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

1、隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展和日益激烈的市場競爭，人們對汽車的安全性能及舒適性能要求越來越高。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能好壞直接影響整車性能，汽車轉(zhuǎn)向螺桿作為汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的一個重要零部件，其性能的好壞同樣直接影響轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可靠性，進而影響整車性能。汽車轉(zhuǎn)向螺桿是典型杯桿型零件，其形狀復雜，精度要求高，可通過溫冷聯(lián)合擠壓成形工藝達到其形狀和精度要求。
　　本文通過利用有限元數(shù)值模擬來分析汽車轉(zhuǎn)向螺桿在溫冷聯(lián)合技術(shù)下的成形，對汽車轉(zhuǎn)向螺桿的成形工藝進

2、行比較，并確定成形工藝方案，同時對溫擠壓凹模進行磨損分析。
　　首先，對汽車轉(zhuǎn)向螺桿制定兩種可行的溫冷結(jié)合工藝方案，即多工序復合擠壓成形和兩工序復合擠壓成形（杯桿復合成形工藝）。利用有限元模擬軟件Deform對兩種工藝方案進行熱力耦合數(shù)值模擬，獲得成形過程中每道工序的成形時間-載荷曲線圖、速度場分布矢量圖、并觀察成形過程中出現(xiàn)的問題，以此作為比較標準，對兩種工藝方案進行對比，最終選擇兩工序復合擠壓作為成形工藝。
　　其次，在

3、溫擠壓內(nèi)孔工序時，磨損是影響凹模壽命的主要因素。結(jié)合正交試驗法和基于Archard磨損模型下的有限元數(shù)值模擬法，對溫擠壓凹模磨損進行分析，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參數(shù)因素，并選擇不同因素的4個水平，確定了L16（45）正交試驗方案，通過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

4、最優(yōu)工藝參數(shù)組合進行建模、數(shù)值模擬分析，得出凹模磨損量，進行模具壽命的預測。
　　最后，由于智能算法的推廣應(yīng)用和正交試驗分析的局部性問題。使用影響凹模磨損的四個參數(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，以溫擠壓凹模磨損量為目標函數(shù)，通過遺傳算法對四個影響因素進行組合優(yōu)化，使凹模磨損量最小。研究結(jié)果顯