异型件充液拉深成形工艺参数优化

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。

目录

第一个书签之前

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 板材充液拉深成形技术研究现状

1.2.1 板材充液拉深成形工艺原理及特点

1.2.2 板材充液成形技术国内外研究现状

1.2.2.1 板材充液成形国外研究现状

1.2.2.2 板材充液成形国内研究现状

1.3 冲压成形数值模拟与工艺参数优化的研究进展

1.4 论文主要工作内容

第二章 固定罩充液拉深工艺分析

2.1 铝合金2A12材料力学性能测定

2.2 充液拉深工艺分析

2.2.1 充液拉深主要工艺参数

2.2.1.1 临界充液室压力

2.2.1.2 拉深力

2.2.1.3 压边力

2.2.2 极限拉深比及缺陷形式

2.2.2.1 拉深比

2.2.2.2 缺陷形式

2.3 固定罩工艺参数分析与计算

2.4 本章小结

第三章 充液拉深数值模拟

3.1 有限元软件的选用

3.2 有限元模型的建立

3.2.1 三维模型的建立

3.2.2 材料参数

3.2.3 网格划分与工艺参数设定

3.2.3.1 网格划分

3.2.3.2 工艺参数设定

3.3 初始仿真结果与分析

3.3.1 成形极限图

3.3.2 初始仿真结果分析

3.4 本章小结

第四章 建立充液拉深BP网络模型

4.1 优化目标的确定

4.1.1 破裂因子P

4.1.2 起皱因子Q

4.2 建立正交试验表

4.2.1 正交试验法

4.2.2 正交试验设计的基本工具—正交表

4.2.3 正交试验设计的基本步骤

4.2.4 建立固定罩充液拉深正交试验表

4.3 建立充液拉深成形过程的BP网络模型

4.3.1 人工神经网络简介

4.3.2 BP神经网络模型的建立

4.3.2.1 BP神经网络概述

4.3.2.2 BP神经网络的建立

4.3.3 BP神经网络训练

4.4 本章小结

5第五章 基于多目标遗传算法的充液拉深工艺参数优化

5.1 建立优化模型

5.2 多目标遗传算法

5.2.1 遗传算法概述

5.2.2 多目标遗传算法

5.3 多目标优化模型求解

5.4 试验验证优化结果

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文内容总结

6.2 课题研究展望

参考文献

致谢