发动机隔热罩拉延成形的仿真分析与工艺参数优化研究

发布时间：2017-09-13 13:04

  本文关键词：发动机隔热罩拉延成形的仿真分析与工艺参数优化研究

  更多相关文章： 隔热罩 仿真分析 工艺参数优化 正交试验 均匀设计 响应面

【摘要】：由薄热浸铝钢板冲压而成的汽车发动机隔热罩,其形状十分复杂,不合理的模具系统设计与工艺参数设定,易导致隔热罩出现起皱、拉裂和成形不足等缺陷。由于隔热罩成形过程存在十分复杂的非线性变化,因此,设计合理的模具系统后,工艺参数将成为隔热罩成形质量的主要影响因素。为了提高隔热罩的成形质量,对其工艺参数进行优化具有重要的意义和实用价值。随着仿真技术的快速发展和日益成熟,Dynaform等成熟的商用软件,为板料冲压成形的工艺参数优化提供了十分有益的帮助。因此,本文对某汽车配件厂生产的发动机隔热罩样件实施实验分析,发现因工艺参数的不合理设定导致其存在局部过度减薄等问题。在此基础上,通过与实验结果的对比分析,利用Dynaform软件,建立隔热罩冲压成形较准确的仿真分析模型,并利用该仿真模型,分析了工艺参数对隔热罩成形质量的影响,选取冲压速度、压边力、拉延系数、摩擦系数和模具间隙五个工艺参数为优化变量。为了实现隔热罩冲压成形的工艺参数优化,根据成形极限图和减薄率图可有效地评价隔热罩冲压成形过程中的起皱、拉裂和成形不足等缺陷,本文定义了最大减薄率和起皱率两个评价指标,并由其构建了目标函数,建立了隔热罩冲压成形过程中工艺参数优化的数学模型。对隔热罩冲压成形的工艺参数优化,本文首先采用了正交试验,以最大减薄率、起皱率及其加权组合构建目标函数,采用极差分析法,对该部件冲压成形的工艺参数进行了优化研究。优化结果表明,采用最大减薄率和起皱率的组合加权目标函数进行工艺参数优化,可获得隔热罩较优的工艺参数,控制隔热罩的最大减薄率和起皱率在较好范围,提高其成形质量,而单一评价指标难以实现上述目标。由于正交试验的各因素水平较少,因此,本文采用均匀设计和回归分析法研究了隔热罩冲压成形过程中的工艺参数优化,通过建立工艺参数与加权目标函数的二次多项式回归模型,求解出最优工艺参数。优化结果表明,优化后工艺参数对应的隔热罩仿真模型,其最大减薄率和起皱率控制在较好的范围,提高了成形质量。由于响应面法利用合理的试验设计,采用响应面函数拟合因素与响应值间的数关系,通过对响应面函数的分析来寻求最优工艺参数,在板料冲压成形的工艺参数优化中得到广泛应用。因此,本文采用BBD设计和响应面法,分别建立了工艺参数与最大减薄率和起皱率的二次多项式响应面模型,并对两个模型进行了优化。以最大减薄率优化响应面模型和起皱率优化响应面模型的加权为目标函数,对工艺参数进行优化,优化后工艺参数对应的隔热罩仿真模型,其最大减薄率和起皱率相比正交试验分析法和回归分析法,能控制在更好范围。
【关键词】：隔热罩 仿真分析 工艺参数优化 正交试验 均匀设计 响应面
【学位授予单位】：广西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG386
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 引言9-10
• 1.2 国内外板料成形优化的研究现状10-13
• 1.2.1 有限元仿真技术在板料成形中的研究现状10-11
• 1.2.2 优化设计方法在板料成形中的研究现状11-13
• 1.3 本文研究的主要内容13
• 1.4 各章节的主要内容13-15
• 第二章 隔热罩的仿真与实验15-26
• 2.1 引言15
• 2.2 隔热罩工艺分析15-16
• 2.3 隔热罩实验分析16-17
• 2.4 隔热罩仿真分析17-24
• 2.4.1 划分网格17-18
• 2.4.2 确定冲压方向18
• 2.4.3 压料面的确定18-19
• 2.4.4 工艺补充的建立19-20
• 2.4.5 仿真模型的确立20-21
• 2.4.6 坯料参数设置21-22
• 2.4.7 拉延筋的设置22
• 2.4.8 工艺参数确定22-24
• 2.5 仿真与实验结果对比24-25
• 2.6 本章小结25-26
• 第三章 工艺参数优化的数学模型26-35
• 3.1 评价指标的定义26-27
• 3.1.1 起皱率26-27
• 3.1.2 最大减薄率27
• 3.2 数学模型建立27-28
• 3.3 目标函数构建28
• 3.4 优化参数选取28-34
• 3.4.1 冲压速度28-29
• 3.4.2 压边力29-31
• 3.4.3 拉延系数31-32
• 3.4.4 摩擦系数32-33
• 3.4.5 模具间隙33-34
• 3.5 本章小结34-35
• 第四章 基于正交试验的工艺参数优化35-44
• 4.1 正交试验的理论基础35-36
• 4.1.1 评价指标35-36
• 4.1.2 正交表36
• 4.1.3 试验分析36
• 4.2 评价指标确定36-37
• 4.3 因素水平选取37
• 4.4 正交试验安排37-38
• 4.5 正交试验分析38-41
• 4.6 优化分析41-43
• 4.7 本章小结43-44
• 第五章 基于均匀设计的工艺参数优化44-54
• 5.1 均匀设计的理论基础44-46
• 5.1.1 均匀设计表和使用表44-45
• 5.1.2 回归分析45-46
• 5.2 均匀设计试验46-51
• 5.2.1 均匀设计表选取46-47
• 5.2.2 试验安排47-49
• 5.2.3 试验结果回归分析49-51
• 5.2.4 模型求解51
• 5.3 优化结果分析51-52
• 5.4 本章小结52-54
• 第六章 基于响应面法的工艺参数优化54-66
• 6.1 响应面法理论基础54-57
• 6.1.1 BBD试验设计54-55
• 6.1.2 响应面构造55
• 6.1.3 响应面的检验55-57
• 6.2 基于响应面法的试验设计57-63
• 6.2.1 试验安排57-58
• 6.2.2 响应面建立58-63
• 6.2.3 模型求解63
• 6.3 优化结果分析63-64
• 6.4 本章小结64-66
• 第七章 总结与展望66-68
• 7.1 总结66-67
• 7.2 展望67-68
• 参考文献68-71
• 发表论文和参加科研情况说明71-72
• 致谢72

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本文编号：843857