汽车起动机减速轴冷挤压数值模拟分析

对汽车起动机减速轴及模具建立了弹塑性有限元模型,采用数值模拟方法分析了减速轴冷挤压成型过程,得出了成形过程中的挤压力、速度、应变场及材料充填的变化规律,较好地预测了成形过程中可能产生的缺陷.仿真结果和实际符合.研究成果对冷挤压成形仿真以及塑性成形工艺控制和模具结构优化设计具有指导意义.     

精冲挤压复合成形机理研究

建立了精神冲挤压变形区的力学模型,提出了精冲挤压材料流动规律及控制原理;通过实验和测试分析了三维精冲件变形截面的金属流线和显微硬度分布;最后用DEFORM软件分析了精冲挤压的成形过程并进行了参数优化.     

等成分轮廓线的FGM零件直接成形路径规划方法

提出了一种新的基于层片数据的等成分轮廓线/面的FGM实体模型与成形路径规划方法.将材料信息与零件几何模型分层后得到的层片文件相关联,之后在层片内将连续材料分布离散成等成分轮廓线/面,以等成分轮廓线/面为单元进行路径规划,较现有方法简便、效率高,用于FGM火车车轮等离子熔积直接成形的路径规划.     

外凸台内齿圈精密成型有限元数值模拟

对外凸台内齿圈件及模具建立了弹塑性有限元模型,分析了零件加工工序过程。构建了相关有限元力学模型,采用数值模拟方法分析了外凸台内齿圈件冷挤压成型过程,研究了成型过程中的相关关键技术,得出了成形过程中的挤压力、速度、应变场及材料充填的变化规律。较好地预测了成形过程中可能产生的缺陷。通过试验研究发现仿真结果和实际符合很好。数值模拟研究成果对冷挤压成形仿真以及塑性成形工艺控制和模具结构优化设计具有指导意义。     

关节轴承锥曲面模具冷挤压装配时外圈的成形仿真与分析

关节轴承冷挤压成形装配过程中受挤压模具结构的影响,外圈会出现压溃或收口能力不足。针对传统模具存在的问题,提出了一种具有锥曲面结构的新型挤压装配模具,分别建立了使用锥面模具、曲面模具和锥曲面模具进行关节轴承挤压成形装配模型,对外圈挤压成形过程进行了有限元仿真分析,并对成形过程中外圈内球面半径、包角和挤压力进行了对比分析。结果表明:相同的挤压进给条件下,使用锥曲面模具时外圈未出现压溃点,锥曲面模具对外圈成形的有效参数区间优于锥面模具和曲面模具;外圈同等形变条件下,锥曲面模具所需要的挤压力低于锥形模具和曲面模具。     

面向复杂梯度材料模具等离子熔积制造的建模与轨迹规划

为满足复杂功能梯度材料（FGM）模具设计和制造的需求,提出了基于非均匀梯度源的体素建模和双数据模型驱动的轨迹规划新方法。双数据模型中的STL模型用于梯度源设计和几何轨迹生成,体素模型用于材料分布设计和FGM表征建立。通过几何轨迹离散和材料信息检索与融合,生成了熔积成形轨迹。新方法不仅具备多个局部复杂参考特征同时描述的能力,还使得成形轨迹兼具几何精确快速和材料分布复杂的特点。最后通过汽车翼子板模具实例验证了算法的有效性。     

基于响应面模型的铝合金壁板挤压成形优化设计

针对铝合金壁板挤压成形中出现的挤压能耗过大、制品缺陷问题,对6063铝合金壁板挤压过程进行多目标优化设计。结合正交试验设计和响应面设计方法,建立挤压成形参数与评价指标的二阶响应面模型。运用遗传算法和模拟退火算法,实施最优个体保留策略,开发出遗传模拟退火程序,对响应面模型进行寻优,获得24组Pareto最优解。通过定义满意度函数,选出了符合要求的满意解。为验证优化结果的真实性,对满意解进行仿真验证,仿真结果与优化结果相吻合。     

微挤压成形工艺仿真建模与分析

微细成形是一种绿色、节能的新型加工方法，但是由于微细成形的特殊加工条件和状态，传统的加工方法已经不能直接应用到该领域。针对重要的微挤压成形工艺特点，分析了特征尺度效应和晶粒尺度效应对微挤压材料成形性能的影响，引入尺度效应影响的刚塑性材料本构模型，利用ABAQUS／Explicit软件建立FEM（finite elementmethod）模型对微细挤压工艺进行了数值分析。通过工艺仿真分析，揭示了各工艺参数对微细挤压工艺的影响，为微细挤压工艺设计与相应的模具设计提供了可靠的理论指导。     

偏心挤压成形管材弯曲件研究

采用偏心挤压的方法,实现了弯曲管件一次性挤压成形;采用有限元法,在DEFORM-3D软件上实现了弯曲铝合金管件偏心挤出过程的三维数值模拟,分析了偏心挤压过程速度场分布、材料流动规律、 挤压力和应力场分布;介绍了一次性挤压直接成形弯曲管件的机理,从模具设计及实际试验方面对偏心挤压进行了进一步的研究.     

连续挤压成形过程中挤压轮速度的影响

在连续挤压成形过程中 ,挤压轮旋转 ,在变形体和模具接触面上的摩擦功和塑性变形功的作用下 ,变形体在塑性变形的同时 ,与模具及周围环境进行热交换 ,促使变形体和模具内的温度场以及变形体的应变场、应力场等不断发生变化。因为挤压轮的转动是连续挤压成形过程的动力源 ,其速度构成了连续挤压成形过程中最重要的影响因素 ,所以研究挤压轮速度对连续挤压成形过程中变形体的温度场、应力场、应变场以及溢余量的影响 ,将有助于连续挤压产品的内部质量和尺寸精度的提高。本文在分析连续挤压技术特点的基础上 ,采用刚粘塑性有限元模型 ,组建了一个有关连续挤压的计算机仿真系统 ,对连续挤压的成形过程进行了计算机仿真 ,研究了挤压轮速度对连续挤压成形过程的影响     

功能梯度材料快速成形过程建模与控制

在三坐标雕刻机上开发出一种功能梯度材料增材制造装置,在低于水的凝固点温度下,将两种材料的水基膏体以一定比例进行挤出沉积,形成梯度材料零件。在该三维零件沉积成形过程中,配置好的材料不可避免地会存在结块和气泡现象,当结块分解或气泡释放时,会导致沉积过程中的挤压力不断变化,使得成形过程不稳定,成形零件质量差。在分析三维梯度材料沉积成形过程的干扰因素的基础上,通过实验建立了沉积过程中挤压力的动态模型,采用最小二乘方法进行系统辨识,完成了最小方差自适应挤压力控制器的设计,并用两种不同颜色的腻子粉（CaCO3）进行实验,验证了功能梯度材料快速沉积原理的可行性和控制器的有效性。     

功能梯度材料板壳多场耦合主动控制仿真

利用力-电-热多场耦合的弱变分方程和加强假定应变法，建立了一用于温度梯度作用下功能梯度材料板壳力学性能分析的固体壳单元，该单元既可用作实体单元，又可模拟薄曲壳结构，在厚跨比非常小的情况下也能获得令人满意的精度。结合常位移-速度反馈控制算法，对基于压电传感器、驱动器的功能梯度材料板壳的热变形及振动的主动控制进行了数值仿真，探讨了组分材料体积分数幂指数分布、控制增益等对功能梯度材料力学性能和控制效果等的影响。算例表明了常位移-速度反馈控制算法的正确性和单元的高效性。     

基于SPC与EPC集成的制造过程质量监控与调整

针对质量监控与调整中噪声信息对测量数据质量影响的问题,提出了一种基于统计过程控制（SPC）与工程过程控制（EPC）集成的制造过程质量监控与调整方法。建立了基于波动状态的统计过程控制与工程过程控制集成模型,实现了在质量监控的同时进行波动补偿。在质量监控阶段,首先采用Kalman滤波方法对含有噪声信息的测量数据进行滤波处理,估计得到波动状态,再依据滤波状态建立指数加权移动平均控制图进行质量监控,通过平均运行长度验证了该质量监控方法的性能。在质量调整阶段,基于波动状态对制造过程进行了调整。运用生产实例验证了方法的有效性和准确性。     

Quality control of the injection molding process using an EWMA predictor and minimum–variance controller

This study presents an exponentially weighted moving average predictor and minimum–variance controller for the quality control of plastic injection molding processes. This is a slow drifting problem of quality control during plastic injection molding processes. In order to have good product quality for plastic injection molding process, a proposed approach was applied to achieve the desired process control quality during the control process. To simplify the process model and reduce system loads, design of experiments technique was adopted to analyze the important factors that had significant effects on the product quality and their relative correlations. The results of this research showed that the proposed approach was effective for a quality control of plastic injection molding process. This cannot only steadily control the manufacturing process to reduce product loss and maintenance time due to unforeseen malfunctions, but they can also increase the efficiency of the equipment and the process.     

响应面法与遗传算法相结合的注塑工艺优化

应用田口方法进行试验设计,应用计算机辅助工程技术对注塑成形过程进行了分析,建立了注塑成形工艺参数与翘曲度关系的代理模型——响应面模型,对模型进行了验证研究,将响应面法与遗传算法相结合进行了注塑工艺参数优化。结果表明,响应面模型是准确可靠的,将响应面法和遗传算法相结合,可有效提高运算速度和优化效率。     

数控位置伺服系统控制策略研究

针对高速高精度加工技术对数控位置伺服系统的控制性能提出的更高要求以及现行位置伺服控制方法存在不足的问题,提出了一种基于模糊推理的广义预测控制方法。首先采用网格搜索算法和递推最小二乘法相结合的思想对伺服控制系统的模型结构和模型参数进行辨识;然后将广义预测控制方法作为数控位置伺服系统的控制策略,运用模糊逻辑推理对反馈偏差进行非线性在线校正,克服了传统的广义预测控制对CARIMA模型进行线性控制的缺点;最后通过MATLAB仿真和施耐德十字平台实验验证了该方法具有很好的控制性能和鲁棒性。该方法为高速高精度数控机床的位置伺服控制系统提供了一种新的思路。     

铝型材挤压过程非正交网格有限体积法数值模拟与模具优化设计

将流体力学中的有限体积法（FVM）基本理论与刚黏塑性流动理论相结合,建立了基于非正交结构网格的铝型材挤压过程有限体积法数值模拟模型。模型采用非正交结构网格拟合复杂几何形状边界,可实现局部细化;在非正交网格上直接离散直角坐标系下的控制方程,避免了采用适体坐标系带来的复杂坐标转换问题。采用SIMPLE算法耦合求解压力场和速度场,推导了非正交网格上的压力修正方程。开发了铝型材非稳态挤压有限体积法数值模拟程序AE-FVM,并对典型薄壁铝型材挤压过程进行了模拟和模具优化,通过将模拟结果与基于有限体积法的模拟软件MSC/SuperForge的结果进行比较,验证了所建立的数学模型的正确性。     

[绿色制造工艺和系统]复合材料电池箱真空辅助树脂灌注快速成形工艺

分析了几种复合材料零部件常规的制作工艺,针对电池箱的结构特点,提出了材料和结构一体化的真空辅助树脂灌注（VARI）快速成形工艺,并且采用液体成形模拟分析软件PAM-RTM确定了工艺方案和工艺参数。VARI工艺与传统双面模具的树脂传递模塑(RTM)工艺相比,节省了大量的工装设备和工序,降低了成本。为了验证所采用的工艺方法的可行性,实际制作了样件,结果表明所采用的工艺方法实现了快速、低能量消耗且绿色环保的目的。     

伺服电机驱动的液压动力系统及其神经网络自适应优化控制

针对传统液压系统存在的高能耗、低响应特点,采用节能型液压动力源-永磁伺服电机直接驱动定量泵,以取代原有的异步电机驱动液压动力源,从而形成一种新型的节能、响应快速、易实现闭环控制的液压动力系统。由于实际液压系统随机干扰严重,具有多变量、非线性、强耦合的特征,难以建立较准确的数学模型,常规的PID控制算法很难满足液压系统高精度控制的要求,因此提出基于PSO与BP混合优化前向神经网络 PID自适应控制方法,实现液压系统在典型工况下流量的精确控制。PID控制器的参数采用神经网络进行自适应整定,神经网络的权值采用混合优化算法进行调整,通过神经网络的自学习能力寻找最佳的P、I、D非线性组合控制律,以增强液压系统对工况变化的适应能力。仿真和实验结果表明,该控制方法跟踪速度快、超调小、鲁棒性强,从而为液压系统流量高精度控制提供了一种新方法。