基于改进遗传算法的法兰式万向节工艺优化及模具设计

发布时间：2020-06-29 14:21

【摘要】：随着制造业的快速发展,高经济效率和高质量的生产设计工艺是制造企业的生产目标。近年来,将基于最优化技术的设计方法运用到精密锻造设计工艺方案生产中取得了可行性成果。本文以法兰式万向节工艺设计为例,采用精密锻造技术、数值模拟、结合支持向量机评估建模、改进遗传算法优化方法理论对法兰式万向节传动件的成形工艺设计进行了优化,并针对优化后最优组合成形工艺设计方案进行生产验证,为精密锻造工艺设计方案提供新的科学设计方法。首先,针对法兰式万向节的锻造成形工艺及实际生产中存在的问题,设计了两种不同的成形工艺方案。利用有限元软件Deform模拟了两种不同方案的成形工艺过程并对其进行分析。根据分析结果,认为方案二模具应力、凹模累积磨损量及最大成形载荷相对更小、填充完整、生产缺陷少。在确定方案二后,对冲头开始反挤的位置和不同预设计形状进行数值模拟分析产生缺陷的机理,为研究终成形锻件质量的影响因素及减少锻件缺陷,最后选择了预设计锻件的三个影响几何参数为设计变量,以凹模累积磨损量、最大成形载荷为目标设计了拉丁超立方试验并进行了数值模拟。其次,将数值模拟获得的数据作为学习样本集导入到支持向量机评估模型中进行训练,进而建立了数据评估模型,利用改进遗传算法基于Matlab软件工具箱进行寻优,获得了Pareto前端非劣解集,获取决策优化后最优组合成形工艺设计方案。将优化后的预成形设计方案的数值模拟结果,与优化前的工艺设计方案对比,凹模累积磨损量降低约46.6%,最大成形载荷降低了65.2%。最后,根据优化后的预成形工艺设计方案,设计了法兰式万向节模锻成形的模具,并进行了生产验证,凹模寿命从5000件提高到了7500件;反挤压最大成形载荷从3000ton降低到了1500ton,且良品率高。本文结合统计学理论获取法兰式万向节传动件优化后最优组合成形工艺设计方案。该成形工艺设计不仅良品率高,减少凹模磨损、降低最大成形载荷,且该研究方法缩短设计周期。此研究成果及其优化设计方法为后续锻造过程的锻件生产成形工艺设计提供了基础理论与可行性实践依据。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U466
【图文】：

球笼式等速万向节,等速万向节

于改进遗传算法的法兰式万向节工艺优化及模具设的结构轴式这两种等速万向节是世界范围内最广泛 1.1 所示，其主要由 1-外形壳、2-形套、3-种常用的等速万向节，图 1.2 所示为其结构4-三枢轴、5-滚针外挡圈、6-垫圈等组成。

结构图,等速万向节,枢轴

目前球笼式和三枢轴式这两种等速万向节是世界范围内最广泛应用的等速万向节。笼式等速万向节如图 1.1 所示，其主要由 1-外形壳、2-形套、3-钢球和 4-保持架构成枢轴式万向节是另一种常用的等速万向节，图 1.2 所示为其结构图，主要由 1-筒形壳球形套圈、3-滚针、4-三枢轴、5-滚针外挡圈、6-垫圈等组成。图 1.1 球笼式等速万向节Figure 1.1 Rezzpa universal joint

【参考文献】