等速万向节滑套温挤成形工艺缺陷分析

针对滑套精锻成形中，存在的反挤压冲头弯曲失效及精锻件表面出现折叠等问题，建立了弹塑性热力耦合有限元模型。通过对滑套的镦挤和反挤过程进行数值模拟分析，找出了出现上述问题的原因，提出了改进措施。     

基于数值模拟的等速万向节滑套温反挤凸模结构优化

在等速万向节滑套温反挤成形工序中,凸模工作带不仅承受高载荷,还承受冷热循环和强摩擦作用,极易磨损。为了设计结构合理的凸模,建立了等速万向节滑套温反挤凸模的模拟模型,利用数值模拟技术分析了不同凸模圆角半径和凸模端面锥角对凸模载荷和温度分布的影响。通过分析得出凸模圆角半径R=5 mm、凸模端面锥角θ=10°时的凸模结构较为合理,为温反挤凸模结构设计提供一定的参考。     

轿车等速万向节滑套的热,冷联合精锻工艺

提出了采用普通锻压设备生产等速万向节滑套精锻件的热、冷联合精锻工艺，对工艺各工步尺寸进行了计算，合理确定了有关工艺参数，并对模具结构进行了简单介绍。     

三销滑套冷精整模具改进及模拟分析

三销滑套零件形状较为复杂,若采用常规方法设计冷精整模具,容易出现壳套内柱面成形不饱满的现象。针对该现象,采用等变形量的设计方法,将壳套横截面进行区块划分,给出了冷精整模具的改进设计方案,并采用数值模拟技术对常规与改进方案进行了分析。结果表明,改进方案可以很好地解决该工艺问题。同时,完成了相应的工艺试验,获得了满足设计要求的合格制件。     

基于Kriging模型的注塑工艺稳健优化

为降低薄壁注塑件的翘曲变形,提出了基于Kriging模型的工艺稳健优化方案。特别地,研究并提出了基于变异粒子群算法的Kriging模型建立与优化算方法,建立了注塑工艺参数和翘曲变形之间的Kriging模型。通过实验设计、CAE仿真结果数据建立起Kriging模型,并结合变异粒子群算法实现了工艺的优化设计。在此基础上,为减少工艺参数波动对注塑件质量的影响,建立了注塑成型的6 Sigma稳健优化设计方法,提高了工艺的稳健性与可靠度。以汽车出风口壳体为计算用例,结果表明,基于Kriging模型与变异粒子群算法的工艺稳健优化策略在小样本情况下能够得到较高质量的稳健优化参数组合。     

汽车等速万向节滑套反挤压工序分析及凸模结构优化

以反挤压工序为研究对象,基于Deform-3D平台,设计了3种不同形式的反挤压凸模,分别进行了数值仿真,并比较了滑套的成形情况以及各凸模结构的磨损深度。为了使反挤压凸模的寿命最大化,通过响应面法建立了凸模工作带高度、凸模前端锥角、凸模顶部球面半径与凸模磨损深度的二阶多项式模型。结果表明：凸模前端锥角对凸模磨损的影响最显著,而凸模顶部球面半径的影响最小;凸模的最优参数为：工作带高度为17.5 mm、前端锥角为19°、顶部球面半径为13.5 mm。最后对凸模的寿命进行了估算,并与实际寿命进行了比较,同时获得了外观较好的万向节滑套。     

基于Kriging模型与PSO算法的桁架机器人结构优化设计

桁架机器人搬运能力强、操作方便、定位精度高,在制造业中具有极其重要的作用,但桁架机器人普遍存在运行稳定性差和材料冗余等问题,需要进行仿真结构优化,针对桁架机器人的结构优化设计研究中存在的有限元仿真调用次数多、计算时间长、优化效率低等问题,在分析了桁架机器人夹爪部件的尺寸、负载与应力、形变之间的关系后,提出了一种基于Kriging模型与粒子群算法的结构优化设计方法,可以有效减少有限元仿真的调用次数,节约时间,提高优化设计效率。     

基于粒子群算法的齿环精锻成形工艺参数优化

为提高同步器齿环热精锻成形的材料利用率,以初始温度、压制速度、摩擦系数、坯料内径和坯料高度作为设计变量,以充填性、成形缺陷和材料利用率3个指标的综合加权评分值作为优化目标,建立工艺参数与综合加权评分值的Kriging模型。应用Kriging模型结合粒子群算法,在可行变量空间内寻优,得到最优工艺参数组合为:T=697.5℃,v=190 mm·s-1,m=0.43,d=62.75 mm,h=12.5 mm。采用最优工艺参数组合进行工艺实验,锻件充填饱满,未见折叠缺陷,材料利用率提高至60.52%,为同类型的薄壁环型类锻件工艺参数设计及优化提供了定量的确定方法和依据。     

基于Kriging近似模型的轿车翼子板冲压工艺优化

近似模型法是目前最有代表性的高效优化方法。因基于多项式的近似模型很难满足板料成形的高度非线性,所以基于Kriging近似模型法,以翼子板的各拉深筋单位长度上所受的拉深筋阻力及压边力为设计变量,以成形后板料的最小厚度为响应量,建立近似模型。通过自适应模拟退火算法寻优,并约束最小厚度的变化范围,提高优化效率。通过优化,成形后板料的最小厚度从0．521mm增加至0．544mm,消除了局部破裂趋势,有效地改善了翼子板的成形质量。研究表明,Kriging近似模型法对板料成形有较高的精度。     

基于微观遗传算法优化法兰滑套成形工艺

基于DEFORM-3D平台,采用拉丁超立方抽样设计,以法兰滑套预成形坯料角度、圆角半径、底面半径为设计变量,将挤压成形最大载荷、凹模累积磨损量作为优化目标,设计了试验表,并对试验表中的每组数据进行数值仿真,最终得出每组数据对应的最大载荷、凹模累积磨损量。应用MATLAB软件编写微观遗传算法程序,对目标设计变量进行优化,得出坯料角度为29°,圆角半径为14.5 mm,底面半径为82 mm时为最佳优化条件。将优化后的坯料进行数值仿真并进行工业试制,经与原生产工艺进行对比发现,法兰滑套挤压成形的最大载荷从614 k N降低到496 k N,凹模寿命从3000件提高到4000件。     

基于Kriging模型的钢铝异质板料无铆钉铆接结构工艺参数优化

针对钢铝异质板料无铆钉铆接成形接头力学性能差的问题,对铆接过程的结构工艺参数优化开展研究.以提高接头的最大抗拉力和抗剪力为目标,首先,建立了无铆钉铆接成形过程数值仿真模型,通过对比接头截面关键尺寸,验证了数值模型的可靠性;其次,对主要结构工艺参数进行拉丁超立方抽样试验,获取代表性样本点集及其数值仿真结果;随后,利用Kr...     

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%。     

基于数值模拟的齿轮冷精整齿向精度预测

应用Deform-3D软件对载重汽车用直齿圆柱齿轮进行了挤压成形后的冷精整工艺数值模拟分析,得到了不同精整量下齿轮的齿向误差,进一步总结出精整量对齿向误差的影响规律,并预测出最佳精整量.模拟结果显示齿轮齿向误差随着精整量的增加先减小后变大,当精整量为0.15 mm时齿向误差最小为0.026 mm,此时齿向精度为8级.针对模拟结果进行了冷精整工艺试验并对精整件进行了齿向精度检测,检测结果表明精整后可将齿向精度由11级提高到为8级,此结果与模拟得到的预测结果相一致.     

基于弹性变形行为的冷精整直齿轮尺寸预测

为预测冷精整圆柱直齿轮的尺寸精度,建立直齿轮及冷精整凹模的弹塑性-弹性三维耦合模型。通过有限元法,分别对冷精整过程中模具的弹性扩张行为和齿件出模后的弹性回复行为进行研究,得到了冷精整直齿轮的尺寸偏差分布规律,即在齿形方向,偏移量是沿着基圆到齿顶圆逐渐增大;在齿向方向,偏移量是自下而上逐渐增大。对直齿轮冷精整工艺进行物理实验,实验得到的尺寸偏差量与模拟结果的分布及变化趋势相一致,两者最大相对误差为8.5%。研究结果对冷精整齿轮的精度预测,及后续的模具修形具有参考价值。     

直齿圆柱齿轮冷整形研究

用实验方法研究了坯料硬度、整形量和凹模预盈量等参数对整形后直齿圆柱齿轮齿形尺寸的影响。结果表明,随材料硬度或整形量的提高,整形后齿轮的跨三齿公法线长度变长;随凹模预盈量的增大,整形后齿轮的跨三齿公法线长度和齿根圆直径减小;与整形量相比,材料硬度或凹模预盈量对整形后齿轮齿形尺寸的影响更大,可以通过调整凹模预盈量,在一定范围内调整整形后齿轮的齿形尺寸。     

基于粒子群算法的大模数齿轮冷挤压变过盈量组合凹模优化设计

针对大模数圆柱直齿轮冷挤压过程中均匀过盈量组合凹模易出现开裂的问题,提出一种变过盈量组合凹模的设计方法,并以直径比、中圈内壁锥角和过盈系数为设计变量,以降低模芯内壁等效应力、避免模芯出现周向拉应力和避免内外圈塑性变形为优化目标,建立变过盈量组合凹模结构参数与综合加权评分值的Kriging模型。应用Kriging模型结合粒子群算法,在可行变量空间内寻优,得到最优工艺参数组合为:n_2=1.55,n_3=2.55,γ'=1.25°,β_2=2.5‰,β_3=2.4‰。研究结果表明,采用优化后的变过盈量组合凹模可有效避免组合凹模的破裂,提高模具的使用寿命。     

基于Kriging模型的组合型腔注射模浇注系统多目标优化设计

针对非自然平衡布置的组合型腔注射模浇注系统设计的特点,提出了基于Kriging模型的浇注系统多目标优化设计方法。给出了Kriging近似模型的基本原理,针对组合型腔的特点,建立浇注系统多目标优化模型,在多目标优化模型求解中,基于Pareto最优提出了混合交叉变异的多目标蚁群算法,结合鼠标上下盖组合型腔浇注系统的设计实例,验证了该方法的实用性。优化结果表明:混合交叉变异的多目标蚁群算法具有较好的算法性能。     

Optimization of spray conditions in cold spraying based on numerical analysis of particle velocity

The effects of the parameters involved in cold spray on the acceleration of particles are systematically investigated by a CFD code in order to reveal the main factors influencing significantly particle velocity. The parameters involved include nozzle geometry parameters, processing parameters and properties of spray particles. It is found that driving gas type, operating pressure and temperature are main processing parameters which influence particle velocity. As for nozzle geometry, the expansion ratio and divergent section length of spray gun nozzle show significant effects. Moreover, the density, size and morphology of powder also have significant effects on particle velocity. The effects of those main parameters are summarized in a comprehensive equation obtained through nonlinear regression of the simulated results for the estimation of particle velocity. The interactions of the parameters on particle acceleration can be examined through the equation. Moreover, the optimization of the dimensions of spray gun nozzle and spray parameters can be realized based on the obtained results.