基于响应曲面法的传动带成形工艺参数优化

以弹性元件传动带为研究对象,基于响应曲面法与DYNAFORM软件对冲压成形工艺参数进行优化。利用中心设计组合方法选择仿真试验的工艺参数,通过数值仿真得出传动带成形高度的响应值,结合最小二乘法建立了反映工艺参数与成形高度之间关系的二阶响应面模型。以弯曲角度、模具间隙以及冲压速度作为设计变量,将成形高度作为优化目标,借助Design Expert v8.0.5软件对二阶响应面模型进行优化,通过优化得出传动带冲压成形的最优工艺参数组合,即弯曲角度为150°,模具间隙为1.02t,冲压速度为3004 mm·s~(-1),成形高度的响应值为5.69 mm。利用冲压级进模对响应值进行试验验证,试验值为5.61 mm,它与响应值之间的相对误差为1.43%,从而验证了响应曲面法应用于传动带冲压成形工艺参数优化的准确性。     

基于正交试验的离合器波形片冲压成形工艺参数优化

基于DYNAFORM有限元软件的数值模拟,利用正交试验研究了凸、凹模间隙,冲压速度,弯曲半径以及板料厚度4种工艺参数对波形片成形高度的影响。通过正交试验的直观分析得出各因素对波形片成形高度影响的主次顺序依次为:凸、凹模间隙,弯曲半径,板料厚度,冲压速度。此外,由正交试验得出波形片成形的最优试验方案为:凸、凹模间隙为1.0t,冲压速度为5000 mm·s-1,弯曲半径为24.3 mm以及板料厚度为0.8 mm。波形片优化后的试验方案模拟值与试验值分别为2.94和2.62 mm,两者的误差为12.21%。     

基于响应曲面法的QSTE460板料冲裁工艺参数优化

以冲压零件作为分析对象,基于响应曲面法设计板料冲裁的模拟试验,利用DEFORM-2D模拟软件对板料的冲裁变形过程进行有限元模拟,建立了冲裁工艺参数与冲裁断面光亮带长度之间的数学模型。通过模拟结果的分析得知:冲裁间隙与模具刃口圆角半径对光亮带长度的交互式影响最大。将冲裁速度、冲裁间隙以及模具刃口圆角半径作为设计变量,以光亮带长度作为优化目标,利用Design Expert软件对响应曲面模型进行优化,得到板料冲裁的优化参数:冲裁速度为14.04 mm·s-1,冲裁间隙为8.99%t(t为板料厚度),模具刃口圆角半径为1.25%t,光亮带长度的响应值为0.834 mm。此外,利用冲压模具进行试验验证,试验值与响应值之间的相对误差为11.8%,验证了响应曲面法应用于板料冲裁工艺参数优化的准确性。     

基于正交试验的涡轮壳成形工艺参数的优化

以涡轮壳作为研究对象,利用Simufact Forming软件对涡轮壳的成形回弹进行有限元仿真。以模具弯曲半径、模具间隙以及冲压速度作为影响因素,将板料的回弹量作为优化目标,借助正交试验法设计了4因素3水平仿真试验。通过仿真实验得到了各因素对板料成形回弹量影响的顺序分别为:模具间隙、模具弯曲半径、冲压速度;涡轮壳冲压成形的最优工艺参数组合方案为:模具间隙为1.0t、模具弯曲半径为55.2 mm、冲压速度为15 mm·s~(-1);最优方案下的回弹量仿真值为0.436 mm。随后,利用冲压模具对优化方案进行试验验证,结果显示,回弹量的试验值为0.494 mm,仿真值与试验值之间的误差为13.3%,验证了有限元仿真的正确性。     

汽车离合器传动带冲压成形工艺参数的优化

基于Dynaform有限元模拟软件,对汽车离合器传动带零件冲压成形中的工艺参数进行优化,结合正交试验分析了模具间隙、冲压速度和弯曲角度与传动带零件成形高度之间的变化关系.分析结果表明,影响传动带零件成形高度的顺序依次为:模具间隙＞弯曲角度＞冲压速度;确定了传动带零件冲压成形的优化工艺参数为:模具间隙为1.1t,冲压速度为2000 mm·s-1,弯曲角度为165°.此外,对优化后的试验方案进行有限元模拟,得出传动带冲压成形零件高度的模拟值为5.04 mm,并对其进行冲压成形实验验证,得到传动带零件高度的实验值为4.73 mm,与模拟高度值相比误差为6.15％,从而证明了优化后的工艺参数可以较好地指导离合器传动带的冲压模具设计.     

基于响应面法的C75S弹簧钢冲裁工艺参数优化

以C75S高强度弹簧钢作为研究对象,运用Deform-2D软件对板料冲裁过程进行数值仿真,基于响应面法对C75S弹簧钢的冲裁工艺参数进行优化。借助中心设计组合法设计冲裁试验,并建立了工艺参数与模具最大磨损深度之间的响应面模型,通过分析得知:模具刃口圆角半径与冲裁速度对凸模磨损的交互式影响最大;模具刃口圆角半径与冲裁间隙的交互式影响次之;冲裁速度与冲裁间隙的交互式影响最小。利用Design Expert软件得出最优的冲裁工艺方案为:模具刃口圆角半径为1.84t,冲裁速度为7.60 mm·s-1,冲裁间隙为13.23%t,凸模的磨损深度为4.02×10-6mm。此外,借助冲压模具进行冲裁试验,利用毛刺高度间接验证模具的磨损,试验值与响应面法优化值之间的相对误差为14.19%,两者保持较好的吻合性,从而为板料冲裁模具磨损的优化提供了一种有效方法。     

基于响应面法的U形件弯曲成形回弹优化

U形件弯曲成形过程中比较突出的问题是回弹,通过将响应面法(RSM)与有限元仿真软件Dynaform相互结合,基于NUMISHEET’93的U形弯曲标准考题,将凹模圆角半径选定为Rd=8 mm,以模具间隙、摩擦系数、冲压速度3个参数作为影响因素,竖直方向的回弹位移作为优化目标,建立17组试验方案,对U形件弯曲成形过程进行仿真模拟。借助Design-Expert8. 1对17组数据进行拟合处理,得到关于优化目标的二次非线性回归方程与优化的参数组合,即模具间隙为1 mm、摩擦系数为0. 15、冲压速度为800 mm·s^-1。优化的参数组合代入有限元软件再次仿真得到回弹位移为0. 731 mm,其与方程拟合值0. 738 mm相差约1%,并在前人研究基础上将回弹位移进一步减少了26. 2%,最后进行了实物弯曲验证。RSM与Dynaform的结合减少了有限元模拟的次数,有效地提高了板料弯曲的成形精度与质量。     

基于Kriging模型的超高强度钢板热冲压工艺参数优化

为了改善超高强度钢板冲压件的加工质量,以某方形槽热冲压件为对象,以板料淬火温度、模具初始温度、冲压速度和模具间隙为设计变量,以冲压件成形温降、回弹量和成形减薄率3个质量指标为响应量,构建了热冲压加工质量指标的Kriging模型。在此基础上,以构建的Kriging模型为目标函数,建立超高强度钢板热冲压工艺参数多目标优化模型。应用第二代非支配遗传算法进行寻优计算,获得了优化的热冲压工艺参数:B1500HS超高强度钢板零件热冲压的最佳淬火温度为898.3℃,模具的初始温度为67.1℃,冲压速度为39.64 mm·s-1,模具间隙为2.2 mm。工艺参数优化后的验算结果表明,工艺参数优化后,成形温度更加均匀,回弹量减少25.6%,最大减薄率下降23%。     

基于BP神经网络的薄板成形回弹仿真预测

基于薄板成形回弹正交试验的设计,利用Dynaform仿真软件对薄板成形回弹进行数值模拟,仿真结果表明:薄板弯曲成形高度随着模具间隙以及弯曲半径的增大而逐渐减小,随着冲压速度以及摩擦系数的增加而不断增大。以模具间隙、弯曲半径、冲压速度以及摩擦系数为输入层,将薄板弯曲成形高度作为输出层,建立4-12-1的3层BP神经网络。基于正交试验数据进行BP神经网络的训练与测试,BP神经网络预测值与有限元模拟值的误差为2.053%。此外,利用薄板成形模具进行试验验证,试验值与BP神经网络预测值的误差为11.87%,从而验证了BP神经网络的可靠性。     

油箱盖板拉深成形的有限元分析及工艺参数优化

以油箱盖板为研究对象,利用Dynaform有限元软件模拟了油箱盖板的拉深成形过程,分析了板料拉深成形过程中的起皱与拉裂等缺陷,选取模具间隙、冲压速度以及压边力3种工艺参数进行正交试验及参数优化,通过正交试验的极差分析得出影响油箱盖板最大减薄率的主次顺序为:模具间隙、压边力、冲压速度.此外由方差分析可知模具间隙及压边力对最大减薄率的影响显著.模拟结果表明,油箱盖板拉深成形的最优工艺方案为:模具间隙1.5t,冲压速度3000 mm·s-1以及压边力60 kN,其零件的最大减薄率及最大增厚率分别为13.23％与11.12％.采用拉深模具对优化后的工艺方案进行实验验证,零件的最大减薄率及最大增厚率分别为14.87％与12.64％,模拟结果与实验结果比较吻合,且油箱盖板的成形质量较好.     

汽车座椅外侧板单动拉延成形工艺分析及优化

以某型号汽车座椅外侧板为例,采用Auto Form软件对座椅外侧板拉延成形过程进行模拟分析,并根据分析结果预测出拉延过程中的拉裂风险。通过调整零件的圆角半径和修改局部结构,消除了开裂风险,降低了最大减薄率。为取得更好的成形效果,选取压边力、摩擦系数、冲压速度、凸凹模间隙4个重要成形工艺参数进行正交试验及参数优化,得出最优工艺方案为:压边力250 k N、摩擦系数0.13、冲压速度1000 mm·s-1和凸凹模间隙2.42 mm,最终零件的最大减薄率为24.33%,最大增厚率为6.54%。采用优化后方案进行实际拉深试模,得出零件的成形性能与有限元模拟结果一致,工件质量完全符合设计要求。     

基于零件冲裁毛刺高度的冲压模具磨损预测

冲压模具的磨损会引起冲裁间隙的增大,导致零件冲裁毛刺高度的增加。利用DEFORM-2D软件对0.8 mm料厚的CK75弹簧钢板料的冲裁过程进行有限元仿真,分析了冲裁模具的磨损过程,深入研究了冲裁工艺参数对冲裁毛刺高度与模具磨损的影响变化趋势。研究结果表明:在研究的冲裁工艺参数范围内,零件冲裁毛刺的高度随着冲裁间隙与冲裁速度的不断增加而增大,而随着模具刃口圆角半径的增大则表现出先增加后减小的变化规律;冲裁凸模的磨损深度伴随着冲裁间隙的增大而逐渐减小,随着冲裁速度的增加而增大,而随着模具刃口圆角半径的增加表现出先增大后减小的变化规律。此外,借助冲压模具进行冲裁试验,冲裁毛刺高度的仿真值与试验值之间的最大相对误差为17.7%,从而为衡量模具磨损状况提供了一种比较直接的方法。     

基于响应面法和GS理论的板料成形优化

基于GS理论和响应面寻优法,借助Dynaform非线性有限元分析软件,对某型汽车横梁件成形中存在减薄率过大的问题,进行工艺参数寻优。首先,通过正交试验获取一定参数组合下的减薄率。然后,借助GS理论,获得对减薄率产生主要影响的两个参数即冲压速度和模具间隙。最后,利用Design-expert软件,以设计冲压速度和模具间隙为输入参数,减薄率为输出参数,进行响应面法寻优。通过响应面法寻优的最优解与未优化之前的对比,优化后的冲压参数对横梁件的板料成形质量有显著提升。     

基于DYNAFORM的汽车前防撞梁支撑板的拉延模具设计

汽车覆盖件是以冲压件为主的零件,而作为生产冲压件的冲压模具的设计,与汽车覆盖件的成形质量息息相关。利用DYNAFORM仿真软件对某汽车防撞梁支撑板进行了拉延仿真,并依据仿真结果对其冲压速度、拉延筋布置方案、压边力、凸凹模间隙等参数进行选取和设计。通过分析厚度变化云图,采用厚度差来评价成形结果,确定了具有较好成形效果的参数组合。仿真结果表明:在确定了拉延模具采用等效实体拉延筋的设置后,压边力为360 k N、冲压速度为4000 mm·s-1、凸凹模间隙为0.66 mm时,可获得最好的成形效果。本设计及其仿真结果为其他类型的汽车防撞梁支撑板拉延模具设计提供了有效参考。     

面向产品设计的铝合金件翻边成形

以某车身铝合金内板件为研究对象,利用有限元模拟软件ABAQUS建立了翻边及回弹过程的有限元模型。通过优化上弯曲半径R1、下弯曲半径R2、翻边角度α等3个产品特征参数和润滑条件μ、模具间隙T等两个工艺参数,来减小回弹值和降低弯裂风险。结合正交试验和灰色关联的方法将多目标问题转化为单目标问题,得到较优的设计参数指导产品设计,并进行试验验证。结果表明,影响综合目标的主次顺序为:模具间隙翻边角度上弯曲半径下弯曲半径摩擦系数,得到优化后的组合参数为R1=5 mm,R2=9 mm,a=75°,μ=0.1,T=t,采用优化后的参数设计零件,得到的实际零件的回弹在公差范围内且无弯裂缺陷。     

基于有限元法的油孔卡环弯曲回弹分析及控制

随着对冲压件尺寸精度要求的不断提高,精确预测给定冲压件的回弹量大小显得非常重要。借助Dynaform软件对油孔卡环弯曲后的回弹规律进行了数值模拟,分析回弹产生的原因和影响因素,并利用正交实验找出制件最小回弹的条件组合。结果表明:在凸模圆角半径、活动夹块圆角半径、接触间隙、摩擦因数这4个因子中,凸模圆角半径对油孔卡环回弹的影响最大;最优成形参数为:凸模圆角半径30 mm、夹块圆角半径29 mm、接触间隙为1.1 mm、摩擦因数0.3。