造CAPP专家系统开发模型并采用面向对象方法进行了系统分析,研究了锻件特征建模和基于特征的锻造工艺设计方法,提出了基于事例的概念设计和基于规则的详细设计集成推理方法。探讨了CAPP中工艺图绘制、工艺数据库及知识库管理以及基于数据库的工艺卡填写、编辑与修改等技术。 本文综合应用了锻造工艺理论、数值模拟技术、人工智能专家系统技术、CBR 募山大学工学博士学位论文 技术、面向对象技术、特征技术和数据库技术,使开发的锻造CAPP系统具有先 进性和实用性。该系统可直接用于指导生产,为企业服务。 本文的研究为全面提高转子锻造工艺设计水平和锻件质量具有指导意义。
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TG316.8

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【引证文献】
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