基于响应面法与NSGA-Ⅱ的汽车C柱零件成形质量多目标优化

为解决板料弯曲成形多目标优化问题,提出一种基于响应面法和数学算法结合的多目标优化方法。以汽车C柱零件弯曲成形为例,以冲压速度、压料力和摩擦系数作为影响零件成形质量的因素,以最大减薄率和最大回弹位移量作为优化目标,应用Box-Benhnken设计响应面试验,通过Dynaform模拟获得样本数据,得到关于最大减薄率和最大回弹位移的多项式回归响应模型。然后,结合遗传算法对多目标优化函数进行优化求解。根据带精英策略的改进型非支配排序遗传算法(NSGAⅡ)得到Pareto最优解集。回弹位移量随减薄率的增大而减小,选取最优工艺参数组合,取整得到多目标优化结果,即虚拟冲压速度为546 mm·s^(-1),压料力为41.67 kN,摩擦系数为0.15。对所取最优工艺参数进行仿真验证和实际试模生产,试模后的零件成形质量良好,为回弹补偿提供了有效的优化方案。

基于Dynaform和响应面法的带凸缘圆筒件拉深工艺优化

对带凸缘圆筒件拉深成形工艺进行有限元模拟,以压边力、摩擦因数、冲压速度和模具间隙为影响因素,零件减薄率为质量参考指标,设计正交试验方案.根据灰色系统(GS)理论计算结果,通过响应面法(RSM)进一步优化工艺参数,得到最优工艺参数组合为:压边力5.2 kN,冲压速度4000 mm/s,摩擦因数0.1,模具间隙2.16 mm.模拟结果显示圆筒件减薄率为22.94%,增厚率为6.83%,该优化方案可为拉深件实际生产提供参考.

基于响应面和遗传算法对车用厚板梁的冲压成形分析

以车用厚板梁为研究对象,运用DynaForm软件对厚板梁弯曲成形进行无压边成形数值模拟,再采用压料板施加压料力对自由弯曲成形进行校正。以冲压速度、模具零件间隙和摩擦因数3个工艺参数作为影响因素,最大回弹位移量和最大接触力作为优化目标,基于Box-Behnken设计响应面试验(RSM),建立工艺参数在最大回弹位移量y1和最大接触力y2之间的二次多项式响应目标函数;基于二阶响应目标函数运用改良后的遗传算法(GA)进行模型优化,得到影响车用厚板梁成形及回弹的最优工艺参数组合,通过数值模拟验证了优化方案的可行性,为此类零件弯曲成形及回弹优化提供参考。

基于DEFORM-3D的花键轴坯料结构尺寸优化设计

针对某企业冷挤压生产20MnCr5花键轴齿部挤出长度难确定以及镦粗部位尺寸不合格问题,提出坯料结构尺寸优化方法。首先,利用Gleeble 3800对退火软化处理后的材料进行冷压缩试验,获取材料的力学性能曲线,再结合数值模拟软件DEFORM-3D,根据花键轴齿部以及镦粗部位的成形缺陷对预制坯结构尺寸进行优化设计,选取预制坯小径部位长度、预制坯小径部位直径和预制坯过渡区锥角为主要影响因子,以零件的齿部成形长度为约束条件,齿部实际成形长度与目标长度差的绝对值为优化目标,建立9组正交试验方案。将优化的预制坯用于生产试制,即预制坯小径部位长度为158.5 mm、直径为Φ18 mm、过渡区锥角为12°,得到了满足生产要求的花键轴零件。

铝合金蓄能器壳体冷挤压成形多目标优化

以铝合金蓄能器壳体冷挤压为例,针对实际生产中筒壁存在缺陷现象,基于有限元软件DEFORM-3D和响应面法与多目标优化的NSGA-II相结合的方法对此进行多目标优化分析。首先将AA6061铝合金棒料进行室温拉伸实验获得应力应变数据,导入DEFORM-3D构建FEM模型。其次以凸模工作部分过渡圆角(X_(1))、挤压速度(X_(2))、摩擦系数(X_(3))为优化变量建立关于挤压载荷(Y_(1))和壳体零件表面损伤度(Y2)的数学模型,方差结果表明:模型精度较高能很好的描述2个优化目标对设计变量的响应,同时由3D响应面图可以直观分析挤压载荷与零件表面损伤度关于响应变量之间存在一定冲突性。为解决冲突,采用NAGA-II进行多目标优化,得到一组Pareto最优解;进而得到挤压成形合理的工艺参数范围:X1为0.64~0.68 mm,X2为5.8~6.2 mm/s,X_(3)=0.1。最后选用一组较优参数组合进行试验验证,结果表明工件成形性能与质量良好,仿真结果与试验结果具有较好的可靠性。

基于响应曲面法U形件弯曲成形工艺参数优化

U形件弯曲成形过程中比较凸出的问题是回弹,将响应面法(RSM)与有限元仿真软件Dynaform相结合,应用于SUS430不锈钢的U弯曲成形.选取凹模圆角半径、模具间隙、冲压速度3个工艺参数作为主要的影响因素,回弹角度作为优化目标,建立15组Box-Behnken设计(BBD)试验方案,并建立因变量与目标值间的二阶非线性回归响应模型,借助Design-Expert软件对响应模型进行优化,通过优化取值获得模型较优的参数组合.经过仿真验证,将回弹角度由原来的3.39°减少到了2.19°,响应面与有限元软件的结合显著减少有限元模拟的次数,同时提高U形件成形质量.

基于RSM与NSGA-Ⅱ的燃气灶外壳零件成形质量多目标优化

为提高燃气灶外壳零件的成型质量和安全性能,课题组基于DYNAFORM建立燃气灶外壳的有限元模型并完成优化模拟。以圆角半径A、压边力B和模具间隙C作为影响零件成形质量因素,以最大减薄率y1和最大增厚率y2作为优化目标,应用Box-Benhnken(BBD)设计响应面(RSM)试验;采用DYNAFORM 6.0有限元软件模拟试验并获得样本数据,得到y1与y2的多项式回归响应模型;结合遗传算法对多目标优化函数进行优化求解,根据带精英策略的改进型非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)获得优化后Pareto最优解集。最后选取了最优工艺参数组合:取整得到A为13 mm,B为335kN,C为0.84 mm。根据NSGA-Ⅱ预测结果y_(1)为23.32%,y_(2)为2.80%,经数值模拟验证,最大减薄率和最大增厚率分别为23.39%和2.96%,因此试验结果和预测结果误差低至0.3%。文中采用的零件成形质量多目标优化方法准确度高,为提高同类外壳零件的成形质量提供一种有效的优化方案。

挤压成型零件表面处理一体化装置

用于挤压成型的传统润滑剂制备与涂层制备工艺的工序复杂且工时较长,存在无法进行滤油工作,易把杂质带入模具内部而损伤模具的情况,以及生产效率低、润滑效果差和生产成本高等问题,课题组基于SolidWorks2016三维软件设计了一套集热处理、润滑剂制备、润滑剂二次处理及零件调运与表面润滑处理于一体的综合性实验装置。通过过滤池实现对润滑剂碎渣的粉碎及循环过滤使用;设计了零件起吊装置以实现处理过程中零件的转移。利用UMT-3型多功能摩擦磨损试验机,对传统润滑剂制备工艺和涂层制备工艺与课题组所设计装置的试样进行摩擦学测试,结果表明新装置的平均摩擦因数减小7.3%;利用VHX-600K型超景深显微镜对磨损表面形貌进行观察与分析,验证了挤压成型零件表面处理一体化装置具有良好的润滑效果。新润滑装置的设计合理、有效,满足当下零件表面润滑工艺的实际生产需要。

基于响应面法的U形件弯曲成形回弹优化

U形件弯曲成形过程中比较突出的问题是回弹,通过将响应面法(RSM)与有限元仿真软件Dynaform相互结合,基于NUMISHEET’93的U形弯曲标准考题,将凹模圆角半径选定为Rd=8 mm,以模具间隙、摩擦系数、冲压速度3个参数作为影响因素,竖直方向的回弹位移作为优化目标,建立17组试验方案,对U形件弯曲成形过程进行仿真模拟。借助Design-Expert8. 1对17组数据进行拟合处理,得到关于优化目标的二次非线性回归方程与优化的参数组合,即模具间隙为1 mm、摩擦系数为0. 15、冲压速度为800 mm·s^-1。优化的参数组合代入有限元软件再次仿真得到回弹位移为0. 731 mm,其与方程拟合值0. 738 mm相差约1%,并在前人研究基础上将回弹位移进一步减少了26. 2%,最后进行了实物弯曲验证。RSM与Dynaform的结合减少了有限元模拟的次数,有效地提高了板料弯曲的成形精度与质量。

基于Dynaform灰斗车拉深成形响应面优化分析

针对灰斗车拉深成形过程中产生的缺陷问题,基于图像方法对试样进行单向拉伸试验,获得材料真实力学性能参数。借助Dynaform软件对成形过程进行数值模拟,以冲压速度v、压边力F和摩擦因数C作为影响板料成形质量的因素,以最大减薄率y_(1)和最大增厚率y_(2)作为优化目标,采用Box-Behnken(BBD)设计响应面试验,建立工艺参数与y_(1)、y_(2)之间的二次多项式响应目标函数,得到影响灰斗车拉深成形质量的最优工艺参数组合。最后,通过数值模拟及实际生产进行验证,试验结果表明,该方案有效提高了灰斗车零件的成形质量,消除了灰斗车成形缺陷,为此类拉深件的缺陷优化提供了有效参考。