基于BP神经网络和SQP算法的轮毂锻模优化设计

针对轮毂锻模的上模芯磨损剧烈的问题,将锻造成形数值模拟、BP神经网络和SQP算法耦合以优化模具的型面,改善上模芯的磨损情况,从而提高模具的寿命。基于MATLAB平台,以等磨损为目标建立优化数学模型,采用3次样条插值曲线描述上模芯成形部位的轮廓形状。结合锻造成形数值模拟和修正的Archard磨损模型得到计算结果并以此训练BP神经网络,建立模具型腔控制点与目标函数之间的映射关系。运用SQP算法对设计变量进行寻优,得到最优的上模芯成型部位的轮廓形状,并对此轮廓的磨损情况进行数值模拟验证。结果表明：优化后成形上模芯磨损量减小且更加均匀,等磨损值下降了38.4%。     

基于遗传算法的挤压模具型腔形状优化设计

以磨损为目标建立优化数学模型，采用B样条函数插值描述模具型腔轮廓形状，基于有限元和修正的Archard磨损模型计算结果训练BP神经网络，建立模具型腔控制点与目标函数之间的映射关系，计算遗传算法的适应度值，优化模具型腔．研究结果显示：采用本方法得到的模具型腔形状，与锥形模相比，沿其表面最大磨损深度降低了63．9％，磨损深度分布均匀，说明此设计方法可行．     

焊合室高度对平面分流组合模挤出成型的影响

运用QForm数值模拟软件,分别对5种不同焊合室高度的模具进行模拟,分析了平面分流组合模焊合室高度对铝型材挤压成形的影响.模拟结果显示,随焊合室高度的增大,模具应力、焊合室内静水压力、模芯Z向位移和挤压力均增大,型芯与分流桥桥底结合部位的应力集中现象更加显著,焊合室底部的应力分布更均匀.本文通过QForm软件所得结论为模具结构参数选择提供参考.     

DP780高强钢板的弯曲凹模圆角曲形优化

针对冲压成形过程中模具磨损及零件表面黏模等问题,以DP780高强度钢板U型弯曲成形为例,采用有限元数值模拟及工艺试验相结合的方法,对弯曲成形模具凹模圆角区域进行磨损区域预测及凹模圆角优化设计。研究结果表明:基于FEM-Archard磨损模型预测的弯曲成形黏模区域与试验结果相吻合;凹模圆角和形状对模具圆角表面磨损深度影响很大,凹模圆角半径越大,磨损深度越小;偏差-椭圆弧比标准圆弧、椭圆弧具有更好的抗成形黏模性能。     

K35叉车发动机罩冲压成形数值分析及优化

利用数值模拟技术提取工艺参数,对生产中的K35叉车发动机罩拉深成形过程进行有限元分析,采用正交实验法对工艺参数进行优化设计。最后,从生产工序和成形质量等综合考虑,对模面做局部修改,经过数值模拟后做生产性验证。通过工艺参数优化控制缺陷的产生,此技术可以用来指导机罩模具的设计,减少机罩试模时间。     

直齿圆柱齿轮精锻模具设计及有限元分析

针对某直齿圆柱齿轮,进行了带浮动式凹模的精密锻造模具的设计.并结合此浮动式模具结构,利用刚塑性理论方法建立了该直齿圆柱齿轮精锻的合理有限元模型,采用DEFORM-3D软件对整个成形过程进行有限元数值模拟.得到了变形区的速度场分布、坯料的damage分布等,分析了其分布规律.由此验证了带浮动式凹模的精锻模具结构的合理性,为有效地进行工艺研究、优化工艺参数提供了方法和依据.     

曲面件柔性拉伸成形时的过渡区

利用多夹钳式拉伸成形机能够实现夹持和拉伸成形的柔性化特点,对投影面为梯形的曲面件分别建立矩形板料和梯形板料夹持有限元模型,并进行了不同过渡区的矩形板料和梯形板料的数值模拟.结果表明,随着过渡区最大长度的减小,板料容易贴模,成形力减小,成形件的最大应变值减小,有效成形区应变、厚度分布更均匀,成形效果更好.对投影面为梯形的曲面件进行拉伸成形实验,实验结果与数值模拟结果吻合,验证了数值模拟的正确性.多夹钳式拉伸成形机能够根据模具形状合理设计过渡区形状,提高成形质量,节省材料,降低拉伸成形成本.     

电视机托架回弹补偿的Dynaform分析

模具补偿是减小冲压件回弹的一种有效方法。利用有限元模拟软件Dynaform对电视机托架的成形和回弹过程进行数值模拟分析,提出基于Dynaform回弹补偿功能进行模具型面设计的方法,在成形和回弹过程模拟分析的基础上,根据回弹量对电视机托架初始模具型面反向补偿修正,得到了满足电视机托架成形精度要求的模具型面,使模具修正在计算机上达到量化,从而减小生产中的试模时间并且降低试模成本。     

圆柱直齿轮精密塑性成形数值模拟研究

利用三维造型软件Unigraphics NX对圆柱直齿轮进行参数化建模,采用分流孔分流和浮动凹模耦合工艺成形,使用有限元数值模拟软件Deform-3D对冷锻成形过程进行三维刚塑性有限元数值模拟,确定最佳匹配的工艺参数组合.以此优化成形工艺,为成形研究提供了参考.     

基于Archard理论的挤压次数对模具磨损量的影响分析

针对前次挤压对后次挤压的模具磨损有着显著影响,模具的总磨损量并不与单次磨损量呈简单的线性关系,将考虑温度影响的Archard磨损计算修正模型与有限元数值模拟分析方法相结合,预测铝合金挤压过程中模具表面磨损最严重的部位,建立该部位磨损量与挤压次数之间的确切关系,并由此提出一种考虑挤压次数影响的总磨损量计算公式.     

Hastelloy G3管材热挤压模具磨损有限元分析

基于修正的Archard磨损模型,利用DEFORM-2D有限元软件分析了镍基耐蚀合金(Hastelloy G3)管材热挤压成形时挤压工艺参数对模具磨损的影响规律. 结果表明,挤压模具的磨损主要集中在锥模出口处. 模具最大磨损深度随着挤压速度、坯料预热温度的升高而降低,随摩擦因数的增大而升高. 模具表面磨损深度随着模角的增大而升高. 最佳热挤压工艺参数是:挤压速度200mm·s-1,坯料预热温度1180℃,摩擦因数0.05,界面换热系数5N·mm-1·s-1·℃-1. 此时,模具最大磨损深度为0.0515mm,模具可重复使用20次.     

基于数值模拟和响应面法的级进模成形优化

针对级进模成形件存在的起皱、破裂和成形精度低等质量缺陷,以某阀门支架零件为研究对象,采用多工步多工序的建模方法建立级进模成形全工序有限元模型。该模型可继承已成形工步的变形、应力等信息,并能够分析相邻工步变形的相互影响。以最大减薄率、最大增厚率和导正孔移动量作为优化目标,以压边力、摩擦因数、凸凹模间隙为设计变量,给出一种用于控制优化级进模成形件质量的数学模型;结合响应面法将此优化模型用于该阀门支架零件级进模成形参数的优化,得到质量缺陷最小化的成形参数组合。研究结果表明:采用该方法所得数值模拟结果与实际生产试制结果相吻合,无起皱和破裂缺陷,表明该优化方法是可行的,可有效指导级进模成形零件的产品质量控制。     

基于数值模拟的厚板小孔类的模具寿命预测

随着冲压技术的不断发展,厚板小孔类零件的开发越来越多。但是生产此类零件的模具通常工作在恶劣的环境中,所以这类零件的广泛生产受到制约,其中一个重要的制约因素是模具寿命。因此选择厚板小孔冲裁模具作为研究对象,在分析了厚板小孔冲裁模具的特点和模具寿命研究理论的基础上,得到了模具寿命的影响因素,然后基于塑性成形有限元分析软件DEFORM进行模具寿命的数值模拟,通过分析凸模所受等效应力与磨损量的变化,总结出不同工艺参数对凸模寿命的影响规律。     

列车车体106XC型材挤压过程数值模拟及模具优化

以列车车体106XC型材为例进行挤压模具结构设计;在HyperXtrude10.0软件平台上,采用基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)网格描述的有限元方法,实现大断面复杂截面铝型材挤压过程的数值模拟。通过增加模芯处引流孔直径、增大引流槽的斜度、调整二级焊合室的大小和工作带长度等措施,对模具进行结构优化,优化后型材最大变形量明显减小,出口处金属流速得到均衡。研究结果表明:数值模拟结果与生产试模结果吻合良好,表明数值模拟结果能为大型复杂截面铝型材挤压模具结构设计提供有效指导。     

CAE驱动的轿车横梁拉延工艺模面设计

为了生成曲面质量较高,并方便输出与CAD系统协同的曲面构建,以轿车横梁结构件为研究对象,应用CAE软件AutoForm,采用CAE全程驱动制件模面设计的方法,设计了制件的拉延模面,探讨了模面设计过程中的关键设计要点,研究了对应模面的拉延成形情况,针对成形数值模拟结果提出了合理的优化方法。结果表明:CAE全程介入的轿车横梁模面设计,能够快速、有效地获得拉延成形工艺模面,进而提高了模具的开发效率,缩短了模具的开发周期。     

卡车后围板的冲压仿真与优化

以某新型卡车后围板为研究对象,利用数值模拟软件DYNAFORM,采用真实拉延筋的方法对其进行了成形模拟,通过模拟分析对其成形工艺参数和模型进行了必要的优化,避免了开裂等缺陷的产生.模拟结果与实验结果对比,验证了冲压仿真技术的可靠性.利用数值模拟技术对汽车覆盖件进行成形性分析,为冲压工艺规划和模具的设计提供指导性意见.     

载重汽车用直齿轮冷挤压组合凹模的优化设计

为提高载重汽车用直齿轮冷挤压组合凹模的使用寿命,以组合凹模的齿形腔等效内径、直径比和过盈系数为设计变量,以降低模芯内壁等效应力为优化目标,建立组合凹模结构参数与等效应力的Kriging模型。应用Kriging模型结合粒子群算法,在可行变量空间内寻优,得到组合凹模最佳结构尺寸为:模芯外径D_2=107.485 mm,中圈外径D_3=187.215 mm,外圈外径D_4=274.839 mm,模芯与中圈的单边径向过盈量U_1=0.134 mm,中圈与外圈的单边径向过盈量U_2=0.253 mm,采用优化后的组合凹模进行数值模拟。研究结果表明:在模芯消气带齿槽处等效应力最大,其值为1 870 MPa。优化方法为齿类零件冷挤压成形组合凹模设计提供了定量的确定方法。     

端盖热挤压成形方案优化设计及多目标模具磨损失效的分析

为了优化端盖零件的成形质量,为端盖零件的实际生产加工提供理论依据,本文设计采用模拟端盖零件的2种成形方案及过程,对最优方案利用追踪点的方法获取符合加工挤压件要求的直径,并基于正交试验与数值模拟技术研究多目标参数对凸模模具磨损的影响以及凸模磨损的具体位置,最后利用反求法探寻加工后凸模是否发生损坏或者继续加工是否会造成凸模损坏。模拟结果表明:利用方案一成形方法加工端盖零件效果最好,Φ27. 54、Φ27. 62两种直径下端盖的成形效果最为理想,符合加工要求;端盖在热挤压成形过程中以凸模磨损深度为判断依据的最优水平为C1D4组合,即挤压速度为100 mm/s,凸模初始硬度为60 HRC;挤压速度为100 mm/s时凸模的抗磨损能力比300 mm/s时提高1. 3倍以上;凸模初始硬度为60 HRC时其抗磨损能力比52 HRC时提高1. 3倍以上,在很大程度上增加了模具使用寿命; P3、P6点位置的凸模磨损最严重,但模具的表面压强、表面温度等均符合加工要求,故凸模磨损符合生产要求。上述结果表明:本文端盖热挤压成形的优化设计符合生产加工要求。     

基于响应面法的直齿轮冷挤压工艺多目标优化

针对某型大模数行星直齿轮在精锻成形工艺中成形载荷大、齿形塌角大及弹性回复影响齿形精度等问题,提出一种新型约束分流正冷挤压工艺.以降低成形载荷、减小轴向塌角长度及取得弹性回复量较小的齿轮为优化目标,以凹模入模角、毛坯直径系数、摩擦系数和模具挤压速度为优化变量,借助正交实验设计与Design-Expert V8软件进行响应面拟合建模分析,得到成形载荷及塌角长度的二阶响应面模型和弹性回复的线性模型,同时借助该软件进行多目标优化,得到最佳工艺参数组合,即入模角为67°,直径系数为1.15,摩擦系数为0.06,模具下压速度为52mm/s.有限元模拟和生产实践结果表明:优化后的工艺参数组合能生产得到弹性回复较小、表面质量好的行星直齿轮冷挤压件,并能有效减小塌角、降低成形载荷.     

基于近似模型和数值模拟的连杆热锻成形工艺设计优化

提出了基于近似模型和数值模拟的设计优化方法.在利用有限元分析连杆热锻成形过程的基础上,以降低锻件成形过程中变形损伤为目标,以飞边槽形状参数为设计变量,采用响应面法近似模型建立了设计变量与目标函数的初始近似模型.在设计优化过程中,用近似模型代替实际的数值模拟程序,计算锻件内部的损伤值,对连杆热锻成形工艺参数进行了优化计算,取得了较为理想的效果.