汽车翼子板拉深成形模拟及工艺参数优化

以汽车翼子板为研究对象,采用有限元分析软件Dynaform对其拉深成形过程进行了模拟。针对拉深成形过程中出现的破裂和起皱等缺陷,选取压边力、冲压速度、板料厚度、摩擦系数4个重要成形工艺参数进行正交试验及参数优化,模拟结果表明,最优拉深成形工艺方案为:压边力1600kN、冲压速度3000mm·s-1、板料厚度1.0mm和摩擦系数0.10,得到零件的最大变薄率为27.7%,最大变厚率为8.5%。采用优化工艺方案进行汽车翼子板拉深试模,成形件质量较好,经检测零件最小壁厚0.728mm,最大壁厚1.08mm,试模结果与有限元模拟结果基本一致。     

响应面法在多次拉深成形参数优化中的应用

引入最小二乘响应面法建立薄板多次拉深成形参数优化方法.利用ANSYS/LS-DYNA有限元显式程序模拟板料多次拉深成形的高度非线性行为,以第一次的拉深系数和凸模圆角半径为设计变量,以两次板料拉深成形过程中使板料厚度变薄最少为目标,采用九点中心对称试验方法选取样本点,运用最小二乘响应面法构造响应面近似模型.研究结果表明,响应面法应用在薄板拉深成形参数优化问题上是可行的,可在设计域内快速寻优,具有提高计算效率、缩短设计周期、减少生产成本等优点.     

车身覆盖件模具的拉深筋工艺设计和优化

在传统拉深筋设计过程中,拉深筋初始方案的确定完全依赖于经验,具有很大的偶然性.本文将优化理论与有限元逆算法相结合,优化初始拉深筋设计方案.在优化过程中.提出了一种将FLD和板料厚度分布相结合的目标函数,同时对传统的可行方向法(FDM)进行了一些改进.将改进的FDM和有限元逆算法结合优化等效拉深筋,然后根据等效拉深筋阻力密度值计算相应的拉深筋工艺参数.在板料成形模拟系统FASTAMP中开发了一个拉深筋工艺优化模块,并以NUMISHEET2002中的现代汽车翼子板为例,验证了该优化模块的准确性.     

提升翼子板材料利用率的技术研究

以汽车翼子板为例,研究其材料利用率的决定点,从降低拉深深度、减少板料流入量、合理布置拉深筋等方面进行分析,以达到减小板料尺寸、减少废料而提升材料利用率的目的。通过AutoForm模拟仿真分析软件,将翼子板优化后的浅拉深工艺与传统工艺进行成形性、减薄率、冲击滑移线及材料利用率的对比,优化后的浅拉深工艺材料利用率由38.46%提升至50.49%。同时对多个车型的翼子板从造型和产品结构进行分析,研究造成材料利用率偏低的影响因素。     

基于金属塑性成形理论的汽车覆盖件成形工艺智能优化方法

以塑性成形理论为基础,通过分析汽车覆盖件成形过程中工艺参数对成形缺陷的影响规律,建立了工艺参数优化规则,即工艺参数与成形缺陷之间的数学关系。以消除成形缺陷为目标,采用优化规则定量计算工艺参数优化过程中的迭代增量,提出了一种新的汽车覆盖件成形工艺智能优化方法。以拉深筋优化为例,探讨了拉深筋在板料成形工艺中的影响规律,建立了与距离、方向和进料阻力等因素相关的拉深筋优化规则。将提出的智能优化方法用于优化整体侧围和翼子板拉深成形模具的拉深筋,在完全摆脱人工经验的情况下自动对拉深筋进行分段,经过4～5次迭代即获得了优化解。     

双重拉深筋阻力特性研究

基于平面变形假设,利用虚功原理建立了一种双重拉深筋阻力模型。在板料流经拉深筋时,考虑弯曲效应所导致的厚度变化和反复弯曲所导致的循环硬化对拉深筋阻力的影响,将板料减薄、混合硬化引入到弯曲力的模型计算中。通过DC04钢板拉深筋阻力测试实验,验证了所建理论模型的准确性,并根据实验结果分析了拉深筋几何参数对双重拉深筋阻力的影响。实验结果表明:筋高对双筋阻力的影响较大,二者近似为指数关系;双筋阻力随圆角半径增大而逐渐减小,且逐渐趋于平缓,二者近似为幂函数关系。板料厚度变化和循环硬化影响的双重拉深筋阻力模型贴近实验值,能描述板料经过双重拉深筋时的力学行为。     

基于迭代学习控制模型的覆盖件模具拉深筋优化算法

提出了基于迭代学习控制模型的覆盖件模具拉深筋优化算法,极大地提高了优化效率。利用成形状态函数,成形质量函数和学习律函数构建工艺参数优化的迭代控制模型。将该模型应用到拉深筋阻力值优化中,利用有限元模拟代替很难显示表达的状态函数,预测给定工艺参数方案下板料成形后的应力应变状态。根据单元的应变状态,定义拉深筋线段的局部缺陷程度为成形质量函数,评价拉深筋周围的成形质量好坏。学习律函数不仅参考拉深筋段周围的成形质量偏差确定拉深筋阻力值的改变量,同时还能智能更新学习增益修正拉深筋阻力值的改变幅度,加快了优化收敛速度。通过门内板的算例,证明了该拉深筋优化算法的快速性和实用性。     

基于人工神经网络技术的板料拉深成形工艺优化的数值建模

文章利用人工神经网络技术,建立了板料拉深成形工艺参数和性能评价指标之间的映射关系,为各参数的研究和优化提供了重要参考;详细分析了其中的几项关键技术:拉延筋的描述、性能评价指标的建立和正交实验法确定训练样本。最后,对某翼子板进行拉深成形建模,通过对训练后的网络进行测试,网络误差小于5%,验证了所建网络模型的正确性和实用性,为工艺优化奠定了基础。     

后地板纵梁前段拉深数值模拟及工艺参数优化

以汽车后地板纵梁前段为研究对象,基于Dynaform软件对其进行拉深数值模拟,根据模拟结果进行成形性分析,找出冲压成形板料产生缺陷的原因,结果表明,通过优化压边力和拉深筋的方法能显著改善板料的成形性,缩短零件开发周期,降低了制造成本。     

基于数值模拟的盒形件拉深成形变拉深筋技术研究

以盒形件为研究对象,建立了盒形件拉延筋成形的数值模型,分别对盒形件固定拉深筋和变拉深筋成形进行了数值模拟研究,并进行了工程试验的验证,对结果及误差进行了分析,实现了基于拉深筋高度变化的变拉深筋技术。这种方法能有效发挥板料成形性能,提高零件拉深成形质量。     

基于Kriging模型的等速万向节滑套冷精整工艺的优化

针对车用等速万向节滑套在实际冷精整后杯壁端部出现不平整的问题,基于Deform有限元分析软件,提出Kriging代理模型与粒子群算法相结合的方法,以杯壁高度差为优化目标,使用拉丁超立方抽样法对预成形件尺寸参数进行抽样、完成实验设计,通过数值模拟得到仿真结果,并拟合成相应的Kriging模型。采用MATLAB将Kriging模型与粒子群算法相结合,对因素进行全局寻优,得到最小杯壁高度差的预成形件尺寸。产品试制后,杯壁高度差由原来工艺的12 mm缩小为3 mm,验证了此优化方法的实用性和正确性,提高了锻件的材料利用率。     

有模单点渐进成形工艺参数对1060铝合金成形性能的影响

为了研究各工艺参数对有模单点渐进成形直壁筒形件成形性能的影响,采用正交实验法,对层间距、工具头半径、进给速度和成形道次4个工艺参数进行优化设计,对板料变形区厚度进行仿真研究,并通过极差分析,得出各工艺参数对成形后板料最小厚度的影响。研究结果表明:各工艺参数中,成形道次数对板料成形最小厚度影响最大,工具头半径影响最小;对1 mm厚的1060铝合金板进行优化后,最小成形厚度为0.389 mm,比2道次成形后的最小厚度0.242 mm提高了60%。因此,在有模单点渐进成形直壁筒形件过程中,成形时间允许时,可适当增加成形道次,提高成形质量。     

基于Dual-Kriging模型多目标稳健设计在板料拉深成形中的应用

板料拉深成形工艺中,由于设计参数波动的影响,导致在传统最优工艺条件下成形件质量不够稳健。该文采用板料成形有限元仿真、代理模型,并结合稳健设计思想,提出基于Dual-Kriging模型的稳健设计方法。筛选影响成形质量的主要模具几何、工艺参数,并确定其相应波动范围;基于有限元仿真,运用Kriging模型,建立设计参数与成形质量的函数关系;根据参数波动情况,基于第一重Kriging模型以及Monte Carlo模拟,运用Kriging模型,建立设计参数与成形质量期望与方差的第二重模型;运用基于拥挤距离的粒子群算法,以及灰色关联分析进行多目标优化,完成设计参数的稳健设计。将该方法运用于NUMISHEET 93的方盒件拉深成形,与传统确定性优化设计相比,可有效减少成形质量的波动范围以及不确定性分析的计算量,提高成形件的稳健性。     

前翼子板成形数值分析

根据正交试验法原理,应用板料成形软件PamStamp 2G,在其他成形条件一定的情况下,对前翼子板在不同压边力、板料与模具间摩擦因数、凸模和凹模间隙、虚拟凸模成形速度下的成形进行数值分析。将模拟结果同实际成形件厚度比较,通过极差分析,得出上述因素对前翼子板成形的不同影响,其中压边力、虚拟凸模速度对成形影响较其他因素大。     

基于数控渐进成形技术的翼子板成形工艺

介绍了板料数控渐进成形原理以及翼子板零件渐进成形过程,分析了工艺参数对成形的影响,提出了提高成形质量的方法。影响翼子板成形的主要参数是成形工具球头半径r和进给量h。成形过程中,工具头的球半径r应尽可能大,但考虑干涉问题,一般取较大值5 mm,有利于成形。工具头进给量h应尽可能小,这样有利于提高表面质量,使变形更加均匀,但过小时成形效率太低,因此进给量一般取较小值0.25 mm最好。     

基于Kriging模型的超高强度钢板热冲压工艺参数优化

为了改善超高强度钢板冲压件的加工质量,以某方形槽热冲压件为对象,以板料淬火温度、模具初始温度、冲压速度和模具间隙为设计变量,以冲压件成形温降、回弹量和成形减薄率3个质量指标为响应量,构建了热冲压加工质量指标的Kriging模型。在此基础上,以构建的Kriging模型为目标函数,建立超高强度钢板热冲压工艺参数多目标优化模型。应用第二代非支配遗传算法进行寻优计算,获得了优化的热冲压工艺参数:B1500HS超高强度钢板零件热冲压的最佳淬火温度为898.3℃,模具的初始温度为67.1℃,冲压速度为39.64 mm·s-1,模具间隙为2.2 mm。工艺参数优化后的验算结果表明,工艺参数优化后,成形温度更加均匀,回弹量减少25.6%,最大减薄率下降23%。     

基于数字化的蒙皮拉形加载轨迹优化与应用

针对飞机平尾前缘蒙皮零件,提出了利用数字化的方法进行拉形加载轨迹的优化思路。首先,计算出零件成形所需的拉伸率和包覆角,应用飞机蒙皮拉形工艺设计与制造系统对加载轨迹进行仿真,优化得到了成形精度高的钳口运动轨迹;其次,将运动轨迹转化为边界条件,利用Pam-stamp有限元模拟分析了拉形后的减薄和贴模情况,以说明优化后的加载轨迹的合理性;最终,获得了分两次拉形的加载轨迹,并自动生成设备钳口的拉伸运动轨迹。利用厚度为3.5 mm的2A12铝合金O状态板料进行了拉形试验,发现成形零件的厚度均匀(3.18~3.29 mm)、贴模良好,成功地避免了成形缺陷的产生,验证了数字化加载轨迹优化思路的可行性,为智能化精确制造技术的开发奠定了基础。     

基于代理模型的板料成形优化技术进展

综述了板料成形优化技术现状,针对优化中计算成本高的问题,提出了基于代理模型的优化技术,包括可立格模型、响应面模型、神经网络模型等。从实验设计、代理模型的建立,以及优化求解等方面进行了阐述。针对产品设计中因素的随机性和不确定性,为减小目标函数对设计变量的敏感性,将稳健设计理论应用于板料成形优化中,以提高产品的可靠性和稳健性。     

正交试验法在汽车翼子板成形技术中的应用

根据正交试验原理,应用板料成形软件Pamstamp 2G对不同压边力、模具与板料间摩擦因数、凸、凹模间隙和板料初始尺寸进行数值模拟,将数值模拟的板料厚度同实际成形件厚度进行比较,得出上述各因素对前翼子板成形结果的影响,并预测了前翼子板优化的成形工艺条件。     

Feature-based tool path generation approach for incremental sheet forming process

Incremental sheet forming (ISF) is a highly versatile and flexible process for rapid manufacturing of complex sheet metal parts. Although tool path plays an important role in the ISF process, there is only limited development in the tool path generation strategy and the conventional contour based strategies have been proven to cause problems in surface quality and geometric accuracy. This paper presents a new feature-based tool path generation algorithm for incremental sheet forming process. In this algorithm, tool paths are generated according to the specified critical edges. To obtain a better understanding of forming mechanism using the new tool path generation method, the thickness distribution, geometric accuracy and surface quality of the ISF formed shapes by using the feature-based tool path approach are compared with the traditional ISF tool path method based on three case studies including a truncated cone with double bottoms, a non-symmetrical cone and a car fender. The results suggest that the new tool path stretches the sheet in a different way and results in different thickness distributions. The results of these case studies also demonstrate the advantages of the feature based tool path generation especially in surface quality, geometric accuracy and forming time.