轧制差厚板对拉深成形的精度影响研究及其优化设计
随着汽车工业的日益进步，发展汽车轻量化的技术是主流，而利用TRB变厚度板来制造汽车冲压覆盖件成为一个新兴手段，研究TRB板冲压拉深对于实现TRB板汽车轻量化技术具有指导意义，其次，在实际生产当中，筒形件的拉深成形会出现壁厚的不均性，其表现为在凸缘处壁厚减薄，在筒壁上端处壁厚增加，这种壁厚不均性不仅影响外观、装配精度及成形件性能，还会导致模具磨损加剧及后续加工难度，提高成本，使得材料利用效率低。 为此针对以上问题，本文针对小尺寸筒形件铝合金圆盘拉深成形时所出现壁厚不均问题，采用精密成形的方式解决，并引入厚度连续变化的TRB板，将传统拉深等厚板改造为TRB板，利用TRB变厚度板来解决拉深成形过程中筒形件出现的壁厚均匀性问题，通过传统等厚板拉深正向模拟，根据筒形件壁厚变化规律逆向设计TRB板结构参数，并在此基础上借助响应面法对TRB板结构参数优化，最后搭建麻雀搜索算法优化后的SSA-BP神经网络模型，实现筒形件结构尺寸与TRB板结构参数之间的非线性映射，从而达到节约成本，提高材料利用率及生产效率的目的。主要研究了以下内容： (1)分析筒形件拉深成形特性：对筒形件的拉深成形特性进行了分析，并通过建立9组小尺寸、不同结构尺寸的筒形件有限元模型进行正向模拟，以分析成形后筒形件壁厚分布的规律。根据壁厚的变化规律，将筒形件分为三个区域：壁厚不变的筒底区域、壁厚减小的圆角区域和壁厚增大的筒壁区域。 (2)逆向设计TRB变厚度板解决壁厚不均性：利用TRB厚度板补偿圆角区域壁厚减小问题并削减筒壁区域壁厚增加问题，其中TRB板厚区补偿圆角区域壁厚， TRB 板薄区削弱筒壁区域壁厚。具体手段为：针对筒形件成形后筒底区域壁厚基本不变，圆角区域壁厚减薄，筒壁区域壁厚增大的壁厚分布规律，将筒形件块区域细分为五段：筒底壁厚不变段、圆角与筒底交接处壁厚急剧减薄段、圆角壁厚最小段、圆角与筒壁交接处壁厚回升段、筒壁上端最大壁厚段。并利用Deform软件点追踪功能，反求筒形件各段区域交界处各点位于坯料的横向位置，以此设定 TRB板沿长度方向结构参数尺寸；采用单因素试验研究厚区厚度、薄区厚度对筒形件三块区域中壁厚变化的圆角区域壁厚、筒壁区域壁厚均匀性的影响，并建立正交试验进行验证。 (3)响应面法优化TRB结构参数：选取TRB板厚区厚度、薄区厚度、左侧过渡区长度、右侧过渡区长度四结构参数为设计变量，以圆角区域最大壁厚、圆角区域最小壁厚、筒壁区域最大壁厚、筒壁区域最小壁厚为成形壁厚均匀性优化的目标，基于BOX-Benhnkn设计响应面试验，通过Deform软件获取有限元模拟试验样本数据经过数据分析及处理建立二次多项式回归响应模型，对TRB板结构参数进行优化。 (4)建立神经网络模型实现筒形件结构尺寸与TRB板结构参数之间的非线性映射：利用BP神经网络方法构建TRB板结构参数模型，并引入麻雀搜索算法对其进行改进优化，根据确定神经网络模型结构及相关参数，进而完成TRB板结构参数模型的建立。并利用建立三组小尺寸筒形件拉深成形数值模拟对训练完成的神经网络进行验证。
铝合金圆盘;拉深成形;TRB板;麻雀搜索算法;BP神经网络
重庆交通大学
硕士
机械工程
张渝
2023
中文
TG359
2023-09-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）