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。     

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。     

工艺参数对汽车铝合金封板成形质量的影响及模具寿命预测

以铝合金封板为研究对象,对冲压过程中极易出现的冲裂缺陷进行了分析。以成形后封板的最大减薄率为评估对象,应用有限元分析法,开展了关于入模圆角、压边力以及凸凹模间隙的正交试验,研究了各因素对最大减薄率的影响程度,并基于信噪比,通过田口试验法对冲压工艺参数进行了优化。另外,基于Archard磨损模型,对优化工艺下的冲压模具磨损情况进行了研究,建立了冲压次数与冲压模具磨损之间的函数拟合公式,比较了单次磨损预测寿命与平均值磨损预测寿命之间的误差大小,合理地预测了冲压模具寿命。经实际冲压生产表明,此研究具有一定的指导作用,有效地降低了时间成本。     

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。     

车辆底板冲压的响应面拟合与改进蜂群算法优化

为了减小车辆底板冲压件的最大减薄率,提出了基于改进蜂群算法的工艺参数优化方法。选择压边力、冲压速度、模具间隙为优化参数,依据最优拉丁超立方抽样法设计了实验,使用Dynaform有限元软件得到了实验仿真结果。建立了质量参数与工艺参数的响应面模型,经决策系数法和预测误差法验证,此模型的拟合精度和预测精度较高。将冲压工艺参数组合设置为蜜源位置,将参数优化问题转化为蜂群搜索最优蜜源问题。为了提高优化质量,对观察蜂的选择概率进行了改进,改善了算法的优化性能。经验证,改进蜂群算法的优化能力优于传统蜂群算法。使用优化参数得到的冲压件厚度分布均匀。使用优化后参数进行实际生产验证,冲压件最大减薄率为18.1%,与现行工艺参数相比,减薄率得到了有效降低,说明了冲压工艺优化的有效性和可实现性。     

基于响应曲面法的传动带成形工艺参数优化

以弹性元件传动带为研究对象,基于响应曲面法与DYNAFORM软件对冲压成形工艺参数进行优化。利用中心设计组合方法选择仿真试验的工艺参数,通过数值仿真得出传动带成形高度的响应值,结合最小二乘法建立了反映工艺参数与成形高度之间关系的二阶响应面模型。以弯曲角度、模具间隙以及冲压速度作为设计变量,将成形高度作为优化目标,借助Design Expert v8.0.5软件对二阶响应面模型进行优化,通过优化得出传动带冲压成形的最优工艺参数组合,即弯曲角度为150°,模具间隙为1.02t,冲压速度为3004 mm·s~(-1),成形高度的响应值为5.69 mm。利用冲压级进模对响应值进行试验验证,试验值为5.61 mm,它与响应值之间的相对误差为1.43%,从而验证了响应曲面法应用于传动带冲压成形工艺参数优化的准确性。     

汽车后地板工艺参数优化

汽车覆盖件冲压成形过程中,有诸多工艺参数对零件的成形质量有着重要的影响。以某车型后地板为例,采用正交试验的方法研究压边力、冲压速度、模具间隙、摩擦系数4个工艺参数对最大变薄率和最大增厚率的影响大小。试验表明,各因素对目标的影响程度各不相同。对最大变薄率的影响由强到弱依次为摩擦系数、压边力、模具间隙、冲压速度;对最大增厚率来说,压边力影响最大,摩擦系数次之,模具间隙和冲压速度对最大增厚率影响不大。在正交试验的基础上对4个工艺参数进行优化,通过对优化后工艺方案进行有限元模拟可以发现,最大变薄率和最大增厚率都得到了有效控制,并且零件的成形质量较好。     

某汽车内板冲压成形工艺优化及回弹补偿

为了解决某汽车纵梁冲压成形过程中存在的破裂、起皱和回弹等缺陷,提出了基于正交试验设计、数值模拟、克里金模型和遗传算法相结合的优化策略。在该策略中,正交试验设计用于构建试验安排,数值模拟用于得到试验参数组合下的冲压成形结果,克里金模型用于预测冲压成形指标,遗传算法用于优化代理模型。对正交试验结果进行方差分析,结果表明,该汽车纵梁冲压成形过程中压边力和模具间隙对冲压零件的最大减薄率和最大回弹有显著性影响。此外,通过遗传算法优化得到了最优工艺参数组合,即压边力为1600 kN、模具间隙为1.652 mm时,得到的冲压零件最大回弹量为4.42 mm,最大减薄率约为14%。经过回弹补偿后进行了冲压试制,得到的冲压零件表面质量良好,无起皱和破裂等缺陷,且零件的偏差较小,能够满足工艺生产的需求。     

基于响应曲面法的波形弹簧片冲压工艺参数优化

以汽车离合器波形弹簧片作为分析对象,利用响应曲面法对冲压成形工艺参数进行优化。通过中心设计组合法及弯曲成形模具得出板料成形高度的响应值,建立了工艺参数与成形高度之间的二阶响应面模型,研究得知工艺参数对板料成形高度交互式影响的顺序依次为:弯曲半径与冲压速度、模具间隙与冲压速度、弯曲半径与模具间隙。将模具间隙、弯曲半径以及冲压速度作为设计变量,以板料成形高度作为优化目标,结合Design Expert软件对响应曲面模型进行优化,通过分析得出优化的冲压工艺参数:弯曲半径为22.13 mm,模具间隙为1.01t mm,冲压速度为2699.47 mm·s-1,成形高度的响应值为1.782 mm,经过工艺参数的修正,成形高度的试验值为1.72 mm。然而相比于正交试验得出的成形高度优化值1.65 mm,响应曲面法在波形弹簧片冲压成形工艺参数的优化中更具优越性。     

基于响应面法的C75S弹簧钢冲裁工艺参数优化

以C75S高强度弹簧钢作为研究对象,运用Deform-2D软件对板料冲裁过程进行数值仿真,基于响应面法对C75S弹簧钢的冲裁工艺参数进行优化。借助中心设计组合法设计冲裁试验,并建立了工艺参数与模具最大磨损深度之间的响应面模型,通过分析得知:模具刃口圆角半径与冲裁速度对凸模磨损的交互式影响最大;模具刃口圆角半径与冲裁间隙的交互式影响次之;冲裁速度与冲裁间隙的交互式影响最小。利用Design Expert软件得出最优的冲裁工艺方案为:模具刃口圆角半径为1.84t,冲裁速度为7.60 mm·s-1,冲裁间隙为13.23%t,凸模的磨损深度为4.02×10-6mm。此外,借助冲压模具进行冲裁试验,利用毛刺高度间接验证模具的磨损,试验值与响应面法优化值之间的相对误差为14.19%,两者保持较好的吻合性,从而为板料冲裁模具磨损的优化提供了一种有效方法。     

基于遗传算法的防撞钢梁热冲压成形工艺优化

针对汽车的侧向铝合金防撞钢梁,提出了一种热冲压成形的工艺优化策略。建立了热冲压系统的有限元模型,选择最小厚度、开裂距离和坯料到模具的最大距离为质量目标,通过多目标优化遗传算法对热冲压工艺压边力和冲压速度进行了优化。首先以拉丁超立方法对工艺参数进行抽样,对抽样样本进行仿真实验,以响应面法建立热冲压工艺与质量目标之间的非线性函数关系;接着引入多目标遗传算法NSGA-II,以响应面法获取的函数作为适应度函数,通过迭代运算得到热冲压工艺的Pareto最优解;最后以优化的工艺组合进行热冲压试验验证,结果表明建立的工艺优化方法有效。     

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...     

工艺参数对铝合金屏蔽罩冲压特性的影响

针对盒形冲压件成形过程中易出现破裂、起皱和回弹过大的问题,采用有限元分析软件DYNAFORM对顶部弧面、侧壁直边的磁体外盖进行拉延、切边和回弹过程模拟,分析制件成形规律;采用正交实验法模拟研究压边力、凹模圆角半径、模具间隙和冲压速度等工艺参数对制件冲压成形的影响。以制件的最大减薄率和回弹量为评价指标,采用极差和方差分析法对模拟结果进行分析表明,各工艺参数对评价指标的影响显著性,得到的最佳工艺参数优化组合为压边力120kN、凹模圆角半径3mm、模具间隙1.05t、冲压速度6m·s-1。采用优化工艺参数组合进行模拟和冲压实验,获得了较好的评价指标值,实验结果与模拟结果相吻合。     

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。     

汽车座椅对称件冲压成形仿真设计及优化

为了解决高强度钢作为汽车零件材料在冲压成形过程中存在的成形缺陷,以某品牌汽车座椅的调角器边板为例,针对其几何结构和对称件的特征进行了冲压工艺流程设计及优化、零件成形精度优化。首先,确定零件的冲压工序,根据其结构特点将冲孔工序的工作内容与其他工序合并,合理减少总工序数,并一次对两个零件同时进行冲压,优化后的冲压工艺流程为：落料、拉深、修边、翻边。然后,通过调整压边力、摩擦因数和拉深模具间隙3个工艺参数对零件的成形精度进行优化,降低其回弹量,使零件满足实际尺寸精度要求,优化后的工艺参数组合为压边力为33 kN、摩擦因数为0.13、拉深模具间隙为2.70 mm,仿真结果中零件的最大回弹量为1.264 mm。最后,进行样件试冲,零件实际的最大回弹量为1.270 mm,与仿真结果基本一致,验证了仿真结果的有效性。     

基于响应面法的汽车法兰盘终锻模具磨损分析与预测

某公司采用两次预锻、一次终锻成形汽车法兰盘锻件,但在生产中发现终锻凹模的寿命明显低于预锻凹模,因此为提高终锻凹模寿命,采用 Deform-3D 软件对法兰盘终锻过程进行了数值模拟,并引入 Archard 磨损模型,对凹模磨损情况进行了研究。并选取打击速度、凹模硬度、坯料温度以及模具预热温度作为优化参数,以凹模磨损深度最小作为优化目标,通过响应面法,获得了关于实验优化参数与凹模磨损深度的二阶响应面模型及最佳参数组合方案,即打击速度为38. 5 mm·s^-1、凹模硬度为60 HRC、坯料温度为 400 ℃ 、模具预热温度为 360 ℃ 。通过 Deform-3D 对优化后的参数进行了验证,结果表明凹模磨损深度与优化前相比得到了明显降低。基于优化结果,对法兰盘进行了试生产,获得的锻件的尺寸和性能均能满足设计要求,凹模寿命从3200 件提高至 5430 件,与模拟预测结果相近,表明 CAE 分析与 RSM 的结合应用能够有效地解决模具磨损问题。     

油箱盖板拉深成形的有限元分析及工艺参数优化

以油箱盖板为研究对象,利用Dynaform有限元软件模拟了油箱盖板的拉深成形过程,分析了板料拉深成形过程中的起皱与拉裂等缺陷,选取模具间隙、冲压速度以及压边力3种工艺参数进行正交试验及参数优化,通过正交试验的极差分析得出影响油箱盖板最大减薄率的主次顺序为:模具间隙、压边力、冲压速度.此外由方差分析可知模具间隙及压边力对最大减薄率的影响显著.模拟结果表明,油箱盖板拉深成形的最优工艺方案为:模具间隙1.5t,冲压速度3000 mm·s-1以及压边力60 kN,其零件的最大减薄率及最大增厚率分别为13.23％与11.12％.采用拉深模具对优化后的工艺方案进行实验验证,零件的最大减薄率及最大增厚率分别为14.87％与12.64％,模拟结果与实验结果比较吻合,且油箱盖板的成形质量较好.     

基于多目标优化算法的汽车高强钢零件冲压过程优化（英文）

高强钢的冲压工艺参数对产品成形质量至关重要。文章研究了冲压工艺参数,如压边力(100kN~500kN)、摩擦系数(0.08~0.12)以及冲压速度(10mm·s-1~90mm·s-1)对产品成形质量的影响。为获得具有良好成形性能的冲压零件,基于中心组合实验设计方法设计有限元仿真方案,由此获得不同工况下的成形指标。采用响应面方法,建立优化模型;采用第二代非支配遗传算法(NSGA-II)优化工艺参数,获得帕雷托优化解;基于优化参数进行冲压实验,结果表明,有限元模型预测的成形缺陷符合实际情况。     

基于响应面法和修正Archard磨损理论的汽车前下摆臂热锻模具应力与磨损分析

以汽车前下摆臂热锻模具作为研究对象,基于Archard修正磨损模型,采用模具预热温度、模具下压速度、模具初始硬度和摩擦因数4因素正交试验,建立了可信度较高的回归模型,进行了模具磨损和应力的预测与优化。通过响应面法求解出的最佳参数组合为：模具下压速度为78.80 mm·s^-1、模具预热温度为206.72℃、摩擦因数为0.34和模具初始硬度为52.76 HRC,此时模具的磨损深度为3.75×10^-6 mm、模具应力为672 MPa。将实际值与预测值拟合后发现,预测值与实际值具有较好的一致性,回归模型的真实性较高。通过试验验证得到模具单次磨损深度为3.875×10^-6 mm,与响应面模拟结果的误差小于5%,验证了响应面模型的准确性。     

基于Dynaform及响应面法的6016铝合金散热壳体冲压成形及优化北大核心CSCD

以6016铝合金散热壳体为研究对象,通过分析零件的成形工艺,确定采用Dynaform软件对零件的拉深成形工艺进行有限元模拟,以零件的最大减薄率为评价其成形质量的指标。基于正交试验设计,研究了压边力、摩擦因数、冲压速度以及模具间隙对零件成形质量的影响规律。基于灰色系统(GS)理论分析出与零件最大减薄率关联度较高的工艺参数,并通过响应面法(RAM)进行中心复合设计(CCD),得到最优的工艺参数组合为:压边力为20.1 kN、摩擦因数为0.16、冲压速度为1500 mm·s^(-1)、模具间隙为1.05 mm,零件最大减薄率为23.029%。将采用该方案制得的实体零件与数值模拟结果进行对比和分析,结果表明数值模拟分析结果具有可靠性,可为散热装置零件的成形提供一定指导。