基于sobol法的热成形工艺参数全局灵敏度分析及优化设计

基于Archard理论,运用有限元软件对热冲压过程进行数值模拟分析,计算冲压过程中模具表面磨损。提出一种计算热成形工艺参数灵敏度的方法,该方法基于蒙特卡洛法和响应面法,建立主要工艺参数的磨损量响应面近似模型,进而采用sobol全局灵敏度分析法和蒙特卡洛法对工艺参数的全局灵敏度进行分析。结果表明,冲压速度、板料温度和模具温度对磨损的影响最大。在此基础上对冲压速度及板料温度进行优化设计,以使磨损量达到最小。     

基于正交试验的曲轴热锻工艺参数优化

根据某曲轴模具磨损,基于Archard磨损有限元理论,从模具磨损失效出发,针对影响模具磨损量的工艺参数,设计正交试验。采用Deform数值模拟,研究了工件初始温度、模具初始温度、工件与模具之间摩擦系数以及模具硬度对成形载荷和模具磨损的影响。优化了曲轴热模锻成形的工艺参数,综合考虑多指标因素,分析得到影响曲轴成形力和模具磨损量的最优工艺参数,即坯料初始温度为1150℃、模具初始温度为250℃、摩擦系数为0.3、模具硬度为65 HRC。     

基于正交试验管廊固定螺母冷镦成形的分析及优化

以某市政管廊固定螺母冷镦成形为例,基于Archard磨损理论,采用有限元分析软件Deform-3D对螺母冷镦过程中工位4下冲头进行优选。然后通过正交试验得到冲压速度、模具表面硬度、模芯圆角半径、摩擦系数对下冲头磨损的影响规律,得到最优工艺参数组合为:冲压速度5 mm·s~(-1)、模具表面硬度58 HRC、模芯圆角半径3 mm、摩擦系数0.13。采用优化后参数进行模拟分析,下冲头最大磨损量为2.93×10~(-5)mm,较优化前大幅降低,基于模拟结果预测出下冲头使用寿命。最后采用最优参数组合进行试模,工件质量良好,未出现材料折叠、拉毛等缺陷,符合生产要求,为制件实际生产提供了理论依据。     

汽车前立柱加强件热冲压成形的温度场模拟分析

利用Dynaform软件对汽车前立柱加强件的热拉延成形过程进行了模拟分析,得出工艺参数(冲压速度、压边力、模具温度)对板料温度的影响,并分析了板料温度分布规律。结果表明:冲压速度和模具温度对板料温度影响较大,压边力对板料温度的影响较小;在冲压速度80 mm/s,压边力70 MPa,模具温度50℃时零件成形效果较好;板料温度分布不均匀,压边区域温度最低,表面和侧壁温度最高。试验获得了合格制件,验证了模拟结果的可靠性。     

轴承端盖温挤压成形工艺模具磨损研究

依据轴承端盖的结构特点,利用DEFORM-3D有限元软件对锻件进行温挤压成形工艺过程的数值模拟分析。基于Archard磨损理论分别以坯料始锻温度、模具初始硬度和模具初始温度作为变量,以凸、凹模的磨损量最小为目标获得最优工艺参数组合。通过对最优工艺参数组合的二次模拟得出最小磨损量,并利用稳定阶段磨损量公式估计模具的使用寿命,为实际生产中模具的选择提供一定指导作用。     

基于Deform的锌合金冲模零件磨损特性研究

针对2号锌合金冲模零件的磨损问题,以汽车覆盖件冲模为研究对象,通过Deform-3D模具磨损分析模块获得模具零件型面的各点磨损情况,确定模具零件易发生磨损的区域。通过对比试验,研究了压边力、板料参数及冲压速度等工艺参数对磨损程度的影响。研究结果表明,凸模边缘圆角带磨损明显,底面和侧面磨损量较小;冲压速度、压边力和模具零件磨损量成正比关系,板料参数对模具零件的磨损影响较为显著;采用阶段性节点控制的方式预测模具使用15.5万次冲压后的磨损量与仿真结果误差为1.18%,表明此预测方法精准可行,对成形工艺和模具结构设计有一定的指导意义。     

基于RSM的汽车不锈钢板件冲压模具磨损CAE分析

为了减少汽车异形不锈钢板件在冲压过程中的模具磨损,应用CAE分析软件Deform-3D对板料冲压过程进行数值模拟,并基于响应面法,以凸、凹模的磨损深度为优化目标,对冲压工艺参数进行优化。采用Box-Behnken设计冲压试验组,并结合Archard模型,建立了压边力、冲压速度、冲压间隙与评价参数之间的响应面模型,得到了各工艺参数对模具磨损的影响规律,综合分析后,确定了最优冲压工艺参数组合为：压边力为375 kN、冲压速度为78.5 mm·s^-1、冲压间隙为2.17 mm。同时,根据最大磨损深度结果对冲压模具的寿命进行了预测,最终经过冲压实践证明,采用最优冲压工艺参数组合,冲压模具的实际寿命为3721件,与预测结果的一致性较好,模具寿命得到大幅提升。     

基于正交试验的不锈钢冲压模具磨损分析及优化

模具磨损是影响模具使用寿命的重要因素之一,将正交试验法与冲压数值模拟相结合,综合评估了不锈钢冲压模具的模具硬度、摩擦系数和冲压速度对冲压模具磨损的影响,并确定最优影响因素组合。以汽车消音器外壳冲压模具为例,建立了冲压件和模具的计算机辅助工程模型,分别运用正交试验及参数试验方法进行仿真计算方案的设计。通过正交试验分析,获得了各因素对模具磨损的影响按从大到小的顺序依次为模具硬度、摩擦系数、冲压速度;同时,通过极差、方差等分析,发现模具硬度和摩擦系数对模具的磨损有显著影响。由两种试验方法对比发现,正交试验获得的磨损量比参数试验获得的磨损量减少了61.4%,最优参数组合为模具硬度65 HRC、摩擦系数0.08、冲压速度200 mm·s~(-1),该优化组合为减少模具的磨损量提供了一种参考。     

薄壁锁紧螺母冷镦过程模具磨损分析及参数优化

以某车用薄壁锁紧螺母冷镦过程模具磨损为研究对象,基于Archard理论建立磨损模型,采用DEFORM-3D软件对冷镦过程中磨损较为严重的模芯进行仿真,分析其磨损原因。以降低模芯磨损量为目标选取冲压速度、摩擦系数、模芯圆角和模芯表面硬度等4个重要工艺参数,设计4因素3水平正交试验对参数进行优选,得到最优工艺参数组合。结果表明,冲压速度对模芯磨损影响最为显著,采用优化后工艺参数进行试模,模芯磨损大幅降低,实际生产结果与有限元分析结果一致。     

基于正交试验的汽车扭力臂热锻模具磨损分析及优化

基于Archard理论磨损模型与Deform-3D软件,建立扭力臂热锻有限元模型。利用正交试验法对坯料初始温度、模具初始温度、上模运动速度及摩擦系数进行组合,并模拟得到了模具磨损量。运用极差分析法对试验数据进行处理,得到了各个参数对热锻模具磨损的影响程度及最优工艺参数组合。结果表明,各个参数对模具磨损的影响由大到小为:上模运动速度摩擦系数坯料初始温度模具初始温度。结合实际生产情况,确定最优工艺参数组合为:坯料初始温度为1200℃,模具预热温度为300℃,上模运动速度为10 mm·s~(-1),摩擦因数为0.3,此时的模具磨损量为0.000333 mm。     

汽车半轴热摆辗成形凹模温度场有限元分析

基于有限元分析软件Deform-3D,建立了汽车半轴锻件热摆辗成形有限元模型及热传导过程模型,对热摆辗成形过程中凹模的温度场分布规律进行研究。分析了温度场分布对凹模磨损的影响规律,并结合汽车半轴锻件的热摆辗成形试验进行验证。研究结果表明:在汽车半轴锻件热摆辗成形过程中,在模具的凸、凹模法兰台阶过渡位置上,由于受到热传导和塑性剪切的相互作用,温度上升最快,最高温度达到599℃,造成模具表面硬度下降,从而引起法兰台阶过渡区域模具磨损量增大。     

热冲压模具冷却水道FEM-CFD耦合优化研究

基于FEM-CFD耦合优化方法对某车型B柱进行了连续热冲压数值模拟,获得了热冲压模具冷却水道优化设计方案并研究了热冲压设计参数对模具冷却性能的影响规律。结果表明:水道换热系数h c和水道与模面距离H能显著地影响冷却系统性能和模具温度分布。在设计冷却水道时通过引入水道换热系数h c对H、D(水道间距)、R(水道半径)参数进行了集成优化。该方法对热冲压模具冷却系统的设计具有重要意义。     

基于Dynaform的B柱加强件热冲压全流程仿真及优化

为研究不同工艺参数对超高强钢热冲压零件成形质量的影响规律,以B柱加强件为研究对象,基于Dynaform进行热成形及保压淬火全流程数值模拟。通过正交试验分析了坯料初始温度、模具初始温度、压边力和保压时间对热冲压产品的厚度均匀度、马氏体平均转化率和马氏体分布均匀性的影响规律,并且确定了最优工艺参数组合:坯料初始温度为750℃、模具初始温度为30℃、压边力为5000 N、保压时间为15 s。通过仿真验证,结果表明:建立的质量评价标准可以有效保证产品的性能。最优工艺参数组合下零件的质量评价标准分别为:厚度均匀度为0. 0491、马氏体平均转化率为99. 92%、马氏体分布均匀性为0. 0024。     

拉铆套冲孔成形模具磨损分析及工艺参数优化

以拉铆套四工位冷挤压成形为例,针对反向冲孔工序中冲头磨损严重现象,利用Deform-3D软件对冲孔过程进行了有限元数值模拟,并引入正交试验进行工艺参数优化。选取了摩擦因子、冲压速度、模具初始硬度、冲头圆角半径这四个主要影响模具磨损因素,设计4因素3水平的正交试验,以减少冲头磨损量为试验指标获得了最优工艺参数组合。结果表明,当摩擦因子为0.10、冲压速度为6 mm/s、模具初始硬度为70 HRC、冲头圆角半径为0.5 mm时,冲头磨损量最小。     

基于正交试验的车用螺母成形分析及模具磨损优化

以某车用锁紧螺母冷镦成形为研究对象,基于Archard磨损理论,采用有限元分析软件DEFORM-3D对模具磨损及成形载荷进行模拟分析。结果表明:制件成形符合工艺要求。为得到更优的成形效果,选取上冲头切入角、冲压速度、模具表面硬度、摩擦系数作为因素,设计正交试验,以降低模具磨损和成形载荷为目标对因素进行优选。分析得出各因素对结果的影响趋势,并通过综合考虑生产效率、能量消耗、设备磨损等因素,得到了最优工艺参数组合为上冲头切入角20°、冲压速度5 mm·s-1、模具表面硬度61 HRC、摩擦系数0. 12。采用最优参数重新进行模拟,上冲头使用寿命得到了大幅提升,并予以试模验证。     

基于响应面法的幅板冲压成形模具磨损

以高强钢幅板为研究对象,采用DEFORM软件对初始工艺方案下的冲压成形效果进行模拟,通过分析得到影响凹模磨损的关键工艺参数。然后,以坯料预热温度、冲压速度、模具预热温度、模具硬度为因素,以凹模磨损峰值为响应量,通过设计响应面试验,对因素和响应量之间的关系进行拟合,得出响应面模型并对模型的准确性进行了验证。得出最优参数组合为:坯料预热温度为800℃、冲压速度为6.1 mm·s~(-1)、模具预热温度为201.5℃、模具硬度为59 HRC。采用最优参数组合进行实际试模,模具的寿命明显提高,验证了模拟响应面模型和模拟结果的准确性,为实际生产中分析模具磨损情况提供了理论依据。     

基于Archard模型的热摆辗模具磨损研究

基于Archard磨损模型,建立了某型号汽车半轴的热摆辗磨损模型,利用Deform-3D软件并结合实验的方法,对汽车后桥半轴热摆辗成形过程中凹模一次磨损深度进行了分析,得到模具的磨损深度分布规律,结果表明:磨损最剧烈位置位于法兰台阶处和凹模筒形之间的过渡圆角位置;模具表面硬度的提高及摩擦因子的降低,模具一次磨损深度将迅速下降,模具的磨损量将大大减小,因此提高模具表面硬度和在模具表面涂覆润滑剂是减小模具磨损、提高模具寿命的有效措施。     

热冲压成形数值仿真及模具冷却系统参数研究

在热冲压成形过程中,为更进一步认识热冲压成形过程,提高零件冷却性能和模具自身冷却能力,数值模拟了高强钢板料的热冲压成形和淬火过程,并对模具冷却系统参数做了研究。运用ABAQUS建立了基于热力耦合的弹塑性有限元模型,数值模拟了22Mn B5高强钢板U型件的热冲压成形和淬火过程,并将数值仿真结果与试验结果对比,验证了数值仿真模型的有效性。通过正交试验设计和灰色关联分析,以成形件最高温度、成形件最大温差、模具最高温度为目标,对模具冷却系统中冷却水流速和管道孔几何参数进行了灰色关联分析。分析结果表明,对上述3个目标影响重要度依次是冷却管道孔径、冷却管到模具表面距离、管道间距、水流速度。     

基于ABAQUS曲底槽型件热冲压成形模拟分析

在超高强度钢板热冲压成形工艺中,能准确预测板料的温度场与模具的受力状况,对工艺制定与模具的优化具有重要意义。通过ABAQUS模拟软件建立塑性体热力耦合有限元模型,对热冲压过程进行模拟仿真,分析板料与模具的温度场以及模具所受的作用力。研究结果表明:板料转移时间控制在10 s内较好;在成形过程中,制件法兰与侧壁部分温度分布均匀且基本一致,制件法兰与侧壁部分的温度低于制件底部部分的温度;为保证模具强度,凸模圆角处及底部、凹模入口圆角处及底部的冷却水道直径及密度应较小,并且应适当增大水道与底部表面的距离。     

支撑板冲压成形模具磨损分析及优化

以某支撑板冲压成形为研究对象,基于Archard磨损理论,采用有限元分析软件DEFORM-3D对其冲压成形过程中出现的模具磨损进行模拟分析,探索了其磨损原因;为最大化模具使用寿命,采用正交试验对影响模具磨损的工艺参数进行优选。选取冲压速度、摩擦系数、模具硬度、压边力作为因素,设计4因素4水平的正交试验,通过对试验结果进行极差和方差分析,得出各因素对结果的影响趋势,综合考虑后确定最优参数组合为:冲压速度为5 mm·s^-1、摩擦系数为0.12、模具硬度为64 HRC、压边力为280 kN,同时,根据模拟结果对模具使用寿命进行预测。采用优化后的参数进行试模,发现模具的使用寿命与模拟结果基本一致,模具使用寿命大幅延长,验证了有限元分析结果的正确性。