基于改进响应面模型的板料成形工艺容差稳健优化研究

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1、国内图书分类号：TG386．1国际图书分类号：621西南交通大学研究生学位论文密级：公开基王改进旦包应面搓型鲍扳鲞兰盛形王茎空差氇健年姓专二零一四年五月ClassifiedIndex：TG386．1U．D．C：621SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisRESEARCHONTOLERANCEROBUSTOPTIMIZATIONOFSHEETMETALFORMINGBASEDONTHEIMPROVEDRESPOINSESI瓜FACRMODELGrade：2011Candidate：W

2、angJieAcademicDegreeAppliedfor：MasterDegreeSpeciality：MechanicalManufacturing&AutomationSupervisor：ProfessorXieyanmingMay．2014西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇

3、编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书；2．不保密西使用本授权书。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：刁，木∥＼。一日期1伽t斗·5·}({、指导老师签名讲鲰指导老师签名嘶』丝／够久～日期：鼬似，J^．矽西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1．对代理模型进行了研究，主要介绍了试验设计方法、近似模型方法以及模型精度检测方法；对响应面模型的参数求解过程进行了推导；为了提高响应面模型的精度，在不大量增加样本点的情况下，利用径向基函数对响应面模型的残差进行插值

4、，对响应面模型进行修正，建立改进的响应面模型；将改进的响应面法用于非线性函数中，取得了较好的效果。2．对稳健设计方法进行了研究；根据容差思想，建立容差稳健设计模型：固定容差稳健设计模型和变容差稳健设计模型，通过容差模型对稳健优化解进行全局搜索；将具有固定容差的稳健模型用于盒形件中，构建成形指标和约束指标的响应面模型，考虑可控因素和不可控因素的交互作用，进行稳健优化，并对稳健优化解进行蒙特卡洛模拟，获取稳健优化解的均值和标准差；与确定性优化进行对比，考虑可控因素和不可控因素的交互作用的标准差最小，即稳健性最高，波动更小。3．建立基于二

5、步法的容差稳健设计模型，首先确定解的大致范围，再通过加入约束函数的变差获得稳健优化解，该方法采用局部寻优方法，求解效率更高；将该模型用于复杂的车身覆盖件翼子板中，对可控因素和不可控因素进行筛选，获得对成形指标影响较大的可控因素，即压边力、第一条拉延筋阻力、第三条拉延筋阻力，及不可控因素，即板料初始厚度、材料强度系数；对翼子板进行稳健优化，与确定性优化结果进行对比，翼子板的稳健性得到了提高。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写

6、过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。．学位论文作者签名：芝<：!：EI辫J．调吣Ⅳ9西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要板料成形广泛应用在汽车、模具及航空等领域，是现代工业生产中常用的加工方法。随着板料成形仿真软件的提出，板料成形数值模拟技术成为了板料冲压成形领域研究的热点，通过数值模拟技术进行有限元仿真，可以在设计早期探寻成形的缺陷，并对模具的设计参数等进行修改，从而减少了成形件的废品率，降低了设计的成本。虽然通过板料成形数值模拟软件

7、可以对成形结果进行预测，但是数值模拟需要消耗一定的时间，尤其是针对复杂的成形件需要大量的时间。为了节约时间，通过试验设计进行少量的试验得出模拟的结果，并构建与原模型精度相似的代理模型进行优化。同时，板料成形过程中由于受到工艺参数、外部环境、加工方法不同等因素的波动，加工出来的成形件质量会受到影响。为了降低这些波动的影响，需要进行稳健设计，使得成形件质量对因素的波动变得不敏感。将响应面模型作为代理模型用于构建板料冲压成形中成形目标与设计变量的映射关系，通过径向基函数对响应面模型的残差进行插值，在不大量增加抽样点的情况对响应面法进行改进

8、，提高了模型的精度。将改进的响应面模型用于非线性函数中，与未改进的模型进行对比，模型精度有了一定的提高。为了提高板料成形件的稳健性，将容差思想融入稳健设计中，总结出具有固定容差和变容差的稳健模型，并建立二步法容差稳健模型。将固定容差稳