變壓器硅鋼片零件的冷沖壓模設(shè)計(jì)-落料模含SW三維及8張CAD圖
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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文翻譯
（譯文）
院 （系）： 機(jī)電工程學(xué)院
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名： 聶杰聰
學(xué) 號(hào)： 0800110220
指導(dǎo)教師單位： 機(jī)電工程學(xué)院
姓 名： 韋荔浦
職 稱： 實(shí)驗(yàn)師
2012年05月20日
拓?fù)鋬?yōu)化的模具為高強(qiáng)度減重板料沖壓成形過(guò)程
技術(shù)部門的可塑性,上海交通大學(xué)華山路1954,上海200030、公關(guān)。
機(jī)械工程學(xué)系,西北大學(xué)、伊利諾州埃文斯頓,美國(guó)
歷史條:在2011年1月4日被收錄，在2012年1月6號(hào)修訂后被收錄，正式接受的日期是2012年3月19日
關(guān)鍵詞：減重模具拓?fù)鋬?yōu)化數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
高強(qiáng)度鋼日益用于汽車車身結(jié)構(gòu)以提高燃油效率和行車安全。為了保持高剛度和形成條件下成形載荷、沖壓模具的設(shè)計(jì)有較大的結(jié)構(gòu)尺寸和厚可能導(dǎo)致體重較重的模具。針對(duì)模具重量/節(jié)省成本,使最需要?jiǎng)偠?、一個(gè)拓?fù)鋬?yōu)化方法,提出了基于固體各向同性微觀結(jié)構(gòu)在(SIMP),以減少重量的關(guān)鍵模具組件。在優(yōu)化、多重加載條件下形成的位置在不同被認(rèn)為是保證在上述提到的最大撓度極限位置值。此外,互動(dòng)行為模具組成部分之間考慮進(jìn)化反映實(shí)際接觸。一個(gè)腳底杯,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方法。 通過(guò)拓?fù)鋬?yōu)化、重量壓邊減小28.1%?；趦?yōu)化結(jié)果,邊是重新設(shè)計(jì),加工,沖壓試驗(yàn)結(jié)果表明,零件沖壓缺陷形成具有相同的壓邊力、厚差之間原有的和新沖壓件沿橫截面是小于0.06毫米,如下。4.29%的初始毛坯厚度。這表明,該方法能有效地減少體重和維護(hù)模具衍生沖壓零件成形性能。
2012年教育部博士點(diǎn)基金有限公司版權(quán)所有。
1. 介紹：
輕便的產(chǎn)品被視為一個(gè)有前途的手段,提高能源利用效率從1990年代初期開(kāi)始,[1]。最近,先進(jìn)的高強(qiáng)度鋼(展現(xiàn)出了具有初始屈服應(yīng)力超過(guò)500 MPa[2]利用越來(lái)越受到的目的是為了實(shí)現(xiàn)汽車輕考慮購(gòu)買力的整體表現(xiàn),安全和環(huán)境友好。溫和的鋼相比,然而,通常的高強(qiáng)度鋼沖壓模具荷載施加較高。特別是,展現(xiàn)出了一個(gè)硬度與4 - 5倍高于輕度鋼[2]的顯著影響生產(chǎn)工具和模具設(shè)計(jì)。應(yīng)付所需的額外的力/壓力形成展現(xiàn),工程師經(jīng)常想擴(kuò)大規(guī)模支持元素在沖壓模具和選擇更好的材料來(lái)的正常運(yùn)行。不幸的是,這也直接增加整體重量和間接增加模具的制造成本和營(yíng)運(yùn)成本。因此,一個(gè)人的關(guān)鍵要求閃光的是- - - - - -建立一個(gè)新的系統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)經(jīng)驗(yàn)的模具材料的高效,因此減少模具亡的重量。
研究人員最近定性研究其所模具的結(jié)構(gòu)——行為沖壓工藝。壓邊力最重要的參數(shù)之一,影響成形壓邊的撓度分布不均勻會(huì)導(dǎo)致壓邊力和明顯影響成形性空白,即使偏轉(zhuǎn)量非常小的[3]。此外,回彈的關(guān)鍵問(wèn)題之一是影響其工作質(zhì)量元件郵票,張丹和林[7]中發(fā)展了一種解析解回彈最小沖壓件由剛性沖床、彈性變形模具。此外按在沖壓工藝和定義他們分為兩類。新聞界的撓度變形或按框架和全球的沖壓工具被視為宏觀設(shè)備,而微觀設(shè)備意味著信息所產(chǎn)生的直接在表面形成的工具,通常是一個(gè)或兩個(gè)命令量值大于低宏觀-變形。
為了研究模具結(jié)構(gòu)偏斜丁曉萍。[9]先應(yīng)用有限元法(FEM)在紙上金屬模具的設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行了預(yù)測(cè),并提出-模具結(jié)構(gòu)和應(yīng)力加載條件所致。隨后,全三維有限元法離散化是用來(lái)證實(shí)的強(qiáng)度和剛度的沖壓模具(第十條、第十一條],協(xié)助設(shè)計(jì)[12,13],確定所需的壓力/噸位[14],并準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)回彈[15]的撓度時(shí)形成的工具和出版社是考慮。然而,兩個(gè)主要的缺點(diǎn)應(yīng)注意的問(wèn)題。一方面,如果成形有限元模擬是完全加上模具結(jié)構(gòu)分析采用彈性定義,不是標(biāo)準(zhǔn)剛性工具的定義、網(wǎng)格建模的努力和計(jì)算會(huì)很耗時(shí)。另一方面,模具結(jié)構(gòu)分析使用載荷邊界提取成形過(guò)程的模擬結(jié)果與傳統(tǒng)的剛性模具的定義或許不是很準(zhǔn)確,它仍然需要大量的足夠努力建模工具為精細(xì)三維網(wǎng)格在結(jié)構(gòu)分析。因此,三個(gè)變形剛體簡(jiǎn)化模型(DRB),靜力凝聚(SC)和系接觸(TC),提出了加快仿真[16、17]?？紤]到計(jì)算精度、時(shí)間、擊打丁曉萍。[17]表明TC模型優(yōu)于其他模型。
在實(shí)驗(yàn)研究已經(jīng)開(kāi)展測(cè)量模具的結(jié)構(gòu)撓度和力量在沖壓工藝條件。張丁曉萍。[11]丁曉萍。[18]開(kāi)發(fā)出一種動(dòng)態(tài)應(yīng)變DAQ系統(tǒng)使用應(yīng)變規(guī)跟蹤撓度和驗(yàn)證模擬結(jié)果成形模具,分別。王建民(19)附上一套小型遙控?cái)?shù)據(jù)采集單元的組成和菌株沖壓模具關(guān)鍵地點(diǎn)被收集并比較與仿真預(yù)測(cè)。那就是:永遠(yuǎn),這些技術(shù)不能有能力測(cè)量應(yīng)變之間的接觸表面,形成板料的工具。為克服這一缺點(diǎn),分布式嵌入式傳感器被利用來(lái)實(shí)時(shí)獲得的接觸壓力分布界面基于薄板樣條插值方法(TPS)[20 - 22)。
以往研究表明這是必要的調(diào)查模具變形行為在沖壓工藝對(duì)模具結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的驗(yàn)證和成形質(zhì)量的改進(jìn)。提高能源效率的沖壓工藝,非常有必要減少模具重量同時(shí)保持其完整性。一些研究人員也指出模具結(jié)構(gòu)分析的結(jié)果可作為指導(dǎo)改進(jìn)模具設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)和減輕體重(11、18、19) 進(jìn)一步-更多的,研究人員介紹了拓?fù)鋬?yōu)化方法在優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)。考慮到壓力分布在最后一步的繪畫,解和陽(yáng)(23)建立了一個(gè)簡(jiǎn)化的欄目模型獲得優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)及模具重量減少使用田口方法。尼爾森醫(yī)生[24] 拓?fù)鋬?yōu)化卡車蓋模具考慮兩種負(fù)荷操作和運(yùn)輸結(jié)構(gòu)的剛度和提高減輕體重。
修改后的模具結(jié)構(gòu)更不僅顯示,總體應(yīng)力分布-我們也認(rèn)識(shí)到大約15%,大約20%的最大位移減少體重下降。他們的作品強(qiáng)烈表明拓?fù)鋬?yōu)化方法能有效減少總重量的工業(yè)沖壓模具。然而,一個(gè)限制是零件在成形有限元模擬被確定為剛性,而就提供了一個(gè)約-模仿模具的結(jié)構(gòu)響應(yīng)。陳等人[25]。成功地達(dá)到了54.5%的質(zhì)量降低粘結(jié)劑的雙曲型底杯模具拓?fù)鋬?yōu)化方法采用基于提出的總體負(fù)載映射算法。該算法把反力在沖壓模具和空白之間拓?fù)鋬?yōu)化仿真模型的基礎(chǔ)上對(duì)模具結(jié)構(gòu)靜力等效的原則。盡管全球映射算法進(jìn)行了驗(yàn)證荷載的測(cè)點(diǎn)[11],這是相當(dāng)昂貴的計(jì)算資源條件。因此,有必要開(kāi)發(fā)一種新的算法來(lái)克服這個(gè)缺陷進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化沖壓模具。
上述工作的巨大潛力證明利用拓?fù)鋬?yōu)化方法在模具重量減少,但是以下幾個(gè)方面必須考慮的方法來(lái)延長(zhǎng)工業(yè)應(yīng)用。首先,的彈性變形工具不能完全忽略了在沖壓仿真獲得更準(zhǔn)確的加載條件下,因此,沖壓零件的質(zhì)量就可以得到更好的評(píng)估。第二,必須毫不動(dòng)搖地模型之間的交互沖床、粘結(jié)劑,由于可能的彈性變形和傾斜刀具在形成過(guò)程。此外,歷史上的載荷分布在整個(gè)模表面需要被考慮獲得全局優(yōu)化的動(dòng)態(tài)載荷作用下,反映在沖壓工藝。最后一點(diǎn),更多的研究需要檢查實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的性能優(yōu)化和模具真正空白的成形質(zhì)量。
本篇論文,我們提出一個(gè)方法來(lái)全球模具結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化模型之間的相互作用,模具零部件和動(dòng)態(tài)加載歷史在沖壓工藝。獨(dú)特的方法集映射算法局部負(fù)荷與拓?fù)鋬?yōu)化方法。方法將詳細(xì)解釋了第一。一個(gè)空白的持有者的專門設(shè)計(jì)杯拉拔模將被用來(lái)評(píng)估其有效性和可行性,經(jīng)過(guò)兩個(gè)數(shù)值模擬研究的方法和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
2. 方法
這部分說(shuō)明了該設(shè)計(jì)方法對(duì)模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。結(jié)合分析方法形成拓?fù)鋬?yōu)化使用一個(gè)高效的映射算法這兩種數(shù)值工具之間。使用這種方法,優(yōu)化了模具結(jié)構(gòu)的前提下形成的性能。圖1描述了該方法的程序流程圖。左手邊的流程圖顯示主要階段的方法和流程在右邊黑色物體的迭代過(guò)程中使用了拓?fù)鋬?yōu)化方法。一個(gè)設(shè)計(jì)將開(kāi)始與當(dāng)前最好的練習(xí),這是通?；跇?biāo)準(zhǔn)和/或設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn)。然后板料沖壓成形過(guò)程進(jìn)行模擬將獲得表面負(fù)荷條件下對(duì)模具結(jié)構(gòu)。隨后,表面負(fù)荷將被轉(zhuǎn)移到模具結(jié)構(gòu)分析模型邊界條件的力量利用發(fā)達(dá)地區(qū)負(fù)荷映射算法。根據(jù)分析結(jié)果的模具結(jié)構(gòu)、模具結(jié)構(gòu)行為揭示了成形過(guò)程中,然后設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化的空間將被認(rèn)定。拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)是用來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)。自從獲得結(jié)構(gòu)是一種概念設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須保證正確率。最后,一個(gè)檢測(cè)周期將用于保證優(yōu)化結(jié)構(gòu)的性能后重新設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)。
2.1. 映射算法局部負(fù)荷
值得注意的是,使用有限元網(wǎng)格模型仿真和模具亡的沖壓工藝分析是完全不同的由于客戶的具體要求。對(duì)板料成形有限元模擬、模具幾何特征滿面,小的地方,比如魚(yú)片是復(fù)雜的,但仍需要精細(xì)網(wǎng)狀成形性分析的。然而,在模具——結(jié)構(gòu)分析,對(duì)模具的某些特征臉可以簡(jiǎn)化由于其有限的影響模具結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布。這樣的簡(jiǎn)化有助于減少所有的元素?cái)?shù)量和提高計(jì)算效率。要克服高內(nèi)存需求的全球載荷映射算法[26],局部負(fù)荷的實(shí)現(xiàn)算法,自動(dòng)映射是這里發(fā)展起來(lái)和有效轉(zhuǎn)移反應(yīng)力獲得模具沖壓模擬面臨邊界元素分析和優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)。程序的實(shí)現(xiàn)算法進(jìn)行了總結(jié)如下：
步驟1:三角邊界的邊界表面的三維實(shí)體元素在結(jié)構(gòu)分析工具,然后用對(duì)齊工具沖壓模擬網(wǎng)格在同一坐標(biāo)系統(tǒng)。
第二步:把節(jié)點(diǎn)沖壓模擬網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)集根據(jù)成不同的情緒智商。(1)。
(1)
在s的數(shù)量是節(jié)點(diǎn)集,n是總額嗎?模具表面邊界節(jié)點(diǎn),P是最大的允許處理節(jié)點(diǎn)的數(shù)量確定的分配的內(nèi)存,“[]”代表四舍五入操作。
第三步:項(xiàng)目接觸力計(jì)算模擬沖壓成形過(guò)程中各節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)組硅(我?第1、2、……,s)的工具在最近點(diǎn)網(wǎng)格上的模具結(jié)構(gòu)三角形單元邊界。
第四步:將投射接觸力從那個(gè)特定的節(jié)點(diǎn)指向三個(gè)三角形單元的靜態(tài)等效的原則。
, i=1,2,...,s-1 (2)
在m的數(shù)目節(jié)點(diǎn)提取的模具表面模具結(jié)構(gòu)元素分析,總體目標(biāo)負(fù)荷矩陣,目標(biāo)是組成部分負(fù)荷矩陣,矩陣的硅負(fù)荷相對(duì)應(yīng)的形函數(shù)變換矩陣。
第五步:總結(jié)映射結(jié)果,顯示在Eq。(3)。
(3)
總形函數(shù)在哪里總變換矩陣和初始荷載矩陣。
2.2。 拓?fù)鋬?yōu)化方法
拓?fù)鋬?yōu)化的有效手段之一是找到最優(yōu)布局連續(xù)體結(jié)構(gòu)在指定的區(qū)域與尊重到預(yù)定的設(shè)計(jì)目標(biāo)?；靖拍畈町愑?種常用的方法:均化方法、漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化(ESO)和密度的方法。均化方法在連續(xù)體拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)構(gòu),直接刺激了在這個(gè)領(lǐng)域中的研究。然而,由于強(qiáng)度計(jì)算能力的要求,它沒(méi)有被廣泛地采用。ESO是拓?fù)鋬?yōu)化的計(jì)算方法開(kāi)發(fā)和史蒂文·謝(29歲)。雖然ESO方法簡(jiǎn)單易行,可以很容易的實(shí)施到任何普通的有限元程序,所得到的最優(yōu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)高度取決于去除指定的數(shù)量和比例的初始因素。人工材料模型提出了一種從工程的角度來(lái)看,它的相對(duì)密度被假設(shè)為成正比的人造有效彈性模量,感興趣區(qū)。在密度法、固體各向同性微觀結(jié)構(gòu)在懲罰(SIMP)[31]和合理近似材料性質(zhì)(漸變)[32]是兩個(gè)常用插值方法。我們將采用SIMP法在分析假定模具結(jié)構(gòu)的彈性變形,這種方法將簡(jiǎn)短概括。
一般來(lái)說(shuō),連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化,制定符合最低限度問(wèn)題[31]。讓內(nèi)部的虛擬工作的彈性體(u,v型)和平衡你任意一個(gè)虛擬位移v被表示為
(4)
在設(shè)計(jì)領(lǐng)域是阿,Eijkl(x)是設(shè)計(jì)變量在這個(gè)領(lǐng)域,eij(u)和(5)是彈性ekl處于彈性物體歸因于靜態(tài)場(chǎng)u,v和虛擬位移場(chǎng),分別。工作完成后,通過(guò)外荷載作用在結(jié)構(gòu)上可以表示為一個(gè)
(5)
在f是身體的力量和t是牽引的部分邊界的牽引的邊界。最低合規(guī)(最大的總體剛度)表示如下:
l(u)
(6)
這里的平衡方程寫在其脆弱的傳統(tǒng)形式。你是指利用上界的空間位移場(chǎng),r(x)是相對(duì)密度,代表一個(gè)給定的各向同性彈性模量材料,p罰因子、V的總量和設(shè)計(jì)領(lǐng)域的相對(duì)密度的局限性,為了避免可能奇異的解決方案。當(dāng)解決問(wèn)題的形式的情緒智商。(6)通過(guò)有限元方法、拓?fù)鋬?yōu)化與一個(gè)卷約束表示
(7)
使用C語(yǔ)言的代表是否結(jié)構(gòu)總剛度矩陣K是嗎,你是指其相對(duì)濃度6凡流元素,k0e是6凡流的剛度矩陣元素,F和你這個(gè)匯流的力和節(jié)點(diǎn)位移,分別指ue元素位移矢量,N是元素的總量,V是物料體積優(yōu)化后,fV是體積約束結(jié)構(gòu)定義體積、值是最初的設(shè)計(jì)域體積和已經(jīng)是6凡流的體積元素。
3。個(gè)案研究
在這個(gè)章節(jié),杯拉拔模說(shuō)明圖1顯示的程序,用實(shí)例驗(yàn)證了該方法的有效性,通過(guò)數(shù)值模擬。圖二顯示幾何形狀的杯。 部分對(duì)稱相對(duì)于Y-Z平面和有一個(gè) Z方向特征可能導(dǎo)致穿孔傾斜通過(guò)翻譯在Y軸方向。
圖2。原理圖杯:(一)x - y的看法:L = 181 mm,W = 194毫米和(b)Y-Z觀點(diǎn):H = 42 mm,S = 16毫米,R1 = 16.5毫米,R2 = 13.5毫米,R3 = 123.5毫米。
3.1。 成形過(guò)程模擬
大多數(shù)板料沖壓成形仿真模型忽略的彈性變形工具和之間的相互作用在成形過(guò)程的工具,但這種模式已逐漸成為與持續(xù)的增長(zhǎng)不能使用高速鋼和展現(xiàn)出了更高的成形力由于(有時(shí)可以高出2 - 3次輕度的鋼)和模具結(jié)構(gòu)偏斜。因此,有必要建立一個(gè)更好的沖壓仿真模型來(lái)克服這一缺點(diǎn)。
改進(jìn)后的仿真模型已研發(fā)出LS -動(dòng)力學(xué)和半模型見(jiàn)圖3。所有的工具除了沖頭?；癁閯傮w。立體元素被用來(lái)模型沖頭為了調(diào)查之間的互動(dòng)行為沖床和邊由于沖床傾斜或彈性變形沖壓本身。有五個(gè)一體化殼單元厚度方向芽體被用來(lái)模型初始板料在1.4毫米厚度。此外,適應(yīng)網(wǎng)格策略3精致水平空白申請(qǐng)整個(gè)成形有限元模擬。庫(kù)侖摩擦模型被用來(lái)模型之間的相互聯(lián)系的身體。Barlat屈服函數(shù)模型的[33]被選中如下:
在a,c,K1和K2是由R00參數(shù)、R45,和R90 sY。 sY是最初的屈服應(yīng)力。推薦m = 6通信材料。表格1和2顯示材料的特性。
力之間的相互作用的歷史沖床和邊成形仿真是顯示在圖4,他們主要來(lái)自兩個(gè)沖床傾斜的維度和彈性變形沖壓本身。演化的力量相互作用可分為四個(gè)時(shí)期(I-IV)。
圖3。沖壓仿真模型的原理與夾具和空白的配置。
圖4。進(jìn)化之間相互作用的力沖床和壓邊。
沒(méi)有交互力都戴板壓邊在階段我哪里淺杯成立(直到斯托克城小于16.5毫米)。然而,拉延成形收益、相互作用的力量出現(xiàn)在滑板在Y軸方向的壓邊在第二和第三階段,并且達(dá)到了最大值點(diǎn)在3。然后沖頭逐漸傾斜Y方向的改變,從其負(fù)面方向III期。因此,沖床和之間的接觸壓邊發(fā)生的滑板在側(cè)及相互作用的力量達(dá)到最大值負(fù)Y軸方向5點(diǎn)。不同板料成形狀態(tài)點(diǎn)上2、3和5個(gè)同樣顯示在插圖,如圖4。
3.2。 載荷映射結(jié)果
載荷映射策略是在第2.1節(jié)介紹沖壓模擬之間的橋梁和模具的結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化。在空白載荷分布在三種不同工況的持有者,即分二、三、五圖4中,負(fù)荷映射后如圖。5(a),(b)和(c)分別。箭頭方向箭頭代表負(fù)荷方向與負(fù)載大小長(zhǎng)度反映。
比較的演變之間互動(dòng)部隊(duì)沖床和壓邊顯示在章節(jié)3.1,發(fā)現(xiàn)映射結(jié)果圖。負(fù)荷的特點(diǎn)5恰當(dāng)?shù)孛枋龈淖兎较虻南嗷プ饔玫牧α俊Ｔ诜蔷鶆蜉d荷分布?jí)哼吤嬷饕怯捎诤穸茸兓瘜?duì)法蘭空白區(qū)域。
3.3。 拓?fù)鋬?yōu)化沖壓模具的組成部分
目前,沖壓模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)指南。實(shí)踐所面臨的挑戰(zhàn)的時(shí)候成形新工藝新材料或受雇。顯然,拓?fù)鋬?yōu)化是其中一個(gè)最強(qiáng)大的工具來(lái)優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)使設(shè)計(jì)達(dá)到更好的性能,尤其是從質(zhì)量降低。在這部分,邊的覆蓋件拉延模具顯示杯之前,將用于實(shí)例分析和驗(yàn)證。詳細(xì)說(shuō)明了優(yōu)化程序在圖1。
3.3.1。拓?fù)鋬?yōu)化模型
模具結(jié)構(gòu)的目的是找到最小拓?fù)鋬?yōu)化模具質(zhì)量的體積分?jǐn)?shù)表示。這樣做的目的是表達(dá)如下:
圖5 在空白持有人載荷分布在不同的形成階段。(一個(gè))點(diǎn)2:中風(fēng)在16.5毫米(b)點(diǎn)3:中風(fēng)在39.5毫米,(c)點(diǎn)5:中風(fēng)在42毫米
在w *最大結(jié)點(diǎn)位移優(yōu)化后,0是最初的最大結(jié)點(diǎn)位移,是用來(lái)平衡系數(shù)之間的關(guān)系和結(jié)構(gòu)性能質(zhì)量降低。一個(gè)結(jié)構(gòu)性能指標(biāo),顯示在Eq。(10),提出了一種價(jià)值選擇。
索引代表在SP的結(jié)構(gòu)、性能指標(biāo)f減少優(yōu)化后減少的體積分?jǐn)?shù),snmax和最大應(yīng)力smax分別在優(yōu)化結(jié)構(gòu)和最初的結(jié)構(gòu),Cnmax和Cmax最大遵守的優(yōu)化結(jié)構(gòu)和最初的結(jié)構(gòu),分別。一個(gè)更高的SP指標(biāo)意味著結(jié)構(gòu)具有更好的行為在兩個(gè)減重、結(jié)構(gòu)性能。
邊進(jìn)行了建模元素在25416年和1608 6-node磚棱柱元件。為了保持生產(chǎn)力優(yōu)化幾何,整個(gè)壓邊分為設(shè)計(jì)空間和其空間如圖
圖6?？臻g的定義,其設(shè)計(jì)空間。
圖6。其空間的面積在材料接觸的空白在形成過(guò)程或一些結(jié)構(gòu)特點(diǎn),指導(dǎo)袖子、頂出針?biāo)?。余下的空間的定義是為進(jìn)一步的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)的空間。根據(jù)工程最佳實(shí)踐,筋的寬度定義在10 - 60毫米。
3.3.2?；诙鄠€(gè)加載拓?fù)鋬?yōu)化狀況
如圖5、沖壓過(guò)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程,和最大局部負(fù)荷和載荷分布在整個(gè)沖壓工藝是相當(dāng)?shù)淖兞?。因?在考慮多個(gè)關(guān)鍵加載條件下優(yōu)化是必要的。在這種情況下,重要的階段被認(rèn)為是在分二、三、五,如圖4。圖7顯示在它們各自的拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果與相同荷載值。資料分布載荷的力量在考慮分二、三、五有其自身的特征。因此,必須采取多種荷載約束轉(zhuǎn)化為考慮為了使優(yōu)化結(jié)構(gòu)滿足所有關(guān)鍵工況下整個(gè)過(guò)程。
3.3.3。選擇有價(jià)值的
一個(gè)值的測(cè)定在模具拓?fù)鋬?yōu)化是至關(guān)重要的。一個(gè)價(jià)值之間的關(guān)系,并提出了結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)研究了SP指數(shù),如圖8,同時(shí)讓所有其它工藝參數(shù)不變。雖然具有降低減體積分?jǐn)?shù)的一個(gè)值越發(fā)增加,其結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)迅速減少。一個(gè)= 2.0是最大值在這種情況下,因?yàn)镾P值指標(biāo)差異of1.8,1.9和2.0都小于0.5。很明顯,SP指數(shù)達(dá)到了最大值當(dāng)= 1.2被錄取了。
3.3.4。拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果
邊結(jié)構(gòu)主要是受到壓邊力和變量相互作用的力量。作為一個(gè)結(jié)果,三個(gè)典型工況點(diǎn)上2、3和5例采用邊界條件的力量在拓?fù)鋬?yōu)化。收斂準(zhǔn)則定義為Eq。(11):
(kt1)是在fV的體積分?jǐn)?shù)在(k + 1)日迭代,fV(k)的體積分?jǐn)?shù)在kth迭代,wnk + 1時(shí)為最大的結(jié)點(diǎn)位移的kt1)日迭代,0是最初的最大節(jié)點(diǎn)位移、e和Z是設(shè)置值分別為0.005和0.01。經(jīng)歷22迭代計(jì)算是融合在體積分?jǐn)?shù)68.6%。最優(yōu)結(jié)構(gòu)如圖邊是第九。
圖7 .拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果的幾個(gè)關(guān)鍵工況下不同形成的位置。
圖8。進(jìn)化的結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)和體積分?jǐn)?shù)的不同的值減少。
圖9。拓?fù)鋬?yōu)化的結(jié)果在多種荷載邊的約束。
圖10。底結(jié)構(gòu)優(yōu)化壓邊。
圖11。結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)化壓邊之前和之后。
3.3.5。模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
因?yàn)橥負(fù)鋬?yōu)化結(jié)果,如圖9只提供一種概念設(shè)計(jì)和最佳的材料分布,進(jìn)一步應(yīng)努力重新設(shè)計(jì)該結(jié)構(gòu)。介紹了切切削技術(shù)獲得在不同的章節(jié)及幾何Z方向,其空間仍保留。底部結(jié)構(gòu)的重新設(shè)計(jì)如圖邊是十。比原結(jié)構(gòu)、優(yōu)化壓邊實(shí)現(xiàn)體重下降了28.1%左右。圖11表明,優(yōu)化后的最大撓度符合初始邊仍在約束條件下的Eq。(9)和最大應(yīng)力的一個(gè)可接受的增加,這將不會(huì)惡化的結(jié)構(gòu)安全。
4。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
兩種壓邊圈與原和優(yōu)化結(jié)構(gòu)的制造,以找出實(shí)際績(jī)效差異之前和之后的拓?fù)鋬?yōu)化方法。圖12顯示分布的盲孔和腔底側(cè)的優(yōu)化壓邊繼CAD模型。如圖10。
此外,動(dòng)態(tài)應(yīng)變DAQ系統(tǒng)顯示在圖13成立。動(dòng)態(tài)應(yīng)變指標(biāo)是用來(lái)轉(zhuǎn)換應(yīng)變壓邊模擬電壓信號(hào)。一個(gè)工業(yè)A / D采集卡與電腦連接被用來(lái)收集了成形過(guò)程中電壓信號(hào)。進(jìn)一步-更多的,一個(gè)DAQ顯示軟件開(kāi)發(fā)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理。應(yīng)變規(guī)系特征性的地點(diǎn)之間沒(méi)有接觸空白和工具、工具和工具是存在的。因此,三應(yīng)變計(jì)的位置猛獸如圖。13歲。特別是,地點(diǎn)(A)和(B)在對(duì)稱位置是檢查的準(zhǔn)確性、可靠性,這一實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
圖12。底結(jié)構(gòu)的優(yōu)化壓邊。
5。討論
圖14顯示比較實(shí)測(cè)負(fù)荷曲線(黑線和藍(lán)色線)使用不同的壓邊圈。研究發(fā)現(xiàn),一般的演變趨勢(shì)的負(fù)荷曲線使用初始和優(yōu)化壓邊圈具有良好的相關(guān)性,但一點(diǎn)區(qū)別最后階段。不同的是直接誘發(fā)的減少可能是物流的結(jié)構(gòu)剛度降低歸因于優(yōu)化壓邊。另外,也提供了沖壓工藝模擬相當(dāng)準(zhǔn)確了負(fù)荷曲線——利用初始?jí)哼?紅色線)。圖。15實(shí)驗(yàn)的比較表明,等效應(yīng)力在地點(diǎn)b在優(yōu)化壓邊,應(yīng)力增加最中間的拉拔工藝,但差異小于5帕。在早期的階段,并且最后階段的拉延成形,之間的變異量和初始的最優(yōu)解的要低得多。
圖14。實(shí)驗(yàn)比較負(fù)荷曲線的模具。(參考色解釋在這個(gè)圖里,讀者主要是指網(wǎng)絡(luò)版本的這篇文章。)
圖13。DAQ系統(tǒng)動(dòng)態(tài)應(yīng)變和應(yīng)變計(jì)的位置的猛獸
圖。15。實(shí)驗(yàn)比較位置之間的A、B之前和之后的優(yōu)化。
圖16所示。試驗(yàn)和優(yōu)化結(jié)果比較。(a)和(b)處地點(diǎn)C。
圖17。厚度測(cè)量在14立場(chǎng)部分對(duì)稱截面沿沖壓。
圖18。厚度比較前后14位置優(yōu)化。
優(yōu)化壓邊是評(píng)估字的結(jié)構(gòu)性能和空白的成形質(zhì)量。仿真結(jié)果的等效應(yīng)力演化的地點(diǎn)和C在兩個(gè)壓邊圈與實(shí)驗(yàn)值比較,如圖16歲。它顯示了負(fù)荷曲線預(yù)測(cè)或測(cè)量一個(gè)地點(diǎn)或C的一個(gè)優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)還是跟著老的趨勢(shì),論證了非常小的變化。這意味著應(yīng)力分布優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)具有較少的改變。另一方面,壁厚分布在14芽體Y-Z節(jié)沖壓零件沖壓模具的初步形成的最優(yōu)壓邊或測(cè)定,如圖17和18。結(jié)果相比,利用原有壓邊,變異的平均厚度不改變但最嚴(yán)厲的稀疏的較大。然而,最大的差異降低厚度只有0.06毫米測(cè)點(diǎn)在5。一般來(lái)說(shuō),優(yōu)化壓邊結(jié)構(gòu)不僅不會(huì)大大影響模具結(jié)構(gòu)的性能,而且不會(huì)改變很多空白成形質(zhì)量方面的厚度減小。因此,提出了模具結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化方法是可行的。
6。結(jié)論
一個(gè)基于SIMP展現(xiàn)出了拓?fù)鋬?yōu)化方法,提出了沖壓模具進(jìn)行了論述。與以前的作品相比,該方法不僅考慮了彈性變形和傾斜的關(guān)鍵模具部件,但是也考慮到了互動(dòng)行為的工具在沖壓工藝仿真建模為了獲得更準(zhǔn)確的邊界力條件對(duì)模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。此外,多個(gè)關(guān)鍵負(fù)荷案例在成形過(guò)程的參與模具結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化,使優(yōu)化結(jié)構(gòu)滿足客戶的不同要求在沖壓工藝。數(shù)值仿真和試驗(yàn)杯底部空白持有人在拉拔模杯執(zhí)行細(xì)節(jié)和有效性的驗(yàn)證方法的可行性。拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果表明:減28.1%實(shí)現(xiàn)與稍稍有點(diǎn)區(qū)別模具的結(jié)構(gòu)性能和空白的成形質(zhì)量。因此,它表明,模具拓?fù)鋬?yōu)化方法有助于減少總重量的沖壓模具。
致謝
研究基金由國(guó)家重點(diǎn)科技項(xiàng)目具體從工業(yè)和信息化部授予中國(guó)通過(guò)技術(shù)ZX04014 nos。2010 - 072和2011 ZX04016 - 051,經(jīng)由中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金不予通過(guò)。51075269。
參考
[1]科爾、謝爾曼是。輕質(zhì)材料為汽車工業(yè)。提出1995年神韻,35(1):3 - 9。
[2]國(guó)際鋼鐵協(xié)會(huì)委員會(huì)對(duì)汽車工業(yè)。摘要先進(jìn)的高強(qiáng)度鋼(展現(xiàn)應(yīng)用指南;2009 年。
[3]西南簡(jiǎn)森的彈性撓度的邊在深制件的金屬片。 成熟期過(guò)程技術(shù)[J]. 1996;59 歲(1 - 2):34-40。
[4]。 圓滑的設(shè)計(jì)與應(yīng)用壓邊系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)板料成形工藝條件。J成熟期過(guò) 程學(xué)報(bào)2001;10(3):182 - 7。
[5]影響板料成形過(guò)程模具設(shè)計(jì)分析。中央大學(xué)土木工程學(xué)系ECCOMAS;2004年。
[6]工具和空白的互動(dòng)-模具在十字架上形成過(guò)程。智力J神韻形成2008;1(1):161 -。
[7]一個(gè)解析解對(duì)回彈的金屬板上印著剛性沖床和一個(gè)有彈性的模具亡。J成熟期 過(guò)程學(xué)報(bào)1997;10(3):49-54。
[8]對(duì)有效的建模Meinders t宏觀和微觀兩個(gè)工具板料成形過(guò)程中變形。在國(guó)際 研討會(huì)論文集,在工業(yè)加工過(guò)程數(shù)值方法(4):2007。
[9].利用有限元法在汽車覆蓋件拉延模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。中央大學(xué)土木工程學(xué) 系,98 IBEC”。p。334 - 9。
[10]劉米,東與模擬和綜合形成模具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,為優(yōu)化模具設(shè)計(jì)。中央大學(xué) 土木工程學(xué)系碩士國(guó)際會(huì)議和研討會(huì)6th數(shù)值模擬三維板料成形過(guò)程;2005。 p。96 - 100。
[11]羅卓荊。模具結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布分析在高強(qiáng)度鋼沖壓工藝和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。促進(jìn)學(xué) 報(bào)2010智力成熟期;38(3):184 - 97。
[12]計(jì)算機(jī)輔助分析與設(shè)計(jì)過(guò)程中板料成形過(guò)程:第三部分:沖壓設(shè)計(jì)。圣人 2007;28(4):1311—。
[13]新聞/模具變形為一個(gè)精確生產(chǎn)沖模。學(xué)報(bào)2008智力副詞,37(8):649 - 56。
[14]調(diào)查所需的壓力影響。中央大學(xué)土木工程學(xué)系IDDRG 2008國(guó)際會(huì)議;2008。
[15]安貞煥，李翼，模擬汽車板沖壓成形過(guò)程考慮模具變形。中央大學(xué)土木工程 學(xué)系6th國(guó)際會(huì)議及研討會(huì)的三維數(shù)值模擬板料成形過(guò)程;2005。p。90 - 5。
[16]鈑金成形動(dòng)彈性的工具。 中 央大學(xué)土木工程學(xué)系碩士國(guó)際會(huì)議和研討 會(huì)7th數(shù)值模擬三維板料成形過(guò)程;2008。p。743 -。
[17]考慮在工具和按彈性成形有限元模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證(4):2008。
[18]測(cè)量和模擬在板料成形變形模具。 中央大學(xué)土木工程學(xué)系IDDRG 2010國(guó)際 會(huì)議;2010。
[19],王建民。 沖壓模具變形的測(cè)量方法、SAE 2007世界大會(huì)上,2007。 2007-01-1680。
[20]通過(guò)沖壓過(guò)程的監(jiān)控操作工具綜合明察秋毫。系統(tǒng)[J]. 2008;27(3):123 - 9。
[21]王建民 -集成感應(yīng)系統(tǒng)模具沖壓過(guò)程監(jiān)控。智力J馬赫工具2009;49號(hào) (8):634 - 44。
[22]接觸壓力分布的測(cè)量在界面設(shè)計(jì)中存在的一些問(wèn)題生產(chǎn)業(yè)務(wù)。 應(yīng)用學(xué)報(bào) 2010;59歲(1):399—402。
[23]張文雄JJ,劉坤。一個(gè)簡(jiǎn)化的欄目模型用于自動(dòng)沖壓模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。J成熟 期過(guò)程學(xué)報(bào)2006;10(3):109 - 4。
[24]尼爾森醫(yī)生拓?fù)鋬?yōu)化的沖壓模具。中央大學(xué)土木工程學(xué)系9th研討會(huì)在工業(yè) 加工過(guò)程數(shù)值方法(4):2007。p。449 - 54。
[25]敏感性和拓?fù)鋬?yōu)化建模方面展現(xiàn)出了板料沖壓成形模具結(jié)構(gòu)。中央大學(xué)土木 工程學(xué)系碩士國(guó)際會(huì)議和研討會(huì)7th數(shù)值模擬三維板料成形過(guò)程;2008。p。 847 - 52頁(yè)。
[26]研究方法論的模具結(jié)構(gòu)基于板料成形分析的仿真。下巴機(jī)甲英格 2008;44:174-9。
[27]生成最優(yōu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中使用生料均化方法。方法應(yīng)用現(xiàn)有作業(yè)線英格 1988;71(2):197 - 224。
[28]彎曲MP。最優(yōu)外形設(shè)計(jì)成一個(gè)物質(zhì)分布問(wèn)題。1989;1(4):193 - 202。
[29]謝YM,史蒂文采購(gòu)。一個(gè)簡(jiǎn)單的進(jìn)化程序結(jié)構(gòu)信息。1993年第一版。 >;49(5):885 - 96。
[30]一個(gè)工程師的方法尋找最佳的材料分布和形狀。方法應(yīng)用現(xiàn)有作業(yè)線英格 1993;10(1 - 2):1-26。
[31]彎曲MP,西格蒙德·.拓?fù)鋬?yōu)化理論、方法和應(yīng)用。紐約:施普林格;2003年。
[32]替代插值方案依從拓?fù)鋬?yōu)化最小。> 2001;22(2):116 -。
[33] 一個(gè)六組件各向異性材料的屈服函數(shù)。智力J可塑性1991;7(7):693 - 712。
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