杯形件冲压成形优化的研究

使用3参数Barlat-Lian屈服准则,通过有限元软件模拟杯形件的拉深成形,获得压边力、凹模圆角半径参数与破裂、起皱、厚度最大变薄率之间关系的数据;通过多元非线性回归处理,分别建立压边力、凹模圆角半径参数与破裂、起皱、最大变薄率的目标函数模型.进一步运用层次分析法求出各目标函数的权重,将多目标函数转化为单目标优化的数学模型,求出成形工艺的参数优化解.最后通过模拟和实验验证杯形件的成形,证明了该方法的可行性.     

基于正交试验和灰色系统理论的拼焊板前纵梁成形优化

影响拼焊板冲压成形的工艺参数较多,难以精确建立工艺参数与成形质量之间的关系。以压边力、拉延筋高度、凸筋圆角半径、凹筋圆角半径为自变量,进行四因素四水平正交试验,模拟拼焊板前纵梁拉延成形过程,获得最大减薄率和最大焊缝移动量的数据。利用灰色系统理论,分别计算成形工艺参数对单目标函数的关联系数和多目标函数的关联度,将多目标转换为以关联度为目标的单目标。进一步计算各成形工艺参数的平均关联度,将优化的压边力、拉延筋截面几何参数进行有限元模拟验证,指导设计、试模,成形的质量得到明显提高。     

刮板的辊锻制坯模锻成形工艺参数的优化

矿山刮板属长轴类零件,纵向截面变化较大,直接采用模锻难以合理分配金属体积。该文采用辊锻制坯分配坯料体积再模锻成形的工艺,确定了影响载荷和成形缺陷的4个因素,即辊轮角速度、摩擦因子、坯料温度和变径处圆角值。设计四因素三水平正交实验,以载荷为目标函数,通过数值模拟确定辊锻过程中辊轮角速度、摩擦因子、坯料温度、变径处圆角值的最优值,使辊锻后的坯料在长度方向上能有效进行体积分配且避免成形缺陷。通过实验验证,优化后的参数成形效果较好,对实际生产具有指导意义。     

基于正交试验和灰色系统理论的高强钢厚板折弯优化成形模拟及实验

影响高强钢厚板弯曲成形的工艺参数较多,难以精确建立工艺参数与成形质量之间的关系。文章以凸模圆角半径、摩擦系数、冲压速度为自变量进行三因素三水平正交试验,模拟Q550钢15mm厚板弯曲成形过程,获得回弹角和最大成形力的数据。利用灰色系统理论,分别计算成形工艺参数对单目标函数的关联系数和多目标函数的关联度,将多目标转换为以关联度为目标的单目标;进一步计算各成形工艺参数的平均关联度,将优化的凸模圆角半径、摩擦系数、冲压速度等参数进行有限元模拟验证,经理论指导设计、试模,其成形的厚板质量得到明显提高。     

半圆形拉深筋尺寸参数对其阻力的影响

通过数值模拟和实验相结合的方法 ,研究了半圆形拉深筋的高度、圆角半径等参数对拉深筋阻力的影响 ,分析了不同尺寸参数下拉深筋阻力的构成特点。研究表明 ,拉深筋高度和拉深筋圆角半径对阻力均有显著的影响。其中拉深筋高度与阻力之间存在较好的线性关系 ,是控制拉深筋阻力的首选参数。拉深筋的高度变化主要影响拉深筋的摩擦阻力 ,而圆角半径主要影响局部圆角的变形阻力。最后在实验和分析的基础上 ,给出了半圆形拉深筋的设计调整原则     

弹簧座拉深工序数值模拟及优化

模拟分析了原工艺流程中弹簧座的拉深成形状况,模拟结果与其在局部位置的减薄和增厚难以满足生产要求的现状高度吻合.针对产品的质量状况,以工件凸台部位对应的凸模圆角半径和模具间隙作为影响因素,建立了工件最大减薄率和最大增厚率回归模型.在回归模型的基础上进了多目标优化,优化得出的参数为产品的质量提供了保障.     

盒形件凸缘直边的主应力解析与数值模拟研究

对盒形件凸缘直边法兰区主应力进行了力学分析,研究了其成形中法兰部分的变形情况.运用DYNAFORM软件,对盒形件的成形进行了数值模拟,并用硬度计测定了盒形件法兰区的硬度.结果表明:法兰直边靠近中点的材料比靠近圆角部分的材料厚度大,说明材料塑性变形不够充分；长宽比大的盒形件成形后的零件厚度比较大,材料流动困难,不利于成形；同一高度上,圆角部分硬度明显大于相邻两直边硬度,说明圆角部分材料流动良好而加工硬化现象明显,硬度最大值在凹模圆角入口处附近.盒形件法兰变形的实验与数值模拟结果一致.     

摆线针轮行星传动多目标稳健优化设计

采用粒子群优化算法对摆线针轮行星传动进行约束多目标优化设计,求出满足约束条件的Pareto解集。考虑工程实际中误差的客观存在,进行了7因素9水平的均匀试验设计及望目特性的信噪比计算,在此基础上,依据多目标稳健优化设计原理在Pareto解集中选择最稳健的设计做为最终方案。分析了结果方案中目标函数(体积函数和修形误差函数)对各个设计变量的灵敏度,得出了目标函数最为敏感的因素及各因素对目标函数的影响程度用于指导公差的制定和实际加工制造。     

钛合金粉末压制Drucker-Prager-Cap本构模型参数逆向识别

针对钛合金粉末压制成形,建立了Drucker-Prager-Cap本构模型参数的逆向识别流程.该流程结合模压实验,采用单纯算法,以数值模拟和模压实验的载荷-位移曲线差值最小化为目标函数.通过对传统实验和逆向识别两种方法进行比较验证,结果表明,经过逆向识别计算,目标函数值为0.0448.逆向识别有限元分析得到的最大压制力...     

基于MATLAB遗传算法的汽车鼓式制动器多目标优化设计

针对汽车鼓式制动器,提出以制动效能因素最大、制动过程中温升最低、制动鼓体积最小为目标,进行多目标优化设计.应用惩罚函数法建立了优化目标函数,运用MATLAB遗传算法工具箱进行寻优求解,并通过实例进行验证.结果表明:该优化方法合理可行.     

无凸缘低盒形件圆角区毛坯尺寸优化的研究

通过对圆角半径较大的低盒形件无压边拉深成形进行有限元模拟与实验比较分析和盒形件成形过程中圆角区毛坯尺寸对成形高度的影响规律的研究,表明在计算毛坯展开尺寸时,运用修正的公式可以得到合理的轮廓线以保证零件的预定成形高度。     

Finite Element Method Simulations to Improve Press Formability of Door Hinge

Door hinges are a key product in the automotive industry. The function of automotive door hinge is not only to close, open, and keep the open angle of the door but also to reduce traumas for passengers in the car when it is hit by another car. However, concentrated stress and strain occur at the corner of this product during forming, which can cause a crack if the shape of this area of the blank is not carefully designed. Accordingly, this article proposes a method for improving the press formability of a door hinge by changing the shape of the concerned area of the blank based on finite element method (FEM) simulations using the explicit dynamic code ABAQUS, version 6.5. The resulting optimized solution for robust forming was a corner radius of 7 mm, protrusion length of 18 mm, and protrusion height of 5 mm.     

基于Dynaform的LCD仪表盘盖板模拟仿真和坯料最优尺寸估算

近年来,计算机技术和分析金属板料成形过程的有限元理论得到了快速发展,这使得应用于金属流动过程的模拟仿真在降低实验成本,缩短研制周期,提高模拟结果可信度以及改善产品质量等方面发挥了越来越重要的作用.本文通过计算机辅助建模和有限元数值模拟软件Dynaform对LCD仪表盘盖板的成形性能和坯料尺寸优化进行了分析.比较了不同R值处,转角和边缘部分的高矮偏差,以及坯料的理论计算尺寸和通过Dynaform模拟所得的最优坯料尺寸.为了保证坯料高度,放大坯料尺寸进行了第二次模拟.在另外一个对局部塑性变形和金属流动的模拟仿真中,阐述了圆角半径小于板料厚度对成形的影响.     

方盒形带凸缘件的板料形状优化设计

本文用大变形刚塑性有限元模拟正方形板料在方冲头拉延下的凸缘变形过程，并以所获得的工件形状与金属流动方向为依据，对初始板料形状进行修正。对修正后的坯料形状进行二次模拟，获得了与给定凸缘形状基本吻合的拉延件形状。文中对不同凸缘圆角对极料优化形状的影响作了计算，讨论了在保证边界轮廓位置不变的条件下网格划分的方法。     

方形坯料深拉延压边力控制方法及模具结构

采用方形坯料深拉延圆筒形件是一项新技术。在拉延过程中，将方形坯料压边区域分成两部分，一部分为直边压边区，另一部分为角部压边区，控制角部压边力小于直边压边力，使金属从角部到壁部的流动量增大，因而能使大量角部金属流向壁部，提高材料利用率。本文研究了方形坯料深拉延圆筒形件压边力控制方法，并设计了模具结构．经过实验验证，模具结构合理、简单、适用。     

汽车侧门外板成形的工艺优化策略

针对汽车侧门外板在拉延生产中出现的厚度减薄过大、切边后回弹较大的缺陷,采取统计学及试验设计相关理论,结合有限元模拟技术,以产品最大变薄率和回弹量为优化目标。采用正交试验及其极差法筛选出重要的影响参数:对压边力和拉深筋高度,以中心复合设计法(CCD)建立优化目标和关键参数的二次回归模型;以线性加权和法构建双目标的综合评价响应曲面函数,得到了压边力和拉深筋高度的最优解。经数值模拟及生产实践验证,产品区域最大变薄率减小了13.61%,回弹量减少了1.83°,产品的强度和精度得到了提高。     

A柱加强板热成形拐角开裂起皱优化

对汽车超高强度硼钢A柱加强板拐角开裂、起皱问题的优化方法进行了研究。利用CAE仿真软件AutoForm创建分析模型,进行热成形冲压仿真模拟分析,分析结果表明,该A柱加强板的拐角处易出现开裂和起皱现象。重点对起皱、开裂问题的原因进行了分析,认为产品结构不合理和工艺补充不优是造成拐角起皱、开裂的主要原因。从产品结构、工艺补充、坯料尺寸方面,经过多轮优化分析,有效地解决了A柱加强板拐角处的成形性问题。依据最优方案进行热成形工艺模具结构设计,经过铸造、机加、研配制造出满足设计要求的模具结构,并进行上机现场调试,调试结果与前期CAE分析结果一致。研究结果表明,前期CAE优化分析结果可以有效地指导现场生产调试,解决了拐角处的成形性问题,最终调试出合格产品,减少了零件开发的成本和周期。     

Two-stage cold stamping of magnesium alloy cups having small corner radius

A two-stage cold stamping process for forming magnesium alloy cups having a small corner radius from commercial magnesium alloy sheets was developed. In the 1st stage, a cup having large corner radius was formed by deep drawing using a punch having large corner radius, and the corner radius of the cup was decreased by compressing the side wall in the 2nd stage. In the deep drawing of the 1st stage, fracture was prevented by decreasing the concentration of deformation with the punch having large corner radius. The magnesium alloy sheets were annealed at 500 °C to increase the cold formability. Circular and square cups having small corner radii were formed by the two-stage cold stamping. For the circular cup, the height of the cup was increased by ironing the side wall in the 1st stage. The radii of the bottom and side corners of the square cup were reduced by a rubber punch for applying pressure at these corners in the 2nd stage. It was found that comparatively shallow magnesium alloy square cups used as cases of laptop computers and mobile phones can be satisfactorily formed at room temperature without heating by the two-stage stamping.     

Rapid design of corner restraining force in deep drawn rectangular parts

With the development of finite element method and computer technology, the complete modeling of the forming of a 3D sheet metal part is becoming realistic. However, an accurate 3D simulation is usually too time-consuming to be used in the early stage of design. One solution is to model the straight side of a 3D part as a plane strain problem and the corner section as an axisymmetric problem. Unfortunately, the axisymmetric solution often over-predicts the severity of the deformation at the corner and leads to a very conservative design. In this study, a modified axisymmetric model with a center offset is proposed to predict tearing failure in the corner sections of 3D parts. The proposed offset is found to be a function of the center strains, failure height, and tooling/process parameters, including tooling geometry, material properties, friction coefficient, and restraining force provided by the binder. Finite element analyses of both 3D and 2D axisymmetric models for square and rectangular cup forming are utilized to verify the proposed concept and to define the function. Excellent predictions of the failure heights are obtained. The proposed model enables engineers to rapidly specify the right amount of the restraining force in the corner section based on the desired center strains and forming depth. A detailed design algorithm is provided.     

基于正交试验的某齿轮轴工艺参数优化

齿轮轴成形属于精密成形过程,其预制坯形状对终锻成形质量有至关重要的影响。本文以影响预制坯成形过程中的4个工艺参数——凸模速度、摩擦因数、预锻凸模拐角斜度、预锻凹模斜度为设计变量,终锻成形载荷与坯料充填情况为目标函数,利用正交试验,选用了4因素3水平进行试验方案设计,利用Deform-3d软件分别模拟分析了各个不同试验方案,得到了最佳工艺参数组合,并通过模拟验证该优化方案的正确性。试验结果对生产实际具有一定指导意义。