基于多目标粒子群算法的冲压成形工艺优化

基于Pareto最优解集的多目标粒子群优化算法和有限元方法,提出了一种解决板料冲压成形工艺优化的方法。以方盒件冲压成形为例,将最大增厚率和最大减薄率作为目标函数,以压边力、模具间隙、摩擦系数、冲压速度和凹模圆角半径作为设计变量,建立多目标数学模型。首先运用正交设计安排有限元仿真,然后利用RBF神经网络建立冲压成形工艺参数与厚度变化率之间的近似模型,再利用基于Pareto最优解集的多目标粒子群优化算法对冲压工艺参数优化得到一组非劣解集,最后从非劣解集中选取一组最优粒子。结果表明,利用该方法能快速、有效获得最优参数,起皱现象明显改善,避免产生破裂。     

基于Dynaform与RBF-NSGA-II算法的冲压成形工艺参数多目标优化

为了解决冲压成形工艺多目标优化问题,提出一种基于Dynaform与智能算法融合的多目标优化方法。以空调压缩机壳冲压成形为例,以减小最大减薄率和最大增厚率为优化目标,建立CAD模型并利用有限元分析软件Dynaform进行冲压成形数值仿真,映射其物理过程;采用田口正交试验法进行冲压成形仿真试验安排,并对试验结果进行极差和方差分析,综合评估冲压过程中冲压速度、摩擦系数、压边力、板料厚度和模具间隙对冲压成形质量的影响程度和影响规律;利用仿真试验数据训练径向基函数(RBF)神经网络,结合带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)获得Pareto最优解集,进而通过逼近理想解排序法(TOPSIS)评价筛选出最优工艺。利用Dynaform对所得最优工艺进行有限元分析,验证方法的有效性。     

基于多目标粒子群算法的覆盖件冲压成形动态压边力优化

针对覆盖件冲压成形,提出一种有效的动态压边力多目标粒子群优化方法。该方法以减少覆盖件的开裂、起皱和回弹缺陷为优化目标,以动态压边力曲线的特征参数为优化变量,采用基于拥挤距离的多目标粒子群优化算法（MOPSO-CD）和最小距离求解法,对U型冲压标准模型和某方盒形覆盖件冲压成形实例进行了动态压边力优化试验。试验结果表明,该方法能有效解决薄板冲压成形中的动态压边力优化问题,为覆盖件冲压成形工艺的制定及优化提供借鉴。     

汽车后地板工艺参数优化

汽车覆盖件冲压成形过程中,有诸多工艺参数对零件的成形质量有着重要的影响。以某车型后地板为例,采用正交试验的方法研究压边力、冲压速度、模具间隙、摩擦系数4个工艺参数对最大变薄率和最大增厚率的影响大小。试验表明,各因素对目标的影响程度各不相同。对最大变薄率的影响由强到弱依次为摩擦系数、压边力、模具间隙、冲压速度;对最大增厚率来说,压边力影响最大,摩擦系数次之,模具间隙和冲压速度对最大增厚率影响不大。在正交试验的基础上对4个工艺参数进行优化,通过对优化后工艺方案进行有限元模拟可以发现,最大变薄率和最大增厚率都得到了有效控制,并且零件的成形质量较好。     

基于MLP-PSO算法的锆合金支撑架成形质量优化

为了提高锆合金支撑架的冲压成形质量，基于Dynaform软件和正交试验设计方法，将最大减薄率作为评价指标，研究了折弯半径、板料厚度、摩擦因数、凸凹模间隙、压边力和冲压速度等参数对支撑架成形质量的影响规律。通过数值模拟获得了样本数据，利用多层感知机神经网络训练出预测支撑架减薄率的模型，对各因素的相关性进行分析，并通过粒子群优化算法得到了最优参数方案。结果表明：多层感知机神经网络模型能够有效预测支撑架的减薄率。在影响支撑架冲压的各参数中，折弯半径和摩擦因数的影响较大，凸凹模间隙和冲压速度的影响较小。采用粒子群算法优化后的参数方案进行冲压成形，最大减薄率降低24.2%,可有效降低支撑架的破裂率，提高支撑架的冲压成形质量。     

基于Dynaform及响应面法的封头零件冲压成形及优化

以压力容器上封头零件为例,通过对零件成形工艺进行分析,以板料最大减薄率为优化目标,基于正交试验,结合灰色关联理论分析和响应面中心复合设计方法,利用Dynaform软件研究了压边力X1、摩擦因数X2、冲压速度X3以及模具间隙X4对封头零件成形质量的影响,得到最优工艺参数为压边力154.8 kN,摩擦因素0.15,模具间隙...     

镁合金3C产品薄壳件差温冲压工艺参数优化

为了提升镁合金3C产品薄壳件的冲压成形性能,提出了将镁板温度和凸模温度引入优化过程,并采用正交试验和多目标粒子群优化(MPSO)算法相结合的方法优化冲压工艺。在正交试验的基础上,构造以开裂和起皱为目标函数的二次多项式响应面模型,通过多目标粒子群优化算法获得Pareto解集,再运用最小距离选解法获取多目标粒子群最优粒子P_m,即:凹模圆角半径R_c为6.90 mm、镁板温度T_d为276.33℃、凸模温度T_p为64.69℃、压边力F为22004.14 N。经仿真和实验验证,多目标粒子群最优粒子P_m比正交试验最优样本的开裂目标函数R_(obj)降低了22.96%,起皱目标函数W_(obj)降低了16.43%,说明该方法能够有效解决镁合金薄壳件差温冲压成形的多目标优化问题。     

汽车后桥壳冲压成形分析及实验研究

针对汽车后桥壳实际冲压成形中存在的缺陷,基于DYNAFORM软件对后桥壳冲压成形过程进行数值模拟,分析了压边力、冲压速度对冲压成形的影响。设计了正交实验优化工艺参数,以最大减薄率为评价指标,选取冲压速度、压边力、摩擦系数、凹凸模间隙为因素。结果表明,各因素对最大减薄率影响的主次关系依次为冲压速度、摩擦系数、压边力、凹凸模间隙。最优成形工艺参数为:冲压速度为1000 mm·s~(-1)、压边力为300 k N、摩擦系数为0. 12、凹凸模间隙为6. 2 mm。在最优工艺参数下,制件的最大减薄率为14. 35%,最大增厚率为8. 38%,模拟结果的成形质量良好,并进行实际的冲压成形实验,实际制件与有限元模拟结果相比,最大减薄率误差为7. 65%,最大增厚率误差为0. 6%。制件无破裂、起皱,表面质量良好,模拟结果与实验结果基本吻合。     

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.     

汽车前地板单动拉延成形工艺分析与数值模拟

以某型号微型面包车的前地板拉延成形过程为例,对材料特性进行分析,并建立数学建模后,进行冲压模拟分析。选取冲压成形工艺参数中的压边力、凸凹模间隙和拉延筋高度3个因数进行正交试验分析,以坯料的局部最小厚度为优化目标值,以防止产生拉裂现象。冲压数值模拟分析表明,压边力最显著,拉延筋高度为其次,凸凹模间隙为最次。为保证前地板冲压成形的均匀性,最佳工艺参数为压边力950 k N、凸凹模间隙0.84 mm、拉延筋高度6 mm,并对前地板零件进行验证。验证结果表明,成形表面较为光顺,且无裂纹,虽在曲率变化较大的区域有少量褶皱外,但冲压质量完全符合前地板设计要求。     

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。     

基于遗传算法的防撞钢梁热冲压成形工艺优化

针对汽车的侧向铝合金防撞钢梁,提出了一种热冲压成形的工艺优化策略。建立了热冲压系统的有限元模型,选择最小厚度、开裂距离和坯料到模具的最大距离为质量目标,通过多目标优化遗传算法对热冲压工艺压边力和冲压速度进行了优化。首先以拉丁超立方法对工艺参数进行抽样,对抽样样本进行仿真实验,以响应面法建立热冲压工艺与质量目标之间的非线性函数关系;接着引入多目标遗传算法NSGA-II,以响应面法获取的函数作为适应度函数,通过迭代运算得到热冲压工艺的Pareto最优解;最后以优化的工艺组合进行热冲压试验验证,结果表明建立的工艺优化方法有效。     

基于熵权TOPSIS决策的汽车吸能盒冲压成形质量多目标优化

针对汽车吸能盒顶部圆角区域在冲压时易产生材料过度减薄进而引起开裂的成形缺陷问题，以压料力、脱料力和模具间隙为试验因素，以吸能盒最大减薄率最小化和成形极限图安全域占比最大化为质量优化目标，应用拉丁超立方试验设计方法结合有限元分析构建试验因素同质量优化目标之间的多种近似模型，并对近似模型的预测精度进行分析。基于多目标粒子群算法(MOPSO),在优选出的克里金(Kriging)近似模型内进行多目标寻优计算并得到帕累托(Pareto)解集，提出基于熵权逼近理想解排序法(TOPSIS),从Pareto解集中决策出1组最优工艺参数组合，并进行模拟和实际冲压生产验证。试验结果证明所提方法的可靠性及有效性，可为具有类似结构的汽车吸能盒的冲压生产提供有益借鉴。     

基于Dynaform的拼焊板冲压成形压边方法研究

拼焊板技术是板料成形的先进制造技术,具有减少生产成本、降低车重、降低油耗、提高整体性能等优势,已经广泛应用于汽车行业中,但拼焊板成形时存在的破裂、起皱及焊缝移动等问题也相当严重,合理施加压边力可以改善和解决拼焊板成形中的这些问题.本文基于Dynaform平台采用有限元模拟的方法研究拼焊板冲压成形压边方法及其对模具受力、焊缝移动及工件成形质量的影响;基于不破裂前提,从合理压边间隙控制中获得常压边力控制所需的恒定压边力.模拟结果表明:固定压边间隙方式较恒定压边力作用方式有利于板料的冲压成形、减小焊缝的移动和改善模具的受力情况,同时有助于获得拼焊板恒定压边力控制值,提高效率,固定压边间隙法是拼焊板冲压成形中一种有效的压边方法.     

燃料电池金属双极板冲压成形及减薄率研究

针对不锈钢超薄板冲压件的变形开裂问题，以燃料电池金属双极板为研究对象，首先，根据双极板的功能和特性，设计了一种具备拉延加强结构的可冲压金属双极板，通过CAD软件建立了双极板的三维模型。其次，利用有限元模拟技术，选择初始板料尺寸、压边力、冲压速度以及模具间隙作为成形质量的影响因素，以金属双极板减薄率及增厚率作为优化目标，进行冲压模拟，并给出优化目标随着影响因素的变化规律。同时，分别求解金属双极板成形后的全局减薄率及增厚率，以及双极板关键部位的减薄率，利用极差和方差分析法，得出不同因素对于金属双极板减薄率影响的主次关系。研究结果可为金属双极板的设计与生产提供一定的指导。     

汽车后围加强板多目标成形工艺参数优化

针对后围加强板在成形过程中易出现破裂和起皱等问题,采用田口试验法,建立后围加强板最大减薄率和最大增厚率与冲压速度、压边力、模具间隙、摩擦系数和拉延筋阻力系数的五因素四水平田口试验,通过有限元分析软件Dynaform对16组试验进行模拟分析,结果表明压边力对后围加强板成形的减薄率和增厚率贡献最大.利用Design-Exprt软件对田口试验结果进行多目标优化,将最优工艺参数组合在Dynaform中模拟验证.结果表明多目标优化结果与验证结果接近,优化方法效果明显,可为模具设计和生产提供借鉴.     

应用神经网络优化压边力

以汽车行李箱盖冲压成形过程为例,提出一种利用人工神经网络技术对压边力控制曲线进行优化的方法,将压边力优化理论与数值仿真技术相结合,建立了压边力优化RBF神经网络模型。仿真结果证明,采用优化后的变压边力控制曲线能有效改善板料的成形性能和成形质量。     

航空变曲率内蒙皮零件精确成形参数优化北大核心CSCD

为推动复杂曲面航空钣金构件的快速制造,以航空变曲率内蒙皮零件为研究对象,基于冲压拉深技术,通过设计合理的工艺模型并结合有限元分析手段来实现零件的精确成形。以零件减薄率为目标响应值,以压边力、凹模与板料间的摩擦因数、压边圈与板料间的摩擦因数为优化变量,设计3因素5水平正交试验,建立了BP神经网络代理模型,并通过粒子群优化算法(PSO)求解得到最佳的工艺参数组合:压边力为607 kN、凹模与板料间的摩擦因数为0.20、压边圈与板料间的摩擦因数为0.13。采用优化后的工艺参数进行成形仿真,零件的减薄率与成形质量均有所改善,仿真模型的预测值与实际值的平均绝对百分比误差MAPE为2.49%,满足优化精度要求。同时,采用优化后的参数进行工艺试验,一次即成形出合格零件,其实际减薄率与仿真模型预测值的相对误差不大于4.8%,验证了仿真模型的准确性,也证明了优化方法的有效性。     

某新能源汽车轻量化地板件冲压成形参数设计及优化

针对某新能源汽车轻量化地板件在冲压成形过程中发生的拉裂和起皱等缺陷进行研究,采用有限元模拟和实验设计相结合的方法,对工艺方案进行优化设计。以压边力F、摩擦系数μ和凹模下压速度v为影响因素,提出以最大减薄率Y_1和最大增厚率Y_2两个函数作为成形质量评价目标函数,进行多目标优化。采用正交实验设计实验方案,并在Design-Expert中对建立的优化模型进行多目标求解,最终得到了期望值最高的最优化冲压成形参数组合为:压边力F=160kN、摩擦系数μ=0.1、凹模下压速度v=2 m·s~(-1)。并通过工厂的实际试模检验了优化方案的可靠性。     

基于正交试验的汽车引擎盖外板成形工艺参数优化

对汽车引擎盖外板的成形工艺参数进行研究,借助Dynaform软件对其成形过程进行模拟。基于正交试验方法对压边力、摩擦系数、冲压速度、凸凹模间隙这4个工艺参数进行优化,得出了最佳的成形方案,最终零件的最大变薄率为27.52%,最大变厚率为9.48%。在仿真及正交优化的基础上进行了实际的拉深试模,得出零件的成形性能与有限元模拟结果一致。研究结果表明,基于正交试验法对冲压成形工艺参数优化是可行的,能够缩短产品试模周期,提高成形质量。