基于数据驱动的挤压模具工艺参数优化方法研究
发布时间:2022-11-05 12:21
热挤压模具是铝型材生产过程中的关键部分,它对产品质量和生产效率以及成本影响很大。根据统计数据显示,模具因为磨损而失效占的比例很大。传统的加工工艺参数设计制定主要是靠人工经验来设置,随意性和不确定性比较大,这会导致有时工艺参数设置不合理,生产中磨损现象严重,需要经常修模、换模,造成比较大的浪费,不利于企业降低生产成本。本文针对这些问题,以热挤压模具为研究对象,产品为一圆棒料,以降低模具磨损值为关注点,利用DEFORM软件进行仿真来研究影响模具磨损的主要因素,然后基于这些数据用最小二乘支持向量机进行训练,得到磨损预测模型,实现了对模具的磨损分析和预测功能。最后通过遗传算法,按照得到的模型,以最小磨损为优化目标寻找最优工艺参数。本文具体研究工作如下:(1)根据铝型材挤压生产工艺过程,系统分析了模具温度、挤压速度、模具硬度对磨损的影响,揭示了挤压模具磨损特点及磨损影响因素。(2)针对影响模具磨损的因素,设计了七组实验方案,用DEFORM-3D有限元软件进行模拟仿真,通过对模具设置采集点来采集磨损信息,获得磨损数据,并针对仿真结果,研究分析了挤压温度、速度、模具硬度对模具磨损的影响规律以及参数变...
【文章页数】:70 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.1.1 课题背景
1.1.2 课题研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 铝型材模具磨损研究现状
1.2.2 铝型材挤压模具数值仿真研究现状
1.3 本文研究思路、内容与框架
1.4 本章小结
第二章 铝型材挤压模具磨损模型研究
2.1 铝型材挤压工艺过程
2.1.1 挤压技术流程及分类
2.1.2 铝型材塑性成形工艺
2.1.3 挤压工艺的特点及其分类
2.1.4 模具常见的失效原因
2.2 磨损及其形式
2.2.1 粘着磨损与分类
2.2.2 模具的磨损过程
2.2.3 粘着磨损模型
2.3 本章小结
第三章 挤压模具磨损影响因素分析
3.1 有限元法的基本理论
3.1.1 铝型材塑性成形数值模拟
3.1.2 DEFORM-3D介绍
3.2 挤压模具磨损仿真与计算
3.2.1 有限元模拟参数的确定
3.2.2 材料模型及摩擦模型
3.2.3 实验方案设计
3.2.4 实验数据
3.3 磨损影响因素分析与讨论
3.3.1 挤出速度对模具磨损的影响
3.3.2 模具温度对模具磨损的影响
3.3.3 模具硬度对模具磨损的影响
3.3.4 挤压力对模具磨损的影响
3.4 结论分析
3.5 本章小结
第四章 基于最小二乘支持向量机的模型建立
4.1 最小二乘支持向量机
4.1.1 支持向量机简介
4.1.2 最小二乘支持向量机回归算法
4.1.3 LS-SVM预测模型的建立
4.1.4 仿真结果
4.2 BP神经网络
4.2.1 BP网络建模流程
4.2.2 仿真结果
4.3 结论分析
4.4 本章小结
第五章 基于遗传算法的挤压工艺参数优化设计
5.1 遗传算法
5.1.1 遗传算法的主要内容
5.1.2 遗传算法的执行步骤
5.1.3 MATLAB中遗传算法工具箱的介绍
5.2 挤压工艺参数单目标优化实验及结果
5.2.1 优化模型
5.2.2 优化结果
5.3 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读学位期间发表的论文
致谢
【参考文献】:
期刊论文
[1]基于数值模拟杯套的温挤压成形工艺研究及模具磨损分析[J]. 王培安,吴淑芳,苗润忠,陈卜宁,郭欢欢,朱丽丽. 模具制造. 2017(10)
[2]CAE软件在铝型材挤压模拟分析中的应用比较[J]. 曾文浩,魏刚,邓小亮,邹亮. 模具工业. 2017(04)
[3]铝型材分流模结构对挤压力的影响分析[J]. 邓汝荣,黄雪梅,郧鹏. 模具工业. 2016(05)
[4]基于支持向量机的模具磨损预测[J]. 郑茂波,颜文勇. 成都工业学院学报. 2015(04)
[5]基于Archard理论的挤压次数对模具磨损量的影响分析[J]. 林高用,冯迪,郑小燕,杨伟,孙利平. 中南大学学报(自然科学版). 2009(05)
[6]铝型材挤出速度对模具磨损程度的影响[J]. 彭必友,殷国富,傅建,蔡鹏. 中国有色金属学报. 2007(09)
[7]基于RBF核函数的支持向量机参数选择[J]. 林升梁,刘志. 浙江工业大学学报. 2007(02)
[8]工艺参数对铝型材挤压变形规律的影响[J]. 闫洪,夏巨谌,李志刚,董湘怀,杨国泰,何成宏. 中国有色金属学报. 2002(06)
博士论文
[1]基于遗传算法和准则法的高层建筑结构优化设计研究[D]. 陆海燕.大连理工大学 2009
硕士论文
[1]热锻模具磨损有限元分析与优化[D]. 李宝聚.山东大学 2015
[2]SiCp/AZ91复合材料薄壁管材的热挤压成型工艺及组织与性能研究[D]. 董成才.哈尔滨工业大学 2010
[3]基于BP神经网络硅热法炼镁工艺参数的优化研究[D]. 刘金平.南昌大学 2006
[4]挤压模具的摩擦学优化设计[D]. 孙宪萍.合肥工业大学 2005
本文编号:3702595
【文章页数】:70 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.1.1 课题背景
1.1.2 课题研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 铝型材模具磨损研究现状
1.2.2 铝型材挤压模具数值仿真研究现状
1.3 本文研究思路、内容与框架
1.4 本章小结
第二章 铝型材挤压模具磨损模型研究
2.1 铝型材挤压工艺过程
2.1.1 挤压技术流程及分类
2.1.2 铝型材塑性成形工艺
2.1.3 挤压工艺的特点及其分类
2.1.4 模具常见的失效原因
2.2 磨损及其形式
2.2.1 粘着磨损与分类
2.2.2 模具的磨损过程
2.2.3 粘着磨损模型
2.3 本章小结
第三章 挤压模具磨损影响因素分析
3.1 有限元法的基本理论
3.1.1 铝型材塑性成形数值模拟
3.1.2 DEFORM-3D介绍
3.2 挤压模具磨损仿真与计算
3.2.1 有限元模拟参数的确定
3.2.2 材料模型及摩擦模型
3.2.3 实验方案设计
3.2.4 实验数据
3.3 磨损影响因素分析与讨论
3.3.1 挤出速度对模具磨损的影响
3.3.2 模具温度对模具磨损的影响
3.3.3 模具硬度对模具磨损的影响
3.3.4 挤压力对模具磨损的影响
3.4 结论分析
3.5 本章小结
第四章 基于最小二乘支持向量机的模型建立
4.1 最小二乘支持向量机
4.1.1 支持向量机简介
4.1.2 最小二乘支持向量机回归算法
4.1.3 LS-SVM预测模型的建立
4.1.4 仿真结果
4.2 BP神经网络
4.2.1 BP网络建模流程
4.2.2 仿真结果
4.3 结论分析
4.4 本章小结
第五章 基于遗传算法的挤压工艺参数优化设计
5.1 遗传算法
5.1.1 遗传算法的主要内容
5.1.2 遗传算法的执行步骤
5.1.3 MATLAB中遗传算法工具箱的介绍
5.2 挤压工艺参数单目标优化实验及结果
5.2.1 优化模型
5.2.2 优化结果
5.3 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读学位期间发表的论文
致谢
【参考文献】:
期刊论文
[1]基于数值模拟杯套的温挤压成形工艺研究及模具磨损分析[J]. 王培安,吴淑芳,苗润忠,陈卜宁,郭欢欢,朱丽丽. 模具制造. 2017(10)
[2]CAE软件在铝型材挤压模拟分析中的应用比较[J]. 曾文浩,魏刚,邓小亮,邹亮. 模具工业. 2017(04)
[3]铝型材分流模结构对挤压力的影响分析[J]. 邓汝荣,黄雪梅,郧鹏. 模具工业. 2016(05)
[4]基于支持向量机的模具磨损预测[J]. 郑茂波,颜文勇. 成都工业学院学报. 2015(04)
[5]基于Archard理论的挤压次数对模具磨损量的影响分析[J]. 林高用,冯迪,郑小燕,杨伟,孙利平. 中南大学学报(自然科学版). 2009(05)
[6]铝型材挤出速度对模具磨损程度的影响[J]. 彭必友,殷国富,傅建,蔡鹏. 中国有色金属学报. 2007(09)
[7]基于RBF核函数的支持向量机参数选择[J]. 林升梁,刘志. 浙江工业大学学报. 2007(02)
[8]工艺参数对铝型材挤压变形规律的影响[J]. 闫洪,夏巨谌,李志刚,董湘怀,杨国泰,何成宏. 中国有色金属学报. 2002(06)
博士论文
[1]基于遗传算法和准则法的高层建筑结构优化设计研究[D]. 陆海燕.大连理工大学 2009
硕士论文
[1]热锻模具磨损有限元分析与优化[D]. 李宝聚.山东大学 2015
[2]SiCp/AZ91复合材料薄壁管材的热挤压成型工艺及组织与性能研究[D]. 董成才.哈尔滨工业大学 2010
[3]基于BP神经网络硅热法炼镁工艺参数的优化研究[D]. 刘金平.南昌大学 2006
[4]挤压模具的摩擦学优化设计[D]. 孙宪萍.合肥工业大学 2005
本文编号:3702595
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3702595.html