板料拉深成形工艺参数优化与翘曲回弹稳健设计

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1、申请上海交通大学硕士学位论文板料拉深成形工艺参数优化与翘曲回弹稳健设计学校：上海交通大学院系：材料科学与工程学院塑性成形技术与装备研究院专业：材料工程硕士生：吴召齐研究方向：板料成形数值模拟与优化导师：陈军教授副导师：李细锋副研究员上海交通大学材料科学与工程学院塑性成形技术与装备研究院2013年2月DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterPARAMETERSOPTIMIZATIONOFSHEETMETALDRAWINGPROCESSANDROBUSTD

2、ESIGNOFDISTORTIONALSPRINGBACKAuthor:WuZhaoqiSpecialty:MaterialsEngineeringAdvisorI:Prof.CHENJunAdvisorII:Prof.LIXifengInstituteofFormingTechnology&EquipmentSchoolofMaterialsScienceandEngineeringShanghaiJiaoTongUniversityShanghai,P.R.ChinaFebruary27,2013上海交通大学硕士学位论文摘要板料拉深成形工艺参数

3、优化与翘曲回弹稳健设计摘要金属平板件在汽车、家电等行业中应用十分广泛。实际生产中，由于材料参数的波动导致零件不合格一直是企业中难以解决的问题。结合有限元技术和稳健设计的优化方法是近年来解决这类问题的有效途径。这些研究主要集中在简单零件和汽车覆盖件上，对家电产品中的平板件的研究很少。这类平板件具有许多非均匀分布的局部成形特征，与汽车覆盖件有很大的不同。在进行稳健设计时，选择具有高精度的近似模型一直是研究的重点。金属平板件的在成形过程中，具有极强的非线性，直接应用传统的二次多项式模型、kriging模型或径向基函数模型都存在预测精度不足的问题。针对上述

4、问题，本文在国家科技重大专项“精密塑性成形技术与装备创新能力平台”（编号：2011ZX04016-051）和江苏省科技成果转化项目“大型平板显示终端金属部件高速高精成套冲压模具开发及产业化”的支持下，建立了具有较高预测精度的近似模型和高效的稳健优化方法，并成功应用于具有多成形特征的平板件的工艺优化，主要研究内容如下：为了提高板料成形优化问题的建模精度，本文通过比较三种主流近似模型的优缺点，分析了高斯核宽度参数的数学意义和物理意义，在径向基函数模型的基础上提出了多宽度高斯核函数模型。利用Rosenbrock函数对该模型进行了验证，结果表明采用多宽度高

5、斯核函数模型比径向基函数模型具有更高的预测精度。本文提出了基于多宽度高斯核函数模型的板料成形工艺参数优化方法。该方法的原理是：通过正交试验设计，确定影响程度参数，利用多宽度高斯核函数模型建立起设计变量与优化目标之间的函数关系，并通过考虑约束的遗传算法对近似模型进行寻优，从而得到满足I上海交通大学硕士学位论文摘要约束的最佳工艺参数。将该方法应用于十字形件拉深成形的优化设计中，成功获得了压边力和摩擦系数的最佳组合。考虑板料性能参数的波动，提出了基于多宽度高斯核函数模型的板料成形稳健设计方法，以寻求能使平板件翘曲回弹最优的成形工艺，并且在该工艺条件下，平

6、板件的成形质量波动最小。以具有许多非均匀分布凸起特征的金属平板件为例，对该方法进行了验证，获得了最佳的压边力和摩擦系数的组合，在该最佳工艺组合条件下，近似模型的预测误差降低到了0.04%。关键词:平板件，优化，多宽度高斯核函数，翘曲回弹，稳健设计II上海交通大学硕士学位论文ABSTRACTParametersOptimizationofSheetMetalDrawingProcessandRobustDesignofDistortionalSpringbackABSTRACTFlatstampedpartsarewidelyusedincarind

7、ustryandhouseholdapplianceindustry.Inpracticalproduction,unqualifiedflatstampedpartscausedbyfluctuationofmaterialparametersaredifficultproblemstosolveinenterprises.Itisaneffectivemethodcombinedwithfiniteelementtechnologyandrobustdesigntosolvethatkindofprobleminrecentyears.Thes

8、estudieswerefocusedonsimplepartsandautomobilecoverpart,theres