挤压模具型腔轮廓形状的多目标优化设计

采用刚粘塑性有限元分析和优化算法相结合,利用三次样条函数插值表达挤压模具型腔轮廓形状,以修正的序列二次规划法为优化方法,对挤压模具型腔轮廓形状进行了多目标优化设计,建立了多目标优化的数学模型。优化结果采用有限元软件MARC/AutoForge进行了数值模拟,验证了优化结果的有效性。在气门的实际生产实践中,证明了这种方法对提高模具寿命是十分显著的。     

挤压模具型腔轮廓曲线优化拟合分析

采用三次格条函数插值和Bezier曲线拟合两种方法来完成挤压模具型腔轮廓形状的优化设计，以挤压表面载荷沿凹模型腔轮廓表面均匀分布来提高模具寿命为优化目标，运用刚塑性有限元分析和修正的序列二次规划算法相结合的方法，获得了各自优化了的凹模型腔轮廓赋线，通过有限元软件验证了优化结果的有效性和可行性。将这些方法应用于气门及其他类似零件的生产，证明了优化的凹模型腔轮廓曲线对提高模具使用寿命有显著效果。     

挤压模具型腔轮廊曲线优化拟合分析

采用三次样条函数插值和Bezier曲线拟合两种方法来完成挤压模具型腔轮廓形状的优化设计 ,以挤压表面载荷沿凹模型腔轮廓表面均匀分布来提高模具寿命为优化目标 ,运用刚塑性有限元分析和修正的序列二次规划算法相结合的方法 ,获得了各自优化了的凹模型腔轮廓曲线。通过有限元软件验证了优化结果的有效性和可行性。将这些方法应用于气门及其他类似零件的生产 ,证明了优化的凹模型腔轮廓曲线对提高模具使用寿命有显著效果     

G3镍基合金热挤压模具型腔优化设计

基于修正的Archard磨损模型,对G3镍基合金热挤压成形工艺中挤压模具磨损行为进行了有限元分析。采用BP神经网络建立热挤压模具形状和磨损深度的映射关系。以模具表面磨损深度均匀分布为目标,结合遗传算法(genetic algorithm, GA),提出了一种集三者为一体的G3镍基合金热挤压模具型腔优化设计方法。计算结果表明,模具型腔经过优化后,最大磨损深度值降低约30%,磨损深度沿锥模表面分布更均匀,表明这种优化设计方法可以提高挤压模具的耐磨性能和使用寿命     

锻造过程最优化预成形设计系统的开发研究

采用塑性有限元、灵敏度分析和工程优化相结合的方法，提出了一种对多工序锻造过程预成形模具进行优化设计的方法。该方法通过 经设计预成形模具形状，可实现菜终锻，得到无飞边、完全充满型腔和无折叠的终锻件。在此基础上，开发了界面友好、自动化易于使用的锻造优化设计软件ＤＯＴＦＯＲＧＥ。     

锻造过程最优化预成形设计系统的开发研究

采用塑性有限元、灵敏度分析和工程优化相结合的方法，提出了一种对多工序锻造过程预成形模具进行优化设计的方法。该方法通过优化设计预成形模具形状，可实现精形终锻，得到无飞边、完全充满型腔和无折叠的终锻件。在此基础上，开发了界面友好、自动化程度高、易于使用的锻造优化设计软件 Ｄ Ｏ Ｔ Ｆ Ｏ Ｒ Ｇ Ｅ。     

神经网络在模具型腔温升预测中的应用

挤压成形过程中由于坯料和模具之间的滑动接触摩擦和坯料的塑性变形产生热而使模具型腔表面温度升高,加剧模具的磨损。采用热力耦合有限元法计算挤压成形过程中模具型腔表面的温升,将模拟结果与人工神经网络相结合,以有限元模拟结果作为学习样本,训练BP神经网络模型,以此模型预测模具型腔表面的温升。根据预测结果分析了挤压锥角、挤压速度和摩擦系数对型腔温升的影响,为进一步建立挤压成形过程中模具型腔表面的温升模型和磨损预测模型奠定了基础。     

基于DEFORM逆向运算的预锻件优化

以DEFORM-2D软件Preform Optinuzation模块为平台,以B样条曲线表示预锻件模具型腔形状,运用刚塑性有限元理论进行逆向分析,以锻件的应变差值尽可能小作为目标函数,对预锻件的形状进行优化.优化后的预锻件经终锻后能使模具型腔充满,生产出符合实际形状尺寸需要的轮毂零件;而且工件的变形均匀,应变梯度较小;同时还使得终锻模的最大等效应力减小约29%.研究表明,此优化方法适合复杂零件的预锻件优化.     

阶梯形壳体零件挤压工艺优化

多阶梯形壳体零件是多种复杂形状的组合,由于结构上的特点,使得其成形过程涉及的工艺参数多、材料流动趋向复杂.以铌质多阶梯管状零件为例,采用美国大型有限元软件Msc.Marc结合正交实验方法对多阶梯管状零件的挤压成形过程进行了有限元数值模拟,分析了采用不同形状坯料对模具受力的影响及常规设计方法中出现的问题,提出优化的过渡模具型面并用数值实验验证,计算结果表明采用优化的参数,零件可以很好的成形,从而得到该零件合适的挤压成形工艺和优化的工艺参数.在数值计算中,引入正交试验的设计方法,显著提高了有限元模拟的效率,大大缩短了产品的设计开发周期.     

基于有限元灵敏度分析的锻造成形微观组织优化设计

采用有限元、灵敏度分析与工程优化算法相结合的方法,以能充满型腔且少无飞边的终锻件的晶粒度分布均匀化为目标,以预成形形状为优化对象,对锻造成形过程的微观组织进行了优化设计。采用三次B样条函数描述预成形模具形状,并以B样条函数的控制点坐标为设计变量,给出了锻造过程微观组织演变的模型,建立了衡量锻件充型性能及微观组织分布均匀化的目标函数,推导了目标函数对设计变量的灵敏度,给出了优化设计步骤。并以一典型H型锻件为例,对锻件的微观组织进行了优化,取得了较好的结果。     

空心铝型材蝶形模设计与挤压过程有限元数值模拟研究

针对空心铝型材挤压件,采用传统分流组合模具和蝶形模2种设计方案,分别建立三维设计模型,结合常规等速挤压工艺参数,使用有限元数值分析软件Hyper Xtrude分别对2副模具的型材挤压过程进行有限元数值仿真模拟,同时运用软件的优化设计功能对2副模具的工作带分别进行优化设计。分析、比较铝合金金属在模具型腔内流动变形的形态、压力、速度以及模具结构内部应力、弹性变形等参数。结果表明:采用蝶形模挤压成形空心型材时,金属的流动及变形较传统模具挤压时更均匀,分流桥上端流动死区减小,挤压压力曲线平稳,模具的等效应力分布更均匀,延长了模具的使用寿命,提高了生产效率和合格率、降低了生产成本,提高了经济效益。     

斜Ⅰ截面异型环件轧制过程数值模拟

异型截面环件轧制过程中,截面轮廓成形难以控制.斜Ⅰ型截面环件轧制过程中,环件截面轮廓形状与环件直径不能同时达到要求是亟待解决的问题.根据斜Ⅰ型截面环件的结构特点,优化了模具型腔和坯料尺寸.使用有限元方法分析了环件外径变化规律及温度分布规律,并进行了试验验证.结果表明,较大外径的环坯有利于型腔的填充及环件的增大.环件的最终尺寸能满足技术要求.     

TC4钛合金T形薄壁型材挤压模具设计及优化

挤压模具的合理设计在钛合金挤压型材的生产中起着关键作用。使用有限元软件对TC4钛合金T形薄壁型材挤压过程进行了数值模拟。采用单因素法和正交实验法对不同结构参数进行了模拟组合，以出口标准速度场偏差SDV值作为参考依据，研究了入口圆角、模孔位置以及导流槽形状对挤压后金属成形效果的影响，并分析了挤压过程中金属的流动规律。研究结果表明：在挤压工艺条件不变的情况下，调整模具入口圆角和模孔型心与模具圆心的距离，能够获得形状较好的型材；调整导流槽形状可进一步优化模具，使金属流出模孔的速度更均匀。     

活塞头挤压工艺模具设计与数值模拟优化

分析DFL350型活塞头的成形工艺，设计活塞头的温挤压模具。并以Deform-3D为平台，建立活塞头温挤压成形的三维塑性有限元模型，对其成形过程进行了数值模拟，主要分析温度、摩擦因子、拔模斜度以及型腔结构对成形力和模具充填情况的影响，优化成形工艺和模具结构，得出变形过程中挤压件破坏因子分布图和行程载荷曲线，给出了DFL350型活塞头的温挤压工艺参数的选择、模具设计以及设备选择。     

基于微观组织优化的锻造工艺预成形及毛坯形状优化设计

以锻件晶粒尺寸细小均匀为目标,以预成形形状设计为对象,提出了锻造成形过程微观组织优化设计方法,构建了晶粒尺寸、锻件形状子目标函数以及无量纲化的总目标函数,确定了预成形形状作为优化过程的设计变量;给出了优化设计的具体步骤,采用微观遗传算法和有限元模拟方法开发了基于预成形设计的锻造过程微观组织优化程序;并对典型的圆柱体镦粗进行了面向微观组织优化的预成形设计,给出了能够获得具有良好微观组织的镦粗成形预成形模具型腔形状。通过分析不同高径比的初始毛坯形状对微观组织优化目标函数值的影响,给出了较为合理的初始毛坯形状高径比取值范围。     

涂料覆层对黑色金属挤压铸造模具热平衡温度的影响

为验证喷涂绝热材料对黑色金属挤压铸造模具热平衡温度的影响,采用ProCAST软件模拟了汽车变速器副箱锥环支板的挤压铸造成形过程,对绝热涂料模具的温度场进行分析。结果表明,涂料层可以有效抑制模具型腔温度的大幅波动,使模具型腔温度缓慢上升。涂料层降低模具工作温度作用有限,难以解决因黑色金属挤压铸造模具型腔过早失效问题。采用强制冷却的热管理方案可成为提高黑色金属挤压铸造模具寿命的新途径。     

6082铝合金多腹板零件的冷挤压工艺研究

由于6082铝合金多腹板零件的强度和硬度较高且形状特殊而复杂,使得材料在凹模腹板型腔底部和中间轴下部充填较为困难。本文提出了三种冷挤压工艺方案,并通过有限元软件Deform对三种方案进行了模拟分析和优化。最终,得到的优化方案为:剪床下料,然后整形加压凹,再经过冲孔最后一次挤压成形。     

数值仿真法在铝型材挤压成形模具设计与优化中的应用研究（英文）

针对某一截面较大、形状较为复杂的铝合金型材,研究了该铝型材的挤压工艺、并进行了模具设计。基于ALE的有限元软件Hyper Works,建立该铝型材挤压成形有限元数值仿真模型,对挤压过程进行数值仿真研究,从而获得型材挤压过程金属流动规律。根据仿真结果,分析了焊合室各层高度、尺寸形状和模具结构参数对型材挤压速度分布、材料粒子运动轨迹以及应力应变分布等金属流动行为的影响规律,并对模具结构参数进行优化设计。计算结果表明:优化设计后的模具可以使模具出口处金属流动的速度相对比较均匀,减小产品扭曲变形程度,较好地满足该型材截面形状和尺寸精度方面的要求。     

基于BP神经网络的铝型材挤压模具优化设计

采用三层BP神经网络建立挤压模具的数学模型,利用三维刚塑性有限元模拟获得神经网络的样本信号,对神经网络模型进行训练。利用神经网络函数逼近功能,以U形铝型材在挤压工作带出口处具有最均衡的轴向挤压速度为目标,最终对U形铝型材挤压模具合理模孔位置进行了优化设计,并采用计算机模拟仿真对优化结果进行验证,表明优化结果是有效的。     

大型扁挤压筒强度分

针对特宽挤压型材用国产大型扁挤压筒生产时中内套出现的严重裂纹,建立了扁挤压筒内套的有限元分析模型,分析了扁挤压筒在实际工况下的应力场,找出了过早失效的主要原因;运用有限元形状优化设计理论与方法对扁挤压筒型腔进行形状优化设计,使应力集中值降低21％,该研究结果为扁挤压筒设计提供了理论依据。