TC类钛板材冲压成形难度.doc

TC类钛板高温冲压成形难度评价系统的研究

刘占军（沈阳航空工业学院,沈阳110034）

TheresearchontheevaluationofdifficultsystemofhightemperaturecuttingshapeonTC

LUIZhan-jun
(ShenyangInstituteofAeronauticalEngineering,Shenyang110034China)

摘要本文建立了针对TC1、TC2类钛板材拉深表面破裂冲压成形难度评价系统，研究了自适应共振神经网络的结构和内部作用原理，结合目标样本，给出了用于TC1、TC2类钛板材弯曲及拉深冲压成形难度评价的分类评价算法。
关键词成形难度评价系统自适应共振神经网络评价算法

Abstract：TheevaluationofdifficultsystemofTC1、TC2drawingshapeisbuilt.ThestructureandprincipleofAdaptiveNeuralNetworksisstudied,goalspecimenisused.TheevaluationmethodofdifficultsystemofTC1、TC2bendinganddrawingshapeisintroduced.
Keywords:EvaluationofdifficultsystemofshapeAdaptiveNeuralNetworksEvaluationmethod

1引言
钛板材料因其具有高比强度、高比模量、耐腐蚀性和耐高温性能，在航空、航天、汽车等领域具有广泛的应用前景。用钛板材料制造的航空发动机零件，提高了飞机发动机的马力和扭力，降低了油耗和重量，缓解了噪音和振动问题，大大延长了飞机的寿命。对冷变形钛板材料性能研究已相对比较成熟，如β—钛板合金适于发展作冷变形的结构材料，具有强度高、挠性好、塑性好、成形特性极佳等特点。但高温变形钛板材料性能研究对长期处于高温工作状态的航空飞机来说更具实际意义。如SP700钛板合金在775℃可实现超塑成形和扩散连接，制造薄板形钛航空、航天结构件。因避开了钛变形抗力大、冷变形塑性差的缺陷，大幅度降低了钛板变形加工成本。TiB和TiC增强的钛基复合板材，600℃时，随载荷升高，应变增大，符合弹性应变规律，最终板材屈服，由于加工硬化作用，应力升高到最大值后趋于稳态流动，随温度升高，抗拉强度降低，伸长率提高。
板材冲压成形难度评价是合理确定冲压生产中材料选择、模具设计以及工程管理的各项标准，是对冲压件成形难度进行量化的过程。这一过程是由评价系统完成的。该系统不仅是对冲压件进行试模后的评价，更重要的是在工艺和模具设计阶段以及模具准备阶段所进行的预先评价。因此，对冲压件成形难度给以科学、准确的评价，对提高航空企业冲压成形技术，提高工艺水平和模具设计水平，特别是对提高航空企业经济效益具有重要的现实意义。
本文提出了TC1、TC2类钛板高温弯曲及拉深冲压成形难度的评价体系和相关的评价模型，建立了基于TC1、TC2类钛板高温弯曲及拉深冲压件破裂极限、弯曲平面应变、最小相对弯曲半径、典型回弹角性能的四个方面平衡发展钛板材弯曲及拉深冲压成形难度预测评价体系。通过运用模糊综合评价的方法对TC1、TC2类钛板不同成型条件进行评价，形成相应标准样本，这些样本数量积累到一定程度时，就运用神经网络方法对板材弯曲及拉深冲压成形难度进行自动分类和评价。由于板材弯曲及拉深冲压成形难度评价是一个动态的过程，因此，要求选择的神经网络能适应外界环境的变化，能够作到实时学习，并在对已记忆模式快速学习的基础上能记忆新的学习模式，基于以上考虑选择ARP2网络。
2板材成形难度总体预测评估理论基础
2.1各项异性屈服准则
由于板材存在明显的各项异性特性，而各项异性特性决定了板材成形的应变分布、壁厚减薄和成形难度，因此，评价板材各项异性特性的屈服准则即构成了板材总体成形难度评价理论的基础。
本文选择了4种在板材成形中常用的各项异性特性的屈服准则：HILL1948二次屈服准则，Barlat三参数屈服准则(YLD89)，Barlat六参数屈服准则(YLD91)，Barlat1996(YLD96)屈服准则[3]。
采用相同的工艺参数和不同屈服准则对TC2板材拉深过程应变进行数值模拟，试验结果表明：Barlat三参数屈服准则(YLD89)，Barlat六参数屈服准则(YLD91)，Barlat1996(YLD96)屈服准则预测结果具有较高的起皱和断裂趋势。

2.2板材整体平均变形量成形度和成形难度
如图1所示的拉深——胀形复合成形，其冲压件的整体成形度用下式表示：
图1冲压成形件表面积
及截面线段长度的增量

式中——成形前凹模轮廓内毛坯的面积；