多目标质量的覆盖件成形工艺参数优化

覆盖件冲压是复杂的塑性变形过程,成形工艺参数较多,难以精确地建立工艺参数与成形质量之间的关系。选取优化合理的工艺参数匹配是保证无破裂、无起皱和板料厚度均匀分布等成形质量的关键。通过将压边力、拉深筋高度、凸筋圆角半径、凹筋圆角半径、摩擦因数作为自变量的条件下,以正交试验为设计方案,模拟轮包覆盖件成形,获得成形质量目标破裂、起皱、厚度最大变薄率的数据。通过层次分析法计算多质量目标的权重,利用灰色系统理论,分别计算成形质量对理想单目标值的关联系数和多目标函数的关联度,进一步计算获得各成形工艺参数的平均关联度,用优化的工艺参数进行有限元模拟验证,最终指导设计、试模,板料冲压结果表明成形的质量明显提高。

多元非线性回归的铝合金覆盖件成形模拟优化设计

使用3参数Barlat-Lian屈服准则,通过Dynaform软件模拟铝合金覆盖件保护梁的拉深成形,获得拉深筋截面凸筋圆角半径、拉深筋的高度与最大等效应力、最大变薄率之间的关系数据;通过多元非线性回归处理数据,分别建立拉深筋的凸筋截面尺寸与最大等效应力、最大变薄率的目标函数数学模型。通过加权将多目标函数优化转化为单目标优化数学模型,优化求出凸筋截面尺寸的优化解。模拟验证覆盖件的成形,获得了满足设计要求的结果。

基于灰色系统理论的铝合金覆盖件成形优化模拟

以压边力、拉深筋高度、凸筋圆角半径、凹筋圆角半径为自变量,进行四因素四水平的正交试验,模拟铝合金覆盖件成形,获得成形工艺参数与破裂、起皱、厚度最大变薄率等质量数据的目标函数。利用灰色系统理论,分别计算得到成形工艺参数对单目标函数的关联系数和多目标函数的关联度,多目标优化将转换为单目标优化问题。进一步计算各成形工艺参数的平均关联度,获得优化的压边力、拉深筋截面几何参数,以此进行有限元模拟验证,优化的结果为变形均匀,表明成形的质量明显提高。

形状相似性法的圆柱斜齿轮冷锻数值模拟

提出了锻件毛坯与齿轮形状相似性冷锻法,改善成形质量,同时锻坯中心孔分流,可降低成形力。用三维有限元仿真软件数值模拟圆柱斜齿轮的闭式冷锻过程,确定下端面带凹槽的齿轮锻坯形状,该形状能避免齿轮成形产生的折叠缺陷;通过对材料变形的应变场、应力场、速度场、加载曲线等规律的分析,确定变形严重的应力区和应变最大值分布位置,指出材料成形流动速度差过大,是产生成形折叠缺陷的原因。总之,形状相似性法的圆柱斜齿轮冷锻成形齿轮是可行和有效,具有工程实际应用意义。

杯形件冲压成形优化的研究

使用3参数Barlat-Lian屈服准则,通过有限元软件模拟杯形件的拉深成形,获得压边力、凹模圆角半径参数与破裂、起皱、厚度最大变薄率之间关系的数据;通过多元非线性回归处理,分别建立压边力、凹模圆角半径参数与破裂、起皱、最大变薄率的目标函数模型。进一步运用层次分析法求出各目标函数的权重,将多目标函数转化为单目标优化的数学模型,求出成形工艺的参数优化解。最后通过模拟和实验验证杯形件的成形,证明了该方法的可行性。

基于厚度变化的杯形件拉延凹模圆角成形模拟

在模拟软件中,建立带压边圈的杯形件拉延模具模型,设杯形件材料为弹塑体本构模型,考虑厚度的应力、应变变化,通过数值模拟拉延成形,在不同压下位移时,求得凹模圆角处及附近的板料厚度截面等效应变、等效应力以及厚度变化值的分布;在此基础上,对压下位移不同阶段的凹模圆角成形区及附近区域的应力、应变值进行分析,其数值分别沿凹模圆角由外径向内径方向数值增大;另外得出在不同位置厚度发生变化曲线。总之,研究厚度方向的成形状态变化的方法,对揭示板料成形时凹模圆角厚度变化的机理具有一定理论和工程实用意义。

轧制形变累积对超低碳低合金钢的组织演变研究

板料轧制形变累积能细化材料的晶粒,影响材料力学参数。分别多道次轧制4 mm超低碳低合金钢板料到3和2 mm,获得了不同尺寸微观组织晶粒的板料。应用单向拉伸测试了材料的力学性能。计算了板料轧制应变累积量,分析了其对晶粒细化的作用。结果表明,应变累积量接近极限值0.6534时,铁素体晶粒变为细长状;在拉应力的作用下,最终晶粒被不断地细化,且显示方向性。由于粒状贝氏体晶粒细小,在极限的轧制形变累积量下,它不容易被细化。铁素体形变越大,屈服强度和抗拉强度就越高,而弹性模量和伸长率就越小,而粒状贝氏体晶粒对材料性能影响不明显。

微观组织对高强度双相钢板冲压回弹影响的研究

高强度双相钢(Dual Phase Steel,DP)板冲压成形的主要缺陷为回弹,而马氏体相是影响回弹的重要因素。把DP600钢试样加热至740℃且保温8 min后水淬,再分别降温至200、260、320℃且保温1 h,以获得多相材料,用U形弯曲模具进行了实际冲压实验。通过SEM测试了钢中马氏体相的体积分数,观察并分析微观组织晶粒形貌;通过拉伸实验,获得了试样的力学性能。分析马氏体体积分数对U形件回弹量的影响,研究了回弹量与铁素体晶粒度的关系。结果表明,马氏体体积分数越大,屈服强度与抗拉强度越高;铁素体晶粒大小对冲压回弹量几乎没有影响。

复杂覆盖件均匀成形的动态调控

将压边力、拉深筋高度、凸筋圆角半径和凹筋圆角半径作为自变量,以正交试验为设计方案,模拟右托架覆盖件成形,获得成形质量目标破裂、起皱和厚度最大变薄率的数据。运用层次分析法计算多目标质量的权重,运用灰色系统理论计算每个细分成形过程的多目标质量的关联系数与关联度,获得该覆盖件拉深过程优化的压边力、拉深筋阻力工艺参数的最佳动态匹配。进一步运用动态调控的工艺参数组合进行有限元模拟验证,仿真结果表明成形质量明显提高。

高强度双相钢弯曲的微观组织形变与回弹机理研究

高强度双相钢冲压成形的主要缺陷是回弹。而金属塑性变形的微观组织形变可以揭示变形回弹机理。通过单向拉伸实验,获得材料力学性能参数;计算V形弯曲变形的应力分布,并进行实际弯曲。为此,研究了大塑性变形的微观组织形貌以及微观组织流动性与应力分布的对应关系。结果表明,弯曲圆弧内区层的塑性流动性优于外区层,对回弹的影响大于外区层。研究结果为控制高强度双相钢冲压回弹量提供一定的理论基础与方法。

高强度双相钢板的冲压回弹预测模型研究

高强度双相钢(DP steel)板塑性成形的主要缺陷为回弹。对DP600钢试样加热至740℃保温8 min后水淬降温至200℃且保温1 h。通过扫描电镜(SEM)测试DP钢中铁素体与马氏体相的体积分数,观察并分析微观组织晶粒形貌;应用单向拉伸实验,测试原材料与热处理后的材料力学性能;通过修正的Chaboche模型,计算了DP钢回弹值,分析了屈服强度、抗拉强度、弹性模量与泊松比对回弹量的影响。分析了修正的Chaboche模型的计算值与测量值的误差。结果表明,修正的Chaboche模型能准确地预测DP钢板冲压回弹值。

机械设计制造及其自动化专业“卓越工程师”的实践教学体系改革研究

实践教学是卓越工程师培养方案中的重要环节。通过实践教学的学习,培养机械设计制造及其自动化专业学生具有较强的工程实践能力及创新精神,成为能适应企业发展的优秀工程师。通过整合实践课程模块,改革实践教学体系,与合作企业联合开发企业学习课程,多层次训练学生的工程实践与创新能力,提高其职业素养与创新性思维。最终,为卓越工程师的实践教学改革,提供一定的理论基础、方法与手段。

机械专业实验能力培养与创新的教学研究

机械工程专业实验能力训练与创新是高校培养应用型人才的重点和难点。基于德国模块化教学模式的专业实验能力培养与创新的教学模式,结合机械工程专业的实践教学,探索培养学生专业实验能力和职业素质的实践教学环节,注重实验教学内容的专业能力培养与创新导向,培养学生选用解决问题的方法、交流与沟通和自主学习的理念,提高学生的专业实验能力与创新思维,使学生获得适应现代企业岗位的专业素质。最终的结果表明该教学模式达到了教学目标。

材料成型专业模块化人才培养方案构建与探索

借鉴德国应用型人才培养模式,根据材料成型及控制工程专业(模具方向)人才培养的定位及能力目标,改革现有的课程结构组成,设置以能力为导向的模块化教学体系,构建与探索模块化人才培养方案.培养的学生能适应现代模具技术发展,具备工程实践能力和创新应用能力,能认识本专业的发展趋势和企业生产管理知识.同时,具有团队协作精神和人文精神.

基于德国模块化教学模式的专业实践与创新

专业实践训练与创新是高校培养应用型人才的重点和难点环节。基于德国模块化教学模式的实践教学研究,结合机械工程专业探索培养学生专业能力和职业素质的实践教学环节,注重教学内容的应用型、能力导向,应用知识与理解、知识应用、选用解决问题的方法、交流与沟通、自主学习的教学理念,培养学生的工程实践与创新能力。最终表明,模块化教学模式能显著地提高学生工程实践与创新思维,为专业优秀人才的实践教学改革,提供一定的理论依据。

低碳低合金钢热处理退火工艺参数优化研究

合理的热处理退火工艺参数匹配是获得均匀、细化微观组织材料的关键。以低碳低合金钢20CrMnTi为研究对象,在临界-亚临界温度Ac附近加热和保温试样,获得细小的片状珠光体和细化的铁素体晶粒。以加热温度和保温时间为设计变量,通过正交试验设计退火工艺方案,获取材料的塑性数据(硬度、屈服强度、断面收缩率和伸长率)。通过多层次分析法计算多目标综合塑性的权重,然后运用灰色系统理论计算退火工艺参数的优化组合,进一步用优化的工艺参数组合退火处理试样。应用扫描电镜测试并优化工艺处理材料的微观组织,获得分布均匀的铁素体和细小片状渗碳体晶粒组织;通过拉伸应力-应变试验曲线分析材料力学性能,均证明该材料的综合塑性明显提高,表明该优化退火工艺参数的方法是正确、可行的。

带式输送机皮带扣冲压成型模具的设计

介绍矿用带式输送机皮带扣冲压成型模具的设计。大批量生产要求模具使用寿命为2万次以上,所以成型部分采用镶拼可更换结构,便于修模及更换易损件。

回火温度对双相钢热处理退火组织的影响

以DP600钢为研究对象,对试样进行740℃×10min的退火,然后以240℃/h缓慢降温,分别在180、220和260℃对试样进行90min回火。然后应用扫描电镜观察材料微观组织,研究铁素体和马氏体形貌。实验结果表明:退火后再260℃回火材料的铁素体细化,马氏体分解充分且均匀分布,该DP钢微观组织有利于屈服强度和变形均匀性的提高。

带式输送机输送带扣弯曲成形模具

介绍矿用带式输送机输送带扣冲压成形模具的设计。因为大批量生产 ,要求模具使用寿命为 2万次以上 ,所以成形部分采用镶拼可更换结构。一方面成形部分材料选用淬火合金工具钢 ,可节约钢材 ;另一方面该结构便于修模 ,易损件更换方便。

放射投影法展开复杂钣金形状的方法

在板料的中性层上,用放射投影法对复杂钣金固定梁的形状进行展开尺寸研究。用UG软件,根据展开基点位置的不同确定了4种展开方案,得到固定梁展开的外形轮廓。根据零件和毛坯面积相等的原理,选定了较为合理的毛坯尺寸。