復(fù)雜杯桿件溫冷聯(lián)合精密成形數(shù)值模擬及工藝優(yōu)化.pdf

1、隨著汽車(chē)行業(yè)的快速發(fā)展和日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，人們對(duì)汽車(chē)的安全性能及舒適性能要求越來(lái)越高。汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能好壞直接影響整車(chē)性能，汽車(chē)轉(zhuǎn)向螺桿作為汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的一個(gè)重要零部件，其性能的好壞同樣直接影響轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可靠性，進(jìn)而影響整車(chē)性能。汽車(chē)轉(zhuǎn)向螺桿是典型杯桿型零件，其形狀復(fù)雜，精度要求高，可通過(guò)溫冷聯(lián)合擠壓成形工藝達(dá)到其形狀和精度要求。
　　本文通過(guò)利用有限元數(shù)值模擬來(lái)分析汽車(chē)轉(zhuǎn)向螺桿在溫冷聯(lián)合技術(shù)下的成形，對(duì)汽車(chē)轉(zhuǎn)向螺桿的成形工藝進(jìn)

2、行比較，并確定成形工藝方案，同時(shí)對(duì)溫?cái)D壓凹模進(jìn)行磨損分析。
　　首先，對(duì)汽車(chē)轉(zhuǎn)向螺桿制定兩種可行的溫冷結(jié)合工藝方案，即多工序復(fù)合擠壓成形和兩工序復(fù)合擠壓成形（杯桿復(fù)合成形工藝）。利用有限元模擬軟件Deform對(duì)兩種工藝方案進(jìn)行熱力耦合數(shù)值模擬，獲得成形過(guò)程中每道工序的成形時(shí)間-載荷曲線圖、速度場(chǎng)分布矢量圖、并觀察成形過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，以此作為比較標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)兩種工藝方案進(jìn)行對(duì)比，最終選擇兩工序復(fù)合擠壓作為成形工藝。
　　其次，在

3、溫?cái)D壓內(nèi)孔工序時(shí)，磨損是影響凹模壽命的主要因素。結(jié)合正交試驗(yàn)法和基于Archard磨損模型下的有限元數(shù)值模擬法，對(duì)溫?cái)D壓凹模磨損進(jìn)行分析，選擇凹模入口圓角半徑r、模具初始溫度t、模具初始硬度HRC，摩擦因子m為影響凹模磨損的四個(gè)參數(shù)因素，并選擇不同因素的4個(gè)水平，確定了L16（45）正交試驗(yàn)方案，通過(guò)極差分析和方差分析得出凹模入口圓角半徑2mm、模具初始溫度350℃、模具初始硬度HRC55，摩擦因子0.2為使凹模磨損量最小的最優(yōu)組合，對(duì)

4、最優(yōu)工藝參數(shù)組合進(jìn)行建模、數(shù)值模擬分析，得出凹模磨損量，進(jìn)行模具壽命的預(yù)測(cè)。
　　最后，由于智能算法的推廣應(yīng)用和正交試驗(yàn)分析的局部性問(wèn)題。使用影響凹模磨損的四個(gè)參數(shù)組合與在有限元數(shù)值模擬下的模具磨損量組成32組數(shù)據(jù)樣本，訓(xùn)練BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，建立凹模入口圓角半徑r、模具初始溫度t、模具初始硬度HRC，摩擦因子m與凹模磨損量之間的映射關(guān)系，以溫?cái)D壓凹模磨損量為目標(biāo)函數(shù)，通過(guò)遺傳算法對(duì)四個(gè)影響因素進(jìn)行組合優(yōu)化，使凹模磨損量最小。研究結(jié)果顯