基于BP神经网络与遗传算法的温挤压模具优化设计

以汽车转向螺杆类杯-杆件的温挤压凹模为例进行模具磨损分析及其寿命预测。以影响温挤压凹模磨损的4个主要因素,即凹模入口处圆角大小、模具初始硬度、模具初始温度、摩擦因子作为工艺参数,并分别选取4个不同水平值,确定四因素四水平的32组温挤压凹模磨损试验方案,通过Deform-3D有限元数值模拟软件进行成形过程的数值模拟。以不同影响因素和对应模具的磨损量为样本训练BP神经网络,建立4个主要因素与凹模磨损量之间的映射关系,以温挤压凹模磨损量为目标函数,通过遗传算法对4个影响因素进行组合优化,使凹模磨损量最小、寿命最长。     

基于磨损正交试验的温挤压模具优化设计

以汽车转向螺杆的杯-杆件温热挤压凹模为例,通过对温挤压成形工序的分析,得到影响温挤压凹模磨损寿命的4个主要因素,即凹模入口处圆角大小、模具初始硬度、模具初始温度、摩擦因子。设计四因素四水平标准正交实验表,通过Deform-3D数值模拟软件,基于Archard磨损理论进行温挤压凹模型腔磨损正交试验。以凹模磨损量最小为目标获得凹模模具的最优四因素组合,并得出在温挤压内孔工序中模具初始硬度对凹模磨损影响最大,对实际生产中模具材料的选择和热处理有一定指导作用。在最优参数组合下,通过数值模拟计算得到凹模在温挤内孔中稳定阶段的磨损量,并预测出模具的使用寿命。     

基于正交试验的温挤压模具磨损优化设计

以汽车转向螺杆的杯-杆件温热挤压凹模为例,通过对温挤压成形工序的分析,得到影响温挤压凹模磨损寿命的4个主要因素,即凹模入口处圆角大小、模具初始硬度、模具初始温度、摩擦因子。设计四因素四水平标准正交实验表,通过Deform 3D数值模拟软件,基于Archard磨损理论进行温挤压凹模型腔磨损正交试验。以凹模磨损量最小为目标获得凹模模具的最优四因素组合,并得出在温挤压内孔工序中模具初始硬度对凹模磨损影响最大,对实际生产中模具材料的选择和热处理有一定指导作用。在最优参数组合下,通过数值模拟计算得到凹模在温挤内孔中稳定阶段的磨损量,并预测出模具的使用寿命。     

基于修正Archard磨损理论的挤压模具磨损分析

基于修正的Archard磨损理论,应用有限元数值模拟软件计算模具挤压成形阶段每个节点的瞬时温度、压力和速度场,以此计算锥形和弧形两种挤压模具型腔的磨损。计算结果表明:挤压模具磨损集中在入口,弧形凹模磨损较锥形凹模磨损大,但弧形凹模磨损均匀,模具寿命较高。磨损计算结果与实际情况较吻合,为预测模具寿命和优化模具型腔奠定了基础。     

薄壁六角螺母冷镦过程中模具磨损模拟分析及参数优化

以薄壁六角螺母工位四冷镦下冲头模具为例,基于Archard磨损模型采用DEFORM-3D软件对下冲头磨损进行分析。选取冲压速度、摩擦因子、模芯圆角、初始模具硬度4个主要影响因素,以降低模具磨损量为目标设计4因素5水平的正交试验。结果表明,冲压速度对该下冲头磨损影响最为显著,然后依次为摩擦因子、模具硬度、模芯圆角。通过极差和方差分析法,对4个因素进行优化,得出最优组合工艺参数,并验证了采用优化参数可大幅降低模具的磨损量,延长下冲头使用寿命。     

气门顶杆冷挤压过程模具磨损研究

通过分析零件的结构特点,基于气门顶杆的零件图设计出挤压件图。通过Archard磨损模型分析了模具磨损原因。利用DEFORM-3D的数值模拟功能分析了摩擦因数、成形速度和模具硬度对冷挤压成形过程中模具磨损的影响。结果显示:摩擦因数越低,磨损量越小,为了节约成本和简化润滑过程,选择摩擦因数接近0.1的模具磨损量较小且满足工艺要求;成形速度在30mm/s时,凹模磨损量最小,凸模磨损量较低;模具硬度增高,磨损量减小,模具硬度在接近60HRC时磨损量较小且性能稳定。数值模拟的结果为实际生产中加工工艺参数的选取提供了一定的理论指导。     

考虑表面粗糙度及摩擦热的冷挤压模具磨损模型研究

基于Archard磨损模型,提出了考虑表面粗糙度及摩擦热的修正Archard冷挤压模具磨损模型,对DEFORM 3D V6.1进行二次开发,将该修正的磨损模型嵌入有限元软件模拟真实冷挤压成形过程,进行了挤压过程中冲头及凹模的磨损分析,得到了冲头及凹模磨损最严重的区域。通过对比分析,研究了模具表面形貌、摩擦热及相对滑动速度对模具磨损量的影响,计算结果表明,使用修正的磨损模型预测模具寿命与试验结论具有较好的一致性。该考虑表面粗糙度及摩擦热的修正Archard冷挤压模具磨损模型,能较好地预测冷挤压模具磨损的情况,有利于更好地预测冷挤压模具使用寿命及失效时间。     

基于修正Archard理论的螺旋锥齿轮锻造模具寿命预测

基于修正的Archard理论,采用弹塑性有限元模型对螺旋锥齿轮热锻成形的模具磨损进行了模拟仿真,分别从齿模齿顶的过渡圆弧半径、模具热处理硬度、模具的预热温度以及锻造成形速度四个方面对模具易磨损位置的磨损量进行计算,采用正交试验优化设计方法分析各工艺因素对模具寿命的影响规律,确定最优的工艺参数进行锻造试验。试验结果表明,使用提出的预测模具寿命的方法估算的模具寿命与试验结论具有较好的一致性。     

轿车发动机连杆盖温挤压凹模成形有限元模拟分析

应用大型有限元分析软件ANSYS,对轿车发动机连杆盖温挤压凹模进行数值模拟,分析凹模的结构形式对凹模强度的影响.通过模拟分析,为连杆盖温挤压凹模的结构优化提供了充分的理论依据.     

基于响应面法内燃机整体式连杆热锻模具失效分析

以内燃机整体式连杆作为研究对象,基于数值模拟技术,以动模滑移速度、表面温度和表面压强为动模磨损量的判断依据,预测动模磨损位置;基于正交试验和响应面法,对桥部高度、模具硬度、摩擦系数和模腔边缘圆角进行多因素离散试验,预测内燃机整体式连杆动模磨损量;对优化结果连续进行10次数值模拟,绘制拟合曲线,计算动模使用寿命.试验结果表明,动模位置1所属区域为磨损最严重区域,响应面优化后动模磨损量预测最优值为1.28013×10-5mm,对应的参数组合为桥部高度1.8mm,模具硬度HRC60,摩擦系数0.3和模腔边缘圆角2.0mm.该参数组合下,模拟动模磨损量最优值为1.342×10-5mm,该动模磨损量方程拟合数据均符合边界要求,模型数据可信度高,误差仅为4.61％,可得内燃机整体式连杆动模寿命为4186次,符合生产要求.     

弧齿锥齿轮精锻成形模具磨损特性分析

采用刚塑性有限元法对弧齿锥齿轮精锻成形过程中模具表面磨损进行模拟分析,研究了摩擦因数、坯料温度、模具硬度、锻压速度等对模具磨损的影响.分析结果表明,随着摩擦因数的增大,磨损量增大;随着锻压速度、坯料初始温度及硬度的增大,磨损量减小,并且硬度是影响模具表面磨损量最重要的因素.模拟结果可为弧齿锥齿轮精锻成形工艺方案制定及模...     

气门挤压成型过程的数值模拟

在非稳态分析的基础上,对2种不同尺寸的气门,运用有限元软件对其挤压成形过程进行数值模拟分析.研究表明,挤压大尺寸的气门(具有较大的β值和Rc值)需要较大的挤压力.挤压小尺寸的气门所需挤压力较小,但β值过小时坯料挤压开始变形大,凹模所受应力也较大,对挤压模凹表面的磨损加剧,缩短模具寿命.所得结论对气门成形工艺极其结构参数的优化设计具有一定的参考价值.     

冷挤模的失效形式及防止措施

模具寿命是冷挤压生产的关键,它和冷挤压工艺的拟定、模具设计及模具加工得是否正确、合理有关,忽视任何一方面都会显著地降低模具寿命。而模具最容易损坏的就是凸模、凹模、顶杆这几部分。冷挤压模具的主要失效形式有四种:磨损、塑性变形、疲劳破坏和断裂。 1.磨损:这是指模具因磨损,生产出的挤压件尺寸超差,而使模具报     

重型车半轴套管镦挤过程中凸模磨损问题的分析

对重型车半轴套管镦挤成形过程中凸模磨损进行了研究。利用DEFORM-3D软件对重型车半轴套管镦挤成形过程进行了数值模拟,分析了不同模具初始硬度和坯料的预热温度对凸模磨损深度的影响。得到了不同硬度与预热温度对模具磨损情况的影响规律。不仅优化了工艺参数,也使锻件缺陷不同程度地减小,为半轴套管的模具设计以及挤压生产提供了指导。     

金属热成形中考虑界面摩擦及传热的模具磨损模型研究

基于Archard磨损模型,提出了考虑接触面摩擦及传热的修正Archard磨损模型,对DEFORM 3D V6.1进行二次开发,将该修正的磨损模型嵌入有限元软件模拟真实挤压成形过程,分别在坯料的初始温度、模具的预热温度、接触界面传热效应、成形速度等不同条件下对热挤压模具的磨损量进行计算,结果表明,该修正Archard磨损模型能较好地预测热成形模具磨损情况、模具失效及模具寿命。     

爪极锻造工艺参数多目标优化

随着车载电器技术的不断进步和发展,对发电机爪极发电等性能的要求也越来越高。基于Archard磨损模型,针对影响爪极精锻模具寿命的工艺参数,设计正交试验。通过Deform数值模拟,研究了坯料初始温度、模具初始温度、模具硬度、成形速度以及工件与模具之间摩擦系数对成形载荷和模具磨损的影响。综合考虑多目标因素,优化了爪极成形的工艺参数,分析得到了影响爪极成形载荷和模具磨损量的最优工艺参数.研究表明:按照最优工艺参数精锻模具寿命可以提高57.025%。     

挤压模具型腔的等磨损优化设计

针对目前国内挤压模具寿命过低的情况,将有限元分析、神经网络和遗传算法结合起来应用到挤压模具型腔优化设计中。采用B样条函数插值描述凹模型腔轮廓形状,用有限元数值模拟获得型腔表面节点的应力场、速度场和温度场,基于修正Archard磨损模型计算型腔磨损深度,以此作为样本训练BP神经网络,建立模具型腔控制点与磨损深度之间的映射关系,再结合遗传算法以等磨损为目标,优化模具型腔轮廓形状。优化结果与序列二次规划法一致,可以降低模具磨损,提高模具寿命,结果与实际情况吻合,表明了这种设计方法是可行的。     

基于粒子群算法的冷挤压模具结构参数优化设计

针对石油射孔弹挤压件,对一次挤压成形和先预挤压再终成形两种工艺进行了对比,确定了合理的工艺方案,模具结构采用预应力挤压组合凹模。采用拉丁超立方方法,分别对预挤压和终成形的组合凹模的径向直径比和过盈系数进行了抽样,应用有限元方法对抽样所得的不同结构进行数值模拟,将所得模拟结果作为响应,建立等效应力与组合凹模结构参数的Kriging模型。以降低凹模内壁最大等效应力为优化目标,分别对预挤压和终成形两个阶段的组合凹模结构参数进行了优化分析。应用Kriging模型结合粒子群算法,在结构参数的变量空间内进行全局寻优,得到了各组合凹模最佳的径向直径比和过盈系数,确定出优化的组合凹模结构尺寸,为该挤压组合凹模的设计提供了定量的优化依据。     

外星轮热挤压预成形多目标优化设计

针对外星轮热挤压成形性能波动,模具杆部过渡圆角区磨损严重的问题,对关键模具结构和挤压工艺参数开展优化研究。基于有限元数值模拟仿真,结合析因试验分析首先得到影响磨损和填充的关键参数及其影响方向。随后对核心参数构造代理模型替代有限元机理模型,用于磨损和填充性能的数值预测。并使用线性加权和法将所得近似模型转化为单目标函数,耦合遗传算法进行全局寻优。计算发现,当入口斜度y=30°,根部圆角a=18.6 mm,杆部圆角b=5 mm,模具硬度HRC60,摩擦因数m=0.1,挤压速度v=10 mm/s,模具预热温度T=300℃,坯料初始温度t=1 180℃时,在保证锻件填充完全的前提下可获得模具最大磨损量的显著降低,模具寿命较初始提高约2 100件。最后通过仿真和生产试验验证了优化结果的正确性。     

衔铁零件挤压凹模结构参数优化设计及模拟

针对衔铁零件的冷挤压模具--凹模的结构特点,采用正交试验方法,应用有限元分析软件DEFORM-3D对影响挤压力的凹模型腔结构参数进行优化设计,获得最优化的凹模结构参数,并在此基础上对优化后的结构进行数值模拟,得到挤压过程中凹模结构参数信息,为模具设计提供理论依据.