基于响应面法（RSM）的锻造预成形多目标优化设计

以航空发动机涡轮盘锻件为研究对象,应用响应面法(Response surfce Methodology,RSM)和有限元数值模拟(FEM)对锻造过程预成形设计的多目标优化问题进行了研究.首先以模具充填完整和提高锻件内变形均匀性为目标,建立了有限元数值模拟与响应面法相结合的二阶分析模型,并对优化结果进行了讨论.其次,在原优化设计的基础上以降低锻造过程的成形载荷为目标进行了预成形再设计.结果表明,应用响应面法可灵活有效的对难变形材料锻造预成形坯料形状进行多目标优化设计.     

基于响应面的大型锻件成形过程模拟技术研究

大型锻件锻造工艺复杂,锻件中心锻造质量难以保证。针对核电用大型圆筒形锻件芯轴扩孔工艺变形特点,结合中心压实法和刚粘塑性有限元法对芯轴扩孔工艺进行有限元数值模拟;应用响应面法,通过建立径向基函数模型,分析下砧量、芯轴转动角度和锻件表面温度对圆筒形锻件锻透性的影响规律,并对优化结果进行讨论,提出了优化锻造工艺的新方法。     

响应面法在大锻件微观组织质量控制中的应用

以某T型截面大锻件分段多道次成形工艺为研究对象,引入数学统计工具-响应面法(RSM)对该分段、不连续变形下的组织均匀性控制问题进行了研究。将工艺条件-道次进行参数表征,采用有限元方法 (FEM)和响应面法相结合,建立了以改善锻件微观组织质量为评价目标,以坯料温度、压力机速度、上模斜角角度和道次表征量为设计变量的二阶响应模型。研究了设计变量与评价目标之间的作用规律,通过Matlab软件得到了最优锻造工艺和工艺参数组合,即采用3道次成形工艺,坯料温度为440℃,压力机速度为8 mm·s-1,上模斜角角度为160°。采用优化结果进行大锻件的生产试制验证,金像分析显示所成形锻件内部组织均匀,表明了应用RSM和FEM可以有效地对分段多道次成形工艺下的锻件组织均匀性进行控制。     

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。     

基于响应面法的铝合金波纹管热屈曲成形工艺参数分析

基于热屈曲成形原理进行了铝合金波纹管单波成形实验研究。通过单因素实验研究了压缩距离、加热温度、压缩速度、加热宽度、管材壁厚以及管材直径对成形质量的影响。在单波成形的基础上,利用响应面法建立了工艺参数与波纹管的波高和波宽之间的关系模型。结果表明,压缩距离和加热温度对不同壁厚和管材直径的波纹管的波高均具有显著影响,加热宽度则对波宽有较大影响,而压缩速度的影响相对较弱。此外,根据响应面模型反推出要获得预期波纹轮廓所需输入的成形工艺参数,并通过实验验证了该模型的可靠性。成形轮廓误差小于4.5%。     

基于响应面法的机床床身动静态多目标优化

为了提高数控机床的加工精度,床身必须具有较高的抗振动性,同时质量应尽可能的轻。文章基于SolidWorks建立TK6920型数控落地镗铣床床身三维模型,将模型导入ANSYS,对床身进行动态有限元研究,得到了床身前四阶模态固有频率和振型。在分析了模态结果后,提出以床身的质量和前四阶加权固有频率作目标函数、床身筋板厚度作设计变量建立数学模型,以确定床身结构多目标优化的最优解。从而使床身质量下降6.14%,前四阶固有频率分别提高8.54%、7.01%、6.99%、8.92%。为TK6920型数控落地镗铣床床身设计与制造提供一种理论指导。     

基于响应面和神经网络模型的7003-T4铝合金防撞横梁拉弯成形多目标优化

以截面形状为目字形的7003-T4铝合金型材为研究对象,以防撞横梁质量最轻和型材拉弯成形之后的截面畸变量最小为目标,以回弹量和最大减薄率为成形质量约束,以横梁摆锤碰撞时摆锤侵入位移为刚度约束,基于有限元仿真技术和NSGA-Ⅱ多目标优化算法,对型材筋的分布、厚度分布以及拉弯成形时的预拉力大小和摩擦系数进行优化设计。研究表明:在没有补拉阶段的型材拉弯成形过程中,影响型材成形后回弹量和截面畸变量的敏感因素顺序为:预拉力大小、摩擦系数;所建立的防撞横梁质量以及摆锤碰撞刚度的多项式响应面模型和回弹量、截面畸变量以及最大减薄率的神经网络模型均具有较高的精度;通过NSGA-Ⅱ多目标优化算法获得型材结构-工艺参数的Pareto最优解。     

基于响应面法的印制电子喷印机结构多目标优化设计

以印制电子喷印机的结构为研究对象,基于ANSYS Workbench平台,对其进行动态特性分析。针对喷印机结构过重问题,在保证结构具有良好动态特性的前提下,结合响应面法与多目标遗传算法,对喷印机的结构参数进行了多目标优化设计。结果表明:基于响应面法和多目标遗传算法,能快速有效地获得喷印机结构优化设计问题的最优解,为产品结构的多目标优化提供了参考。     

基于响应面法的枝杈类锻件挤压成形折叠缺陷参数化研究

以枝杈类锻件挤压成形过程中枝杈根部产生的折叠缺陷为研究对象,采用数值模拟、响应面法及试验相结合的方法进行研究,将影响折叠缺陷程度最大的3个参数,即挤压速度v、冲头底锥相对直径d/D和模具圆弧外端与冲头环形平面距离h作为设计变量,建立了枝杈根部最大折叠长度Llap的目标函数关系式。研究结果表明,增大挤压速度v、模具圆弧外端与冲头环形平面距离h以及减小冲头底锥相对直径d/D均可减小折叠长度,并且对最大折叠长度Llap影响的主次顺序为d/Dh v。试验结果与数值模拟结果均验证了Llap函数表达式的正确性,3种方法所得最大折叠长度误差为5. 44%～15. 02%。     

大型铝合金航空模锻件局部加载成形工艺研究

提出了超大规格铝合金航空模锻件局部加裁成形工艺方案,利用三维有限元软件Deform-3D对锻件分段局部加载成形载荷、两道次之间变形量分配、变形均匀性进行了仿真分析.结果表明:大型锻件局部等温加载工艺可有效降低成形载荷,最大锻造压力均可控制在300MN以内,局部加载2个道次较适合超大规格航空模锻件生产;各道次成形过程锻件温度场均匀,平均等效应变值达到3.6,锻件变形充分;第1道次变形量为40％时锻件等效应力分布最均匀,上模所受侧移力最小;总变形量为55％、第一道次取40％,第2道次取15％时是该锻件等温局部加载最优变形工艺.     

基于响应面和MOGA的卧加主轴多目标优化设计

主轴作为卧式加工中心中最重要的功能部件,对其进行优化设计来提高卧式加工中心的动态性能和运动精度具有重要意义。根据主轴的有限元分析结果,以主轴前端半径和长度、后端半径和长度以及拉刀杆外径为设计变量,总质量最小、总体最大变形最小和1阶固有频率最大为优化目标,利用CCD试验设计方法获得初始样本点,再使用Kriging模型建立响应面。最后利用多目标遗传算法（MOGA）进行优化。结果表明：所提方法实现了主轴质量减少29.6%,总变形量减少30.8%,1阶固有频率增加5.4%。     

6111铝合金固溶工艺多目标优化

利用电子拉伸试验机和维氏硬度计测试不同固溶处理后6111铝合金板的抗拉强度、伸长率和维氏硬度,以固溶温度和固溶时间为自变量,采用响应面模型对抗拉强度、伸长率和维氏硬度进行拟合,并对其进行单目标优化。结果表明:固溶处理工艺参数分别为(540.8℃,31.8 min)、(496.6℃,1.0 min)、(540.6℃,32.0 min)时,抗拉强度、伸长率和维氏硬度达到最大,分别为299.12 MPa、24.95%和106.62;应用第二代非支配排序遗传算法,对多个响应面模型进行优化求解,得到多目标优化模型的Pareto解集,从中可选择使铝合金板综合力性能较好的解,进而获得对应的固溶工艺参数。     

基于响应面法的花键套振动冷挤压参数多目标优化

为提高花键套的成形质量,以降低花键套振动冷挤压的最大成形载荷和提升齿形晶粒度为优化目标,建立了辅助振动工艺参数与优化目标之间的响应面模型,借助Design-Expert软件进行响应面拟合建模分析,得到了最大成形载荷及齿形晶粒尺寸的二阶响应面模型,并借助遗传算法对响应面模型进行优化,获得了最优的辅助振动工艺参数组合,即振...     

基于响应面法的汽车后轮罩工艺参数优化

以某汽车后轮罩作为研究对象,采用响应面法对冲压工艺参数进行优化。选取压边力、拉延筋阻力系数、摩擦因数、凸凹模间隙为工艺参数变量,优化目标为拉延工序最大减薄率和修边工序后最大回弹量。采用Box-Behnken法设计响应曲面试验,建立工艺参数与拉延工序最大减薄率和修边工序后最大回弹量之间的响应面模型;通过响应面模型优化得到的压边力为350 kN、拉延筋阻力系数为0.40、摩擦因数为0.13、凸凹模间隙为0.6 mm。采用经过优化的参数组合模拟得到的拉延工序最大减薄率和修边工序后最大回弹量的误差分别为0.5%和0.2%,可用于替代有限元模型进行计算。根据最优工艺参数组合指导模面回弹补偿并进行试生产,可以生产出满足质量要求的汽车后轮罩。     

预压对大型铝合金壳锻件成形的影响

文章对某大型铝合金XB11壳锻件进行了成形工艺分析,并根据2618铝合金锻造特点,结合生产实际,制定了一套成形工艺方案。基于XB11壳锻件进行CAD参数化实体三维造型,根据有限元法基本原理,利用有限元数值模拟软件DEFORM-3D,对XB11壳锻件热成形工艺过程进行模拟。由初步模拟结果,分析研究了在成形过程中所出现的折叠缺陷产生的原因。通过进一步优化预压坯,获得了能够锻出合格锻件的合理预压形状。优化后的成形工艺方案经试验证明可行,为生产出高质量的大型铝合金壳体锻件提供了科学的依据。     

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...     

基于响应面法的接合螺栓冷成形工艺参数优化

为了降低汽车接合螺栓冷成形载荷,利用Box-Behnken法设计了以冲压速度、摩擦系数、冲头凸台外侧斜角和冲头凸台侧壁长度的四因素三水平试验.以成形载荷为响应目标,获得不同工艺参数下接合螺栓成形载荷的响应模型.通过响应模型和Deform-3D仿真相结合的方法,对影响成形载荷的工艺参数进行优化分析.获得了最优组合参数:凸...