锥形筒体锻件成形过程中间坯和预制坯的设计方法

摘要

本发明属于锻造领域，具体地说就是一种核电和加氢反应器锥形筒体锻件成形过程中间坯和预制坯的设计方法，它适用于核电和加氢反应器锥形筒体锻件成形的工艺设计和制造过程。本发明采用解析法和有限元模拟相结合的方法开发了锥形筒体锻件成形过程预制坯、中间坯和最终锻件的尺寸关系式，给出了中间坯和预制坯的设计方法。本发明建立的锥形筒体锻件成形过程中间坯和预制坯的设计方法和设计公式适用于生产百万千瓦级核电锥形筒体、大型加氢反应器锥形筒体等重要部件，采用该方法设计的中间坯和预制坯生产锥形筒体锻件，能够很好地控制锻件的锥度，解决传统的锥形筒体锻件成形困难、加工尺寸精度不能保证的问题。

主权项

1.一种锥形筒体锻件成形过程中间坯和预制坯的设计方法，其特征在于，具体步骤如下：1)采用解析法获得了由中间坯到最终锻件的扩孔过程中中间坯各部分尺寸的设计公式；2)采用解析法获得了由预制坯到中间坯的扩孔过程中预制坯各部分尺寸的设计公式；3)采用有限元模拟技术对上述解析法获得的公式进行了校核，获得了预制坯和中间坯的设计公式中的关键系数；所述步骤1)中，采用解析法获得的由中间坯到最终锻件的扩孔过程中，中间坯各部分尺寸的设计公式为：H₁＝H₂/k₂  (k₂≥1)t₁＝δ·t₂其中，中间坯和最终锻件上的几何尺寸符号含义如下：R₁为中间坯大端外径，r₁为中间坯小端外径，t₁为中间坯壁厚，H₁为中间坯高度，θ₁为中间坯锥度；R₂为最终锻件大端外径，r₂为最终锻件小端外径，t₂为最终锻件壁厚，H₂为最终锻件高度，θ₂为最终锻件锥度，k₂为由预制坯到中间坯的扩孔过程中锻件在高度上的增长率；角度单位为度，长度单位均为毫米；所述步骤2)中，采用解析法获得的由预制坯到中间坯的扩孔过程中预制坯各部分尺寸的设计公式为：t_0S＝t₁r₀＝r₁H₀＝H₁/k₁  (k₁≥1)θ₀＝arctan[k₁(R₀-r₀)/H₁]t_0B＝t_0S+H₀tanθ₀其中，中间坯和预制坯上的几何尺寸符号含义如下：R₀为预制坯大端外径，t_0B为预制坯大端壁厚，r₀为预制坯小端外径，t_0S为预制坯小端壁厚，H₀为预制坯高度，θ₀为预制坯锥度；R₁为中间坯大端外径，r₁为中间坯小端外径，t₁为中间坯壁厚，H₁为中间坯高度，θ₁为中间坯锥度，k₁为由中间坯到最终锻件的扩孔过程中锻件在高度上的增长率；角度单位为度，长度单位均为毫米；所述步骤3)中，采用有限元模拟技术对所述解析法获得的公式进行了校核，获得了预制坯和中间坯的设计公式中的关键系数为：当扩孔前存在关系式和时，由中间坯到最终锻件的扩孔过程中锻件在高度上的增长率k₁＝1.0～1.2，由预制坯到中间坯的扩孔过程中锻件在高度上的增长率k₂＝1.0～1.1，k₁和k₂的取值随着马杠半径R_B和壁厚减薄率δ的变化而采用不同的取值，马杠半径越大、壁厚减薄率越大，k值的取值就越大。