BP神经网络与遗传算法结合下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。     

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。     

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.     

基于Deform的精冲模具磨损特性研究

建立精冲模具磨损有限元分析模型,采用有限元软件Deform 3D 对常温下的精冲凸模磨损进行仿真分析,研究模具材料的硬度、毛坯与模具间摩擦因数和成型载荷等工艺参数对模具磨损的影响。结果表明：凸模边缘的磨损严重,而侧面的磨损量较小;最大磨损深度随着模具材料硬度的增大而减小,随着摩擦因数的增大而增大;反顶力也是影响对凸模磨损的重要因素,最大磨损深度随着反顶力的增大而增大。     

基于Deform应用下的冲裁模具变量对凸模应力的影响分析

冲裁模具的冲裁间隙、刃口圆角半径、冲裁速度、摩擦因数是模具设计的几个重要参数,基于Deform软件对不同间隙、刃口圆角、冲裁速度以及摩擦因数模拟出对冲压模应力的影响,并对冲压模具的应力影响参数进行正交仿真试验设计,通过正交仿真实验分析寻找规律并选出最优的组合。     

基于正交试验的方形盒冲压工艺参数优化

以天地盖方形盒件为例，针对其冲压成形过程中常有的起皱问题，采用Autoform软件和正交试验相结合的方法，对工件分组进行仿真分析，以降低工件起皱作为优化目标，选取冲压过程中的压边力、摩擦因数、冲压速度和坯料形状4个工艺参数作为考察因素，进行工艺参数优化。模拟仿真结果表明，以上4种因素对方形盒起皱的影响程度为：毛坯形状>摩擦因数>冲压速度>压边力；且得出方形盒冲压的最佳工艺参数组合为：压边力为20 kN、摩擦因数为0.18、冲压速度为15mm/s，毛坯形状选取圆角形。     

从动螺旋锥齿轮齿坯热模锻工艺参数优化设计

基于Archard磨损理论,运用正交试验优化设计方法,采用刚塑性有限元法对从动螺旋锥齿轮齿坯热模锻过程进行了模拟分析,研究了模具预热温度、锻压速度、模具硬度、摩擦因数等四个参数对成形载荷和模具磨损量的影响;以成形载荷和模具磨损量为优化指标,采用综合平衡分析方法,得到了最佳工艺参数并对其进行了验证。研究结果可为从动螺旋锥齿轮齿坯热锻成形工艺方案的改进及模具寿命的预测提供参考。     

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。     

盒型件拉深工艺参数优化设计研究

针对盒型拉深件在拉深中出现的零件起皱问题,采用正交试验方法研究凸凹模间隙、压边力、摩擦因数和冲压速度这4个因素对零件起皱的影响。利用Dynaform软件对试验进行模拟仿真,考察最大增厚率与这4个因素之间的关系,得到的成形该零件的最佳工艺参数为：凸凹模间隙1 mm、摩擦因数0.15、压边力60 kN、冲压速度6 000 mm/s。根据所得到的优化参数改进了模具结构,从而解决了零件的起皱问题。     

热挤压模磨损规律及磨损对模具寿命的影响

采用Archard磨损模型模拟分析了模具硬度、初始温度、润滑条件在一次成形后对模具磨损的影响规律。结果表明：模具初始硬度越高,模具抗磨损能力越强;当摩擦因子m〉0.35时,模具的磨损量迅速增大;温度对磨损的影响较为复杂,一方面温度使模具表层发生软化,加速磨损,另一方面温度又使模具表面形成氧化膜,阻止金属表面的大面积接触,磨损量反而减小。最后将温度引入Archard磨损模型中,提出了用磨损量来预测模具使用寿命的新方法。     

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。     

外星轮热挤压模具结构及工艺参数联合多目标优化

针对外星轮热挤压过程模具负载大、填充性能波动的问题, 对关键的模具结构参数（入口斜度,根部圆角,模口圆角）及核心工艺参数（挤压速度,摩擦因数,坯料初始温度,模具预热温度,模具硬度）开展联合优化,以期获得负载和填充性能的平衡。首先应用部分析因试验设计,针对最大成形载荷和填充能力进行主参数效应筛选,对得到的关键因子进行拉丁超立方抽样并对样本点进行有限元模拟。以关键因子为变量、有限元模拟结果为响应,分别建立最大成形载荷和填充能力的径向基函数近似模型。基于上述近似模型,采用线性加权和法将所得近似模型转化为单目标函数,利用粒子群算法进行全局寻优,得到优化的关键结构和工艺参数组合,并通过仿真和生产试验验证了优化结果的正确性。     

模具粗糙度对板材拉延件摩擦特性的影响

金属板材拉延是一个复杂的塑性变形过程,广泛应用在各种大型汽车覆盖件等零件生产中。介绍了金属带料弯曲拉伸试验机的工作原理和试验方法。该试验机能很好地模拟凹模圆角区的摩擦场变化规律;通过选用不同的模具表面粗糙度,改变带料拉伸力、变形速度和成形头平均面压,测出摩擦因数的变化规律,用以研究模具表面粗糙度等对板材拉延件摩擦特性的影响。研究表明,适当降低模具表面粗糙度,有利于发展边界润滑,减少摩擦热的产生和作用。该研究方法把拉延过程中的摩擦、磨损和润滑有机地结合起来,为优化拉延件加工的摩擦条件奠定了理论基础。     

基于Deform与Isight的六角法兰面螺栓冷镦模具设计与优化

金属塑性成形行业中产品研发阶段延续着传统模式开发手段,通过多次的试模和修模达到模具结构参数的优化,导致产品试验周期长、效率低、模具材料的制造成本高等问题。针对六角法兰面螺栓的六角头成形工艺,建立有限元模型并完成动态仿真,确定优化目标为模具磨损深度和模具最大应力,设计因素为挤压速度、顶模摩擦因数、底模摩擦因数及顶模锥角角度。通过Isight优化软件建立正交实验方案,最终得到六角法兰面螺栓冷镦模具优化结果。文中研究结果对螺栓类零件的冷镦加工及相关成形设计及结构优化具有指导意义。     

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%。     

基于正交试验设计的45钢激光表面强化工艺优化

利用激光表面重熔强化技术对45钢表面进行重熔处理,以显微硬度和磨损率为考察指标,采用正交试验方法考察激光功率、扫描速度、光斑直径和脉宽4个参数对45钢表面综合性能的影响。结果表明:4个参数对45钢表面综合性能的影响作用由主到次的顺序依次为激光功率、光斑直径、扫描速度、脉宽;最优的激光表面强化工艺参数为激光功率650 W,扫描速度100 mm/min,光斑直径4 mm,脉宽2.4 ms。利用硬度测试仪和摩擦磨损试验机,对采用最优的激光表面强化工艺参数制备的试样的显微硬度和磨损率进行测试,结果表明:采用优化参数制备的试样的激光强化层硬度值分布较为均匀,且硬度值也较高,且与优化前试样相比磨损率明显降低;优化前试样磨损机制为疲劳磨损、磨粒磨损、黏着磨损,优化后试样磨损表面仅有一些微小的划痕,耐磨性能明显改善。