基于正交实验法的开水煲外壳拉伸成形工艺参数优化设计.pdf

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1、制造技7Ⅳ工艺装备现代制造工程(ModernManufacturingEnsineering)2011年第9期基于正交实验法的开水煲外壳拉伸成形工艺参数优化设计+汪超，陶东娅(台州职业技术学院机电工程学院，台州318000)摘要：不锈钢开水煲外壳由于结构复杂，需要两次拉伸成形，经历了复杂的非线性弹塑性变形，因此，单凭经验很难设定其成形工艺参数。利用正交试验法，建立优化表，采用Dynaform板料成形软件，模拟对开水壶外壳两次拉伸成形，从而获得最优的工艺参数组合。关键词：开水煲外壳；正交试验法；I枷atorm软件；工艺

2、参数中图分类号：THl6文献标志码：B文章编号：167l—3133(2011)09—0084—04StampingprocessparameteroptimizationofkettlebodyfromstainlessbasedonorthogonaltestWANGChao．TAODong—ya(InstituteofMechanicalEngineering，TaizhouVocationalandTechnicalCollege，Taizhou，318000，Zhejiang，China)Abstract：B

3、ecauseofthekettlebodyfromstainlesssteelcomplexstructure，itneedsecondarystamping．Therefore，onlyexperi—eneeverydifficulttosettheformingprocessparameters．Establishedtheexperimenttablebyorthogonaltest．Simulationofthesecondarystampingofkettlebodyfromstainlesssteelby

4、usingdynMorm，whichisthesheetmetalformingsoftware．Toobtainop·timalprocessparameters．Keywords：kettlebodyfromstainlesssteel；orthogonaltest；Dynaform；processparameters电开水煲因容量小、加热速度快、效率高和使用方便，被越来越多的家庭和消费者所青睐。但其不锈钢外壳在冲压过程中经历的是复杂的非线性弹塑性变形【1]，单凭经验很难预先估计板料的成形质量。本文以某公司生产的

5、开水煲为研究对象，应用板料成形软件，通过正交优化设计旧o，对影响圆筒形制件成形的压边力、圆角半径和摩擦因数进行分析，获得最优的成形参数方案，预测了较优的理论成形条件，避免了人力物力的浪费。1有限元模型的建立开水煲外壳的毛坯材料为不锈钢304，形状为圆形，直径为qb350mm，厚度为0．5mm；毛坯的性能参数为：弹性模量E=207GPa，屈服强度o-s=239MPa，各向异性指数Ro=1．02，泊松比肛=0．27‘3I，经过两次拉伸和后续工作后的开水煲外壳零件如图l所示，两次·台州职业学院校级课题(2010ZD02)8

6、4拉伸的基本参数如表1所示。表1两次拉伸的基本参数箜!姿垫笪拉伸高度／mm拉伸直径／nun墨!达塑堡拉仲高度／mm拉伸直径／ram在Dynaform软件中建立第1次拉伸CAD模型，并根据模型进行网格划分、定义各成形工具[4-5]。选择单动(singleaction)类型，单面接触方式(FromOneWayS．toS．)。最终建立的CAD拉伸模型和板料拉伸有限元模型如图2和图3所示。2正交实验2．1实验因子与水平根据薄板成形理论，影响拉伸成形质量的因素很多，考虑企业生产实际，仅以第1次拉伸时压边圈压力、摩擦因数和凸模圆

7、角半径作为实验因素对开水煲汪超，等：基于正交实验法的开水煲外壳拉伸成形工艺参数优化设计2011年第9期图3板料拉伸有限元模型外壳零件进行数值模拟实验分析，根据以往的经验确定各个因子的3个不同水平如表2所示。表2实验园子与水平2．2正交实验方案根据实验因子个数和实验水平个数，采用正交表／,9(34)拟定正交实验方案，如表3所示。实验评价指标定为：壁厚的最小减薄率。表3正交实验方案2．3实验结果与分析按表2方案进行的数值模拟实验结果如表4所示。其中，壁厚减薄率=[(板料原始厚度一最小壁厚)×100％]／板料原始厚度㈣。分

8、析表4，极差尺中第3列(圆角半径)的数值最大，第1列(压边圈力)数值位于中间、第2列(摩擦因数)数值最小。表4数值模拟实验结果10317035402471o’392o‘2750。359C>A>日皿0．2790．359038】墨!堡董21：!!!!：!坠!：!兰兰各因子水平对壁厚减薄率的影响如图4所示，由图4所示可知，圆角半径对壁厚减薄率的影响呈