本文關(guān)鍵詞：大型空心葉片背弧熱沖壓成形工藝優(yōu)化及回彈補(bǔ)償研究

  更多相關(guān)文章： 空心葉片 熱沖壓成形 工藝參數(shù) 響應(yīng)面法 粒子群優(yōu)化算法 回彈補(bǔ)償

【摘要】：葉片是汽輪機(jī)的核心組成部件,其主要起著能量轉(zhuǎn)換作用,葉片的安全運(yùn)行對汽輪機(jī)的安全運(yùn)行具有決定性作用。隨著大型核電機(jī)組輕量化戰(zhàn)略的提出,核電汽輪機(jī)末級大型長靜葉片空心結(jié)構(gòu)開始逐步推廣應(yīng)用,其中,鋼板熱沖壓成形工藝結(jié)合焊接裝配工藝制造空心葉片具有生產(chǎn)周期短、成本較低以及重量輕等特點(diǎn),使得該工藝受到全球各大汽輪機(jī)制造商成形大型低壓空心靜葉片的青睞。為了改變國產(chǎn)大型核電汽輪機(jī)空心靜葉片主要依賴國外核電廠的成熟技術(shù)的現(xiàn)狀,本文以重慶大學(xué)與某汽輪機(jī)廠合作開發(fā)的熱沖壓成形某型號大型核電汽輪機(jī)空心靜葉片背弧為研究對象,利用有限元模擬軟件分析熱成形葉片背弧時出現(xiàn)的成形質(zhì)量缺陷,如回彈、厚度不均、減薄等,設(shè)計并優(yōu)化熱沖壓成形工藝參數(shù),最后通過模面回彈補(bǔ)償以及生產(chǎn)試制得到了合格的熱成形葉片背弧件�；谝陨险撐闹饕_展了以下幾個方面的研究:(1)首先對汽輪機(jī)葉片成形技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹;隨后分析了葉片背弧的零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與變形行為,并進(jìn)行了板料尺寸優(yōu)化與工藝面補(bǔ)充設(shè)計;最后,設(shè)計了葉片背弧的工藝成形方案。(2)基于工廠經(jīng)驗(yàn)參數(shù)建立了葉片背弧熱沖壓有限元模型,并根據(jù)模擬結(jié)果重點(diǎn)分析研究了葉片背弧的成形極限圖、板料厚度變化情況、成形時的溫度場分布以及回彈量變化情況,并針對成形質(zhì)量較差情況,采用控制變量法,分析了葉片背弧熱成形工藝參數(shù):加熱溫度、摩擦系數(shù)、壓邊力以及保壓時間對葉片成形后板料的最小厚度值和最大回彈量的影響規(guī)律,確定了每個成形工藝參數(shù)合適的取值范圍。(3)將平均回彈量和平均減薄量通過加權(quán)處理構(gòu)造新的目標(biāo)函數(shù),首先利用中心復(fù)合實(shí)驗(yàn)設(shè)計和歸一化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理,基于響應(yīng)面法建立了新的目標(biāo)函數(shù)與加熱溫度、摩擦系數(shù)、壓邊力以及保壓時間的二階響應(yīng)面回歸模型,并分析了模型的顯著性與模型精度;然后利用MATLAB中的粒子群優(yōu)化算法工具箱對模型進(jìn)行了求解,得到了一組最優(yōu)的葉片背弧熱成形工藝參數(shù)組合:加熱溫度x1=872.44℃、摩擦因數(shù)x2=0.30、壓邊力x3=577.92KN以及保壓時間x4=7.75min,并將模擬獲得優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行了有限元模擬驗(yàn)證。(4)研究了優(yōu)化工藝參數(shù)后的Auto Form數(shù)值模擬軟件模面回彈補(bǔ)償和SINOVATION軟件的模面回彈補(bǔ)償。首先根據(jù)優(yōu)化的工藝參數(shù)的模擬結(jié)果,采用Auto Form軟件的回彈補(bǔ)償模塊進(jìn)行回彈補(bǔ)償后試模,通過零件檢具以及藍(lán)光掃描方法獲得了成形后葉片背弧型面的尺寸偏差情況;然后利用SINOVATION軟件對掃描結(jié)果進(jìn)行第二次模面補(bǔ)償,并進(jìn)行模面的調(diào)整加工;最后進(jìn)行零件試制生產(chǎn),獲得藍(lán)光掃描數(shù)據(jù)以及檢具實(shí)測數(shù)據(jù)都驗(yàn)證了模面回彈補(bǔ)償?shù)目尚行耘c可靠性。
【關(guān)鍵詞】：空心葉片 熱沖壓成形 工藝參數(shù) 響應(yīng)面法 粒子群優(yōu)化算法 回彈補(bǔ)償
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG306
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 1 緒論9-21
• 1.1 引言9-11
• 1.2 汽輪機(jī)葉片制造方法國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 汽輪機(jī)葉片成形國內(nèi)外現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢11-15
• 1.2.2 數(shù)值模擬在葉片成形過程中的應(yīng)用15-16
• 1.3 回彈控制問題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.4 課題來源與研究目的、意義18-20
• 1.4.1 課題來源18
• 1.4.2 課題研究的目的18-19
• 1.4.3 課題研究的意義19-20
• 1.5 課題主要研究內(nèi)容20-21
• 2 空心葉片熱沖壓成形材料性能及有限元理論分析21-27
• 2.1 材料性能研究21-22
• 2.2 空心葉片熱沖壓成形有限元理論分析22-27
• 3 空心葉片熱沖壓成形工藝設(shè)計及全工序模擬仿真27-39
• 3.1 空心葉片熱沖壓工藝分析27-32
• 3.1.1 零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和變形分析27-28
• 3.1.2 板料尺寸優(yōu)化與工藝補(bǔ)充設(shè)計28-30
• 3.1.3 工藝方案設(shè)計30-32
• 3.2 汽輪機(jī)空心葉片工序建模及成形性分析32-38
• 3.2.1 熱沖壓成形工序建模32-35
• 3.2.2 空心葉片成形性分析35-38
• 3.3 本章小結(jié)38-39
• 4 工藝參數(shù)對空心葉片背弧熱沖壓成形質(zhì)量的影響39-47
• 4.1 加熱溫度對最小厚度值及最大回彈量的影響39-41
• 4.2 摩擦系數(shù)對最小厚度值及最大回彈量的影響41-43
• 4.3 壓邊力對最小厚度值及最大回彈量的影響43-44
• 4.4 保壓時間對最小厚度值及最大回彈量的影響44-46
• 4.5 本章小結(jié)46-47
• 5 基于響應(yīng)面的空心葉片熱沖壓成形工藝多目標(biāo)優(yōu)化47-65
• 5.1 響應(yīng)面法介紹47-48
• 5.2 CCD抽樣介紹48-49
• 5.3 變量和目標(biāo)函數(shù)設(shè)計49-52
• 5.3.1 參數(shù)變量的設(shè)計49-50
• 5.3.2 目標(biāo)函數(shù)的數(shù)字化表征50-52
• 5.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計與數(shù)學(xué)建模52-58
• 5.4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計52-55
• 5.4.2 數(shù)學(xué)模型建立55-58
• 5.5 模型參數(shù)優(yōu)化58-61
• 5.6 優(yōu)化值模擬驗(yàn)證61-63
• 5.7 本章小結(jié)63-65
• 6 葉片背弧回彈補(bǔ)償機(jī)制研究65-81
• 6.1 基于有限元的回彈補(bǔ)償65-66
• 6.2 基于藍(lán)光掃描的空心葉片回彈補(bǔ)償研究66-76
• 6.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計66-69
• 6.2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析與討論69-75
• 6.2.3 基于SINOVATION回彈補(bǔ)償研究75-76
• 6.3 試模實(shí)驗(yàn)研究76-80
• 6.3.1 調(diào)整后的模具加工和試模實(shí)驗(yàn)76-79
• 6.3.2 葉片背弧成形質(zhì)量檢測與型面修正79-80
• 6.4 本章小結(jié)80-81
• 7 總結(jié)與展望81-85
• 7.1 總結(jié)81-82
• 7.2 展望82-85
• 致謝85-87
• 參考文獻(xiàn)87-91
• 附錄91-92
• A. 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文與專利91
• B. 作者在攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目91-92

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本文編號：979204