田口方法在拉拔模具结构设计中的应用

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1、田口方法在拉拔模具结构设计中的应用摘要在汽车薄板金属冲压冲压工艺中，拉伸过程需要最大的冲压力，因此拉拔模具是所有冲压模具中最厚和最重的。这个研究描述的就是田口方法在拉拔模具设计中对于最佳化多目标的探索和研究。拉拔模具的凹模制作发动机的外侧版就是个很好的例子，这篇论文从四个参量进行探索首要影响拉拔模具结构的重量和支撑力，也就是肋厚度明线，肋结构的倾斜，凸模表面的厚度，肋结构的厚度。首先，用CATIA软件创建拉拔模具的几何模型，一个结构化模型创建完毕。接下来，给予允许的约束，许用压力，许用偏差，许用肋结构的尺寸和倾斜等，我们采用田口方法

2、去鉴定两个许用特征的目标函数，也就是凹模的倾斜和重量。然后通过影响分析和方差分析，基于目标函数的设计参数的影响被确定。接下来，一个模糊逻辑推论被用于获得测度指标将导致多性能特征的优化。最后通过对比最大化设计和原始设计，表明凹模结构的偏差只是增长了0.0038mm（8.1%）,但是凹模的重量削减了506kg(12%)。关键词拉拔模具结构设计田口方法多目标最优化1前言模具对于大量生产而言具有速度快，可重复生产，便宜的优点。所以许多工业产品通过模具大量生产。在汽车工业中，汽车表面和框架结构板料冲压件利用冲压工艺；冲压模具用于工业—包括拉伸

3、，修边，弯曲，重击打和折边模等。不仅尺寸很大，重量也巨大。其间，板料的拉伸工艺需要极大冲压力。因此，拉拔模具的结构设计是所有冲压模具中最重要的。为了避免拉拔模具结构设计的承受力不足，如材料承受极大压力和损害的能力，过度用料带来的材料浪费和成本增加，拉拔模具结构设计显得尤为重要。计算机辅助设计和分析软件已经被大量用于设计和改进模具结构设计。LinandKuo[1]整合CAD/CAE/CAM软件用于发展汽车冲压模具。SheuandYang[2]用一个圆形杯形拉伸模具作为例子，集成模具结构分析和最优化拓扑学用于实现简单的冲压模具结构的自动

4、设计。Wuetal.[3]利用数值分析软件内有限的大量的类函数去模仿平面中空铝材料挤压模具锻造工艺，通过校正挤压模具的尺寸和结构形状有效地改善外部零件的柔滑度。Pilannietal.[4]提出一种通过模具表面参数自动产生模具表面设计的方法。WhenPozoetal.[5]设计拉拔模具，他利用有限元软件分析承受压力后复杂的冲压模具所产生的偏差，探索和校订主要参数，如模具的尺寸和肋结构的数量，以便减少测试的时间和次数已经迭代次数。Linetal.[6,7]利用Pro/E软件结合经验公式开发了一套自动化设计系统用于汽车工业中拉拔模具的设

5、计。肋被用作加强模具刚性的有效结构。然而，当今工业中肋在拉拔模具中的设计没有明确的规范，只是基于经验设计[5-7]。拉拔模具中肋机构的设计对于减小模具重量和削减制造成本是个重要问题。田口方法被广泛地用于最优化工业设计。这种思想是利用一套正交的阵列检验特定品质特征决定最佳参数组合的效果。这种阵列用少量实验性生产来获得最大化信息。然而，大多数已经出版的田口方法都涉及的是单个性能特质的最优化[8-11]。许多研究将田口方法与其他方法结合获得单一化产品多重最优化特质(MPC)的参数。因为MPC结果经常包括不确定性在制作过程中，Antony[

6、12]用田口质量损失功能去判断每个同时响应确定的加重。Lietal.[13]整合田口方法和有限元分析发展管道液压成型过程参数；同时他利用目标实现方法获得一个高膨胀率和低稀释率MPC最优化设计参数。Tsao[14]利用田口方法在加工铝合金时，探索影响工具磨耗和切削工具表面粗糙度的制造参数。Tsao也整合灰色关系分析获得双重目的最佳参数，也就是低工具磨耗和低表面粗糙度。Zadeh[15]在1965年设计的模糊逻辑定理已经被用于引导无常的隐晦的数据分析。事实上，性能特征定义例如更低更好，更高更好，田口方法包括一个确定的不确定性和模糊程度。

7、在设计田口实验时，模糊逻辑定理被整合，决定MPC最佳优化组合参数，所有最佳参数组合能适合MPC的需求。Trangetal.[16]用田口方法利用焊接埋弧焊多重性能最优化参数。TzengandChen[17]用高速放电加工探索7进程参数并且利用田口方法获得最佳进程数据组合两个品质特征，也就是精密精度和尺寸精度。Palanikumaretal.[18]利用田口方法探索玻璃纤维加固聚合物的混杂过程的进程参数，包括纤维取向，切割速度，加料速度，切削深度和机加工时间。Palanikumar也研究了最优过程参数价值观念当同时考虑到金属切削速率的

8、3个目的，工具磨耗，表面粗糙度。这篇论文里，我们提出一个方法，结合有限元方法和田口方法探索多目标最优化拉拔模具的肋结构设计。当代研究利用拉拔模具凹模制作发动机罩外壳仪表板就是一个例子。我们也用CATIA软件构建模具结构的模型，改变我们