异型件充液拉深成形工艺参数优化

发布时间：2020-05-14 20:40

【摘要】：目前,传统的板材塑性加工难以满足汽车、航空等工业领域对零件的材料、质量以及精度等的严苛要求。本文针对某飞机用零件铝合金2A12固定罩难成形的问题,提出采用充液拉深的成形工艺,并引入BP神经网络结合多目标遗传算法对充液拉深成形参数进行优化。本文通过单向拉伸试验测定了铝合金2A12的材料力学性能,分析了充液拉深成形工艺的重要参数(临界充液室压力、拉深力以及压边力),研究了拉深过程中主要缺陷形式(起皱和破裂)产生的原因和预防措施,并推导了主要工艺参数的计算方法。根据固定罩的结构和材料属性,分析了该零件的充液成形工艺,初步计算出了主要的充液拉深工艺参数。根据计算出的工艺参数,使用有限元分析软件Dynaform,对成形过程进行数值模拟,并在后处理中分析了零件的缺陷形式,确定了该零件成形过程中的起皱危险区域和破裂危险区域。选取三组工艺参数进行数值模拟,并根据计算结果初步分析了工艺参数对成形件质量的影响,结果表明充液拉深工艺参数对成形件质量存在耦合的影响。因为充液拉深工艺参数之间存在相互耦合影响,为了获得最优的充液拉深工艺参数,本文通过引入BP神经网络来建立优化目标和优化参数之间的非线性映射关系。采用正交试验的方法来设计试验方案,通过正交表选出一组具有代表性的试验,使用Dynaform对实验方案进行数值模拟并获得一组试验数据。以该组试验数据作为BP网络的样本数据来训练网络模型,最终获得固定罩充液拉深过程的BP网络模型。根据已建立的BP网络模型,通过多目标遗传算法对充液成形参数进行优化,得到一组近似Pareto解,根据最优解选取原则,选取一组最优的工艺参数进行数值模拟,分析优化结果。根据优化后的工艺参数,设计一套充液拉深试验模具,在单动液压机上进行试验验证,最终拉深出了合格的零件。
【图文】：

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第一章绪论1.1 引言板料塑性加工具有优质、低耗、高产等显著特点，在汽车、航空航天、轻工化工、国防工业等领域广泛应用，在现代工业中有着举足轻重的地位。但是，在汽车、轮船、航空航天等领域，由于其使用条件的特殊性，对零件的材料、质量以及精度等要求非常严苛，传统的板材成形技术难以达到如此严苛的要求。作为板材加工制造业，如何满足市场和实现塑性加工的柔性化是发展我国航空航天及汽车工业的重要任务[1]。板材液压成形技术就是顺应这种需求而发展起来的一种先进的柔性塑性加工工艺。近年来，国内外学者都对板材充液成形技术进行了深入的研究，其中的两种典型成形工艺是板材充液拉深成形和管材充液成形，如图 1.1 所示。板材充液成形技术成形极限高、道次少、成形质量高、模具设计周期短、成本低，特别适合加工制造形状复杂、拉深比大、材料难成形或需要多道次成形、生产批量小以及成形质量要求高的零件。目前，板料充液成形技术得到了长足的发展并已经广泛的应用到汽车、航空航天等领域。

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异型件充液拉深工艺参数优化数正是在此背景下发展起来的。有限元仿真和数值模拟技术涉及到有限元法、金材料科学、冲压工艺学、力学、计算机科学等多门学科。采用有限元仿真和数值可以有效的帮助模具设计人员确定毛坯形状和尺寸、分析主要成形工艺参数对成响、预测起皱、破裂、回弹等成形缺陷的产生、优化成形工艺参数等。有限元技变了传统的模具设计方法，极大的缩短了模具的设计周期，，经济效益高，能够很的质量，提高生产效率，促进了板材成形技术的发展。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG386

【参考文献】