异形截面管充液成形工艺及过程优化

异形截面管件广泛应用于汽车底盘结构件领域,它不仅可以充分利用材料的强度和刚度,而且是实现结构轻量化的重要措施之一。对汽车底盘变截面管件进行研究,利用有限元软件Dynaform建立了QSTE340低碳钢管材充液成形的有限元模型。研究了充液成形过程中管材预制坯形状、初始屈服压力、整形压力及推头轴向进给量对成形结果的影响,并通过试验验证了仿真分析的准确性。研究结果表明:在异形截面管零件成形过程中,管材预制坯各截面周长与最终零件各截面周长相近时,可以提高成形质量;当初始屈服压力为70 MPa、整形压力为200 MPa、轴向补料量为25 mm时,可以成形出合格零件。     

某汽车后地板横梁冲压成形数值模拟及参数优化

以某汽车后地板横梁为研究对象,对其结构特征进行了分析,设计了拉延成形→切边冲孔→翻边整形的工艺方案,并利用Autoform软件建立了有限元分析模型。针对零件在拉延和翻边整形过程中出现的起皱和拉延不充分现象,对拉延模具型面进行了优化设计;并采用了一种基于响应面法的优化方法:以分段式拉延筋的阻力系数和压边圈的压边力为优化因素,将最大减薄率和最大增厚率作为目标函数,利用响应面法,构建优化因素与目标函数的拟合方程;求解得到最优的参数组合:t_1为40%、t_2为30%、t_3为40%、F_b为900 k N;最终经过验证,预测结果与模拟验证结果具有较好的吻合度,并且通过试生产,得到了合格零件,验证了该方法的正确性。     

X形管内高压成形过程的加载路径优化北大核心CSCD

加载路径对X形管内高压成形质量至关重要,只有加载路径的各参数匹配得当,才能获得合格的成形件。利用DYNAFORM软件模拟不同加载路径下X形管的成形性能。并基于Box-Behnken Design试验设计和响应面法,以内压力、轴向进给量、背向位移量以及摩擦因数为试验因素,分别建立以最小壁厚、支管高度和极限圆角半径为目标的响应面模型。通过方差分析和回归方程分析,对X形管内高压成形过程的加载路径进行设计和优化,有效地改善了壁厚分布、减小了极限圆角半径、提高了支管高度。采用软件的数值优化功能筛选出最优的加载路径,并在此加载路径下对X形管内高压成形模拟结果和试验结果进行对比,发现误差在5%以内,并且壁厚分布具有一致性,说明了该加载路径优化方法具有较高的准确性和较好的可行性。     

矩形花键冷挤压成形工艺参数多目标优化

针对矩形花键冷挤压成形中出现齿形充填不饱满和成形力过大的缺陷问题,以x1(坯料直径)、x2(坯料初始倒角)、x3(入模半角)为优化变量,采用响应面法结合有限元数值模拟对花键冷挤压成形工艺参数进行多目标优化。根据实验设计结果分别建立了两个目标函数的二阶响应面模型,方差分析结果表明,模型预测精度高并能够较好地描述两个目标函数关于设计变量的响应。在优化范围内得到矩形花键轴成形最优工艺参数为:x1=Ф48.5 mm,x2=20°,x3=15°。将优化后的工艺参数进行实际验证,结果表明:前端塌角量降至0.27 mm,最大成形力降至1300 k N。工艺试验证明了采用多目标优化得到的工艺参数可以获得合格的产品。     

汽车发罩内板成形工艺参数多目标优化

针对某汽车发罩内板,通过三维软件设计零件的工艺补充面和压料面,并借助数值模拟软件对成形工艺参数进行优化分析.首先采用单因素变量法寻找较好的模拟结果,然后采用正交试验方法对拉延成形的压边力、压机速度和摩擦因数3个因素进行试验设计,各因素的取值范围依据单因素实验确定.零件质量控制中主要考虑最大减薄率、最大增厚率和起皱趋势3个因素.其中最大减薄率和最大增厚率通过软件后处理直接查看,起皱趋势的评价采用起皱评判函数通过编程计算.多目标优化得出最优的参数组合为:压边力为1.4 ×106 N,压机速度为20mm· s-1和摩擦因数为0.15.利用优化所得参数进行试模,结果表明,零件的板料流入量和数值模拟结果吻合.     

响应面法在发动机隔热罩冲压成形工艺参数优化中的应用

借助Dynaform软件,通过与实验结果对比,较准确地建立了某公司生产的发动机隔热罩冲压成形仿真模型.在此模型基础上,采用BBD设计安排实验,以冲压工艺参数为自变量,最大减薄率和起皱率为因变量,分别建立了工艺参数与最大减薄率和起皱率的二次多项式响应面模型,并对两个模型进行优化.以最大减薄率未优化响应面模型为约束,起皱率未优化响应面模型为目标函数,以及最大减薄率优化响应面模型为约束,起皱率优化响应面模型为目标函数,分别对工艺参数进行优化.结果显示,优化后的隔热罩仿真模型最大减薄率和起皱率控制在较好范围,且优化响应面模型的结果更优.     

基于改进蚁群算法的渐进成形工艺参数优化

针对渐进成形板厚分布不均、易导致局部破裂的问题,以平均减薄率作为目标对象,提出一种用于渐进成形工艺参数组合优化的改进型蚁群算法。通过回归分析,建立了以成形角、工具头直径、初始板厚和轴向进给量为自变量的减薄率四元二次型模型,给出了减薄率最小值优化问题模型及其约束条件。针对不同成形角的圆台件,通过蚁群算法,寻找到符合目标的最优工艺参数组合为工具头直径Φ10mm、初始板厚1.0mm和轴向进给量1.0mm。以成形角30°,37°,45°和60°的圆台件为例,利用优化所得工艺参数分别进行ANSYS/LS-DYNA仿真和Al1060铝板实验。结果表明,与Sine法则减薄率相比,改进蚁群算法、仿真及实验的减薄率偏差最大分别为0.823%,1.16%和3.4%。     

大截面变化率汽车排气管的多工步液力成形工艺

为解决某乘用车大截面变化率排气管的整体制造难题,以439铁素体不锈钢管作为研究对象,基于eta/DYNAFORM建立了包含合模、补料、成形、整形在内的液力成形过程的有限元模型。并与实验相结合,研究了关键工艺参数对成形质量的影响规律,设计并优化了液力成形加载路径。结果表明,加载路径对排气管的壁厚分布和减薄率有显著影响。第1道次下,经响应面法优化后得到了成形压力、整形压力、轴向补料位移所组成的加载路径,所得到的零件最大减薄率为15.3%。第2道次下,优化后的最大减薄率为5.0%。第3道次下,优化后的最大减薄率为5.2%,以上3道次优化前的累计最大减薄率为31.5%,优化后的累计最大减薄率为23.7%,降低幅度为24.7%。最终通过实验验证证实优化后的液力成形工艺显著降低了零件成形开裂风险,并获得了质量优异的大截面变化率整体汽车排气管零件。     

基于响应面模型的多工步成形零件优化设计

针对多工步成形的阶梯盒形件容易出现拉裂缺陷的问题,选取板料最大减薄率为目标函数,结合面心立方的试验设计方法,采用有限元软件DYNAFORM对不同尺寸的零件成形过程进行模拟,建立基于移动最小二乘法的二阶响应面模型,以逐步近似代替设计参数与输出响应之间复杂的隐式关系,并运用遗传算法,在兴趣域内进行全局寻优,得到优化的设计尺...     

汽车中通道拉延成形工艺参数多目标优化

针对某车型中通道零件易出现拉裂和起皱等缺陷,提出通过工艺分析和工艺补充面设计来得到零件的成形工艺流程和工艺补偿面。借助AutoForm软件,建立中通道的拉延成形工序的有限元模型,通过初步模拟,确定以压边力、摩擦系数和拉延筋阻力系数作为试验因素,通过正交试验设计,以优化拉延成形工艺参数。试验中,以最大减薄率和起皱趋势评价函数作为优化的目标函数,并采用多目标优化方法,获得最优的工艺参数组合。实际试模中采用优化后的参数进行试验,得到中通道的产品区域无拉裂和起皱缺陷。     

基于灰色关联度分析与响应曲面法的汽车驾驶室底板拉深成形优化

为解决某轻型卡车驾驶室底板在拉深成形过程中出现开裂的问题,以Dynaform软件为平台,利用灰色理论和响应面法,对拉深成形过程中的参数进行优化,首先将灰色理论和正交试验相结合,获得在不同参数组合下板料成形的最大减薄率,然后对试验数据进行灰色关联度分析,获取对最大减薄率产生影响的2个主要参数:压边力和模具零件间隙,最后将模具零件间隙和拉深筋的高度作为输入,最大减薄率作为输出,进行响应面法寻优得到最优解。通过对比优化前后的成形效果和试验结果可知,优化后的工艺参数改善了轻型卡车底板拉深成形质量。     

基于响应面汽车变速器螺旋伞齿轮精锻成形工艺优化

针对螺旋伞齿在精锻时齿形成形质量差、成形载荷过大等缺陷,以某汽车变速器螺旋伞齿轮为研究对象,建立了以坯料始锻温度、摩擦系数以及压力机速度为设计变量,以最大成形载荷和终锻填充率为目标函数的二次多项式响应面模型,结合数值模拟方法以及Matlab优化工具箱,得到了优化的成形工艺参数为:坯料初始温度1000℃、摩擦系数0.3和摩擦压力机的成形速度200 mm·s-1.最后基于优化后的工艺参数,通过工艺试验验证了该模型的有效性,试验获得的螺旋伞齿齿形饱满,设备成形载荷满足要求.     

杯形件冲压成形优化的研究

使用3参数Barlat-Lian屈服准则,通过有限元软件模拟杯形件的拉深成形,获得压边力、凹模圆角半径参数与破裂、起皱、厚度最大变薄率之间关系的数据;通过多元非线性回归处理,分别建立压边力、凹模圆角半径参数与破裂、起皱、最大变薄率的目标函数模型.进一步运用层次分析法求出各目标函数的权重,将多目标函数转化为单目标优化的数学模型,求出成形工艺的参数优化解.最后通过模拟和实验验证杯形件的成形,证明了该方法的可行性.     

高温合金薄壁扭转异型管液压压制成形

针对管材截面形状异型以及管坯存在扭转角度造成的成形困难问题,结合内高压成形和压制成形提出液压压制成形法.对异型管件液压压制成形过程进行理论分析和实验研究,采取正交实验模拟方案,探究管坯初始压力、最大压力、整形时间对GH4169高温合金薄壁管成形过程管坯最大减薄率和最大回弹量的影响显著性.结果 表明:初始压力和整形时间分...     

T型管轴压胀形的数值模拟研究

基于ABAQUS软件对T型三通管轴压胀形进行了数值模拟,分析了内压力、轴向进给量对成形质量的影响。研究结果表明:当进给量一定时,支管高度随内压力的增大而缓慢增高,但最小壁厚明显变薄;当内压力一定时,支管的高度随着轴向进给量的增加而迅速增高,同时壁厚差也迅速加大;当上冲头的初始位置为6 mm和摩擦系数为0.1时,内压力为90 MPa,轴向进给量为13.5 mm时,得到的三通管性能最好。     

车辆A柱加强板热冲压工艺的NSGA-Ⅱ多目标优化

为了提高车辆A柱加强板的热冲压质量,提出了响应面法与NSGA-II算法相结合的工艺多目标优化方法.以最小化冲压件的最大减薄率和最大增厚率为优化目标,选择板料初始温度、摩擦系数、上下模压料力等作为优化参数,使用Box-Behnken方法设计了4因素3水平实验,依据Autoform有限元软件得到了实验仿真结果.基于二阶响应...     

基于CAE和灰色关联的汽车前门外板冲压成形工艺参数多目标优化

以某车型前门外板为例,根据AutoForm初步数值模拟结果,将成形最大减薄率和修边后最大回弹量作为优化目标,以拉延R角半径、拉延筋阻力、摩擦系数、压边力、冲压速度为自变量,设计5因素4水平的正交试验。采用灰色关联分析法,对正交试验数据进行处理,计算各工艺参数对目标函数的关联系数和关联度,得到多目标优化的最优工艺参数组合:拉延R角半径为27 mm、拉延筋阻力为175 N·mm~(-1)、摩擦系数为0.13、压边力为1450 kN、冲压速度为2500 m·s~(-1)。使用优化过后的成形工艺参数在AutoForm中进行再次模拟,结果显示成形最大减薄率和修边后最大回弹量都得到合理控制。将优化后的工艺参数用于指导工艺设计和模面回弹补偿,然后进行模具结构设计、制造和试模,实际结果表明,前门外板冲压成形质量合格。     

冲压成形过程中拉延工艺参数的优化设计

在冲压成形过程中,工艺参数的波动会导致成形结果不稳定。文章选择对成形质量影响最大的工艺参数,即材料参数、拉深筋、工具摩擦系数、压边力等作为优化变量,以成形极限曲线(FLD)作为目标函数,综合考虑冲压件成形过程中起皱和破裂的影响,基于Pro/E平台上的FASTAMP增量法求解器,采用蒙特卡罗(MonteCarlo)模拟、二次响应面模型,以及遗传算法对板料成形质量进行优化,并完成了该优化系统的开发。通过后排座靠背零件冲压实验表明,所采用的方法切实有效。     

加载路径对变径管内高压成形影响的模拟研究

基于Dynaform有限元模拟软件,在获得合适总轴向进给量以及最大内压力的基础上,重点探讨了轴向进给路径以及内压力加载路径对变径管内高压成形的影响。结果表明：按照前段进给速度大于后段进给速度的双线性轴向进给方式进给能得到一条最优的轴向进给路径;梯形内压加载方式的成形结果要明显优于线性内压加载方式,且当内压区间为40～60MPa时,梯形内压加载方式的成形结果达到最优化。     

基于响应面法的汽车发电机磁极锻造成形工艺多目标优化

针对汽车发电机磁极锻造成形过程中出现的填充不满、成形载荷过大、局部应力过大等缺陷,采用Deform软件对磁极锻造成形过程进行数值模拟分析。以降低未填充率、成形载荷和局部应力最大值为优化目标,以坯料直径、锻件温度、挤压速度和摩擦条件为优化变量,通过4因素5水平的中心复合试验,采用响应面法进行建模分析,最终得到3个优化目标的二阶响应面模型;对所建立的模型进行方差分析,通过模拟试验验证了该模型的准确性和可靠性。实际生产表明:采用优化工艺参数组合可以得到成形缺陷较小的磁极锻件,锻件成形精度可以达到±0.5 mm;成形载荷和局部应力最大值得到降低;提高了模具寿命及生产效率。